用玉米淀粉制備交聯淀粉的工藝

呂曉晶（黑龍江林業職業技術學院，黑龍江牡丹江157011）

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用玉米淀粉制備交聯淀粉的工藝

呂曉晶
（黑龍江林業職業技術學院，黑龍江牡丹江157011）

摘要：以玉米淀粉為原料，以檸檬酸和乙酸酐為交聯劑制取交聯淀粉，通過反復試驗研究了不同混合酸的用量、不同混合酸比例、不同反應時間、不同反應溫度條件對交聯淀粉交聯效果的影響，最后采用正交試驗優化了制備交聯淀粉的工藝條件，為制備交聯淀粉提出了新工藝。

關鍵詞：玉米淀粉；交聯淀粉；交聯度

交聯淀粉是一種變性淀粉，是淀粉分子中的醇羥基與含有二元或多元官能團的化學試劑起反應，形成二醚鍵或二酯鍵，使不同淀粉分子的羥基間聯合起來呈現多維空間網狀結構的淀粉衍生物。具有這種結構的交聯淀粉的糊液粘度對加熱、酸性條件和剪切力的影響具有高度的穩定性，因此實際應用十分廣泛。在食品工業上，因其具有較高的冷凍和凍融穩定性，特別適于生產冷凍食品。在低溫的條件下較長時間的冷凍或凍融，重復多次融化，食品仍然能夠保持原來的組織結構，無變化。

1　材料與設備

1.1材料

玉米淀粉（一級）：北京市古松經貿有限公司；檸檬酸（分析純）：天津市致遠化學試劑有限公司；乙酸酐（分析純）：深圳市寶安區新安丹旺化工商行；氫氧化鈉（分析純）：天津市天新精細化工研究所；鹽酸（分析純）：天津市光復精細化工研究所。

1.2設備

BPG-91B型電熱恒溫鼓風干燥箱：天津通利達器械廠；SHB-Ⅲ型循環水真空泵：上海博通化學科技有限公司；FA2004N型電子天平：杭州匯爾儀器設備有限公司；TG328A型分析天平：河北宏宇儀器設備有限公司；SS200型離心機：成都名馳儀器有限責任公司；THZ-82型水浴恒溫振蕩器：西安華辰樂天實驗設備有限公司；LD-1000型微型粉碎機：長沙市長宏制藥機械設備廠；PHS-25型酸度計：江蘇江分電分析儀器有限公司。

2　步驟及結果分析

2.1交聯淀粉的制備

用電子天平稱取30 g玉米淀粉放在三角燒瓶中，加入蒸餾水將玉米淀粉配制成40 %的淀粉乳液，攪拌均勻，放水浴鍋中預熱5 min，用試紙測定pH并調節至9后，緩慢加入乙酸酐與檸檬酸的混合溶液，水浴振蕩，在反應的過程中要保持整個化學反應體系pH的恒定。反應結束后，調節溶液pH至6.5，再進行抽濾，洗滌，干燥，粉碎，最后得到成品。

2.2交聯度測定

用分析天平精確稱取交聯淀粉1 g，加入蒸餾水將稱好的交聯淀粉配成5 %的淀粉溶液，在85℃的水浴鍋中用玻璃棒緩慢攪拌2 min后取出，冷卻至室溫，取10 mL倒在刻度離心管中，用離心機以4 000 r/min的轉速離心2 min。以同樣的操作測定上清液，讀出毫升數（V）。

沉降積= 10 - V

式中：V為清液的體積，mL。

2.3單因素試驗制備交聯淀粉

以沉降積作為評價指標，分別選取不同的混合酸比例、混合酸用量、反應時間、反應溫度進行實驗。

2.3.1混合酸比例單因素試驗

精確稱取20 g玉米淀粉，配制成濃度為40 %的淀粉乳，調節pH至9，向其中加入相當于淀粉干重3 %的量的混合酸，在30℃條件下反應1 h，選1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60的檸檬酸與乙酸酐比例（g/mL），以沉降積為指標，確定最佳比例。

經試驗得出：不同檸檬酸與乙酸酐比例對交聯淀粉沉降積的影響結果如圖1所示。

圖1混合酸比例對交聯淀粉沉降積的影響Fig.1 Effect of rate of mixed acid on SV of cross-linked starch

由圖1可知，乙酸酐用量越多，沉降積越小，產品的交聯度越高，當混合酸比例為1∶40（g/mL）時，交聯度為最大值，繼續增加混合酸比例，沉降積也隨之增大，交聯度開始降低。乙酸酐加入量減少時，混合酸酐生成不完全。故選取混合酸比例（檸檬酸∶乙酸酐）為1∶40（g/mL）。

2.3.2混合酸加入量的單因素試驗

準確稱取20 g玉米淀粉，配成濃度為40 %的淀粉乳，調節pH到9，選用檸檬酸與乙酸酐比例為1∶40，在30℃條件下反應1 h，混合酸加入量按占淀粉干重（%）選3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0，以沉降積為指標，確定最佳比例。

經試驗得出：交聯淀粉沉降積的影響結果如圖2所示。

圖2混合酸加入量對交聯淀粉沉降積的影響Fig.2 Effect of addition of mixed acid on SV of cross-linked starch

由圖2可知，混合酸加入量越多，沉降積越小，交聯度越大變大?；旌纤峒尤肓窟_到4.5 %的時候，交聯度值為最大。但當混合酸的加入量超過4.5 %之后繼續增加時，交聯度開始降低，沉降積增大。故選取最佳混合酸加入量為占淀粉干重的4.5 %。

2.3.3不同反應溫度單因素試驗

精確稱量20g玉米淀粉，配成濃度為40%的淀粉乳，調節pH至9，加入4.5%的混合酸，比例1∶40（g/mL），反應時間為1 h，溫度（℃）分別選擇25、30、35、40、45、50，以沉降積為指標，確定最佳的反應溫度。

經過試驗得出：在不同的反應溫度下，交聯淀粉沉降積的結果如圖3所示。

圖3不同反應溫度對交聯淀粉沉降積的影響Fig.3 Effect of temperature on SV of cross-linked starch

由圖3分析可知，反應溫度低于淀粉糊化溫度時，隨溫度的升高，沉降積逐漸減小，交聯度逐漸增大。當反應溫度達到35℃時，沉降積達到最小值4.0，而交聯度則達到最大值。當反應溫度超過35℃繼續升高時，沉降積逐漸增大，交聯度減小。因此我們采用35℃為最佳反應溫度。

2.3.4不同反應時間單因素試驗

準確稱取20 g玉米淀粉，配成濃度為40 %的淀粉乳，調pH至9，加入4.5 %的混合酸，檸檬酸與乙酸酐比例1∶40（g/mL），溫度35℃，時間（h）分別選1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5，以沉降積為指標來確定最佳反應時間。

經上述試驗得出：不同的反應時間對交聯淀粉沉降積的影響結果如圖4所示。

由圖4可知，隨著反應時間的不斷延長，混合酸與淀粉起反應的量逐漸增多，沉降積逐漸減小，交聯度反而增大。在反應時間達到2.5 h時，交聯度為最大值。當繼續增加反應時間時，生成的淀粉酯開始分解，反應效率下降，沉降積增大，交聯度減小。故取最佳反應時間2.5 h。

圖4反應時間對交聯淀粉沉降積的影響Fig.4 Effect of time on SV of cross-linked starch

2.3.5交聯淀粉制備的正交試驗

從混合酸比例、混合酸加入量、反應溫度和反應時間4個因素中選取最佳方案，并以沉降積的量為實驗考察指標，通過L9（43）正交試驗，找出制備交聯淀粉實驗的最佳條件方案。正交試驗方案及結果見表1～表2。由表中極差值R值可看出：在這4種因素中，混合酸的加入量對交聯淀粉沉降積影響最大，其次為反應溫度，影響最小的是混合酸比例，根據上表的統計結果計算得出最優水平為A3B3C2D2。由此確定制備交聯淀粉的最佳反應條件為：混合酸加入量為5 %，混合酸比例是1∶50（g/mL），溫度35℃，反應時間2.5 h。

表1交聯淀粉試驗各因素水平Table 1 Factor and level about cross-linked starch experiment

表2正交試驗設計與結果Table 2 Design and results of the orthogonal experiments

3　結論

本文研究了制備交聯淀粉的最佳工藝條件，結論如下：

1）在制備交聯淀粉的過程中，混合酸的加入量對交聯淀粉沉降積的影響最大，其次為反應溫度，再次為反應時間和混合酸比例。

2）經試驗驗證和正交試驗分析，確定了交聯淀粉制備的最佳工藝條件為：混合酸加入量5 %，溫度35℃，反應時間2.5 h，混合酸比例1∶50（g/mL）。

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Preparation of Crosslinked Starch With Corn Starch

Lü Xiao-jing
（Heilongjiang Forestry Vocation Technical College，Mudanjiang 157011，Heilongjiang，China）

Abstract：Based on corn starch as raw material，citric acid and acetic anhydride as cross-linking agent for preparing crosslinked starch，through repeated experiments to study the effect of different mixed acid，mixed acid ratio，reaction time，reaction temperature on different cross -linked starch cross -linkingeffect，the preparation process of cross-linked starch optimization orthogonal test，for the preparation of cross-linked starch presents a new process.

Key words：corn starch；cross-linked starch；cross-linking degree

收稿日期：2014-05-30

作者簡介：呂曉晶（1978—），女（漢），副教授，碩士研究生，研究方向：食品科學。

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.03.034