呂曉晶（黑龍江林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江牡丹江157011）

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用玉米淀粉制備交聯(lián)淀粉的工藝

呂曉晶
（黑龍江林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)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(lián)劑制取交聯(lián)淀粉，通過反復(fù)試驗研究了不同混合酸的用量、不同混合酸比例、不同反應(yīng)時間、不同反應(yīng)溫度條件對交聯(lián)淀粉交聯(lián)效果的影響，最后采用正交試驗優(yōu)化了制備交聯(lián)淀粉的工藝條件，為制備交聯(lián)淀粉提出了新工藝。

關(guān)鍵詞：玉米淀粉；交聯(lián)淀粉；交聯(lián)度

交聯(lián)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(xué)試劑起反應(yīng)，形成二醚鍵或二酯鍵，使不同淀粉分子的羥基間聯(lián)合起來呈現(xiàn)多維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的淀粉衍生物。具有這種結(jié)構(gòu)的交聯(lián)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(wěn)定性，因此實際應(yīng)用十分廣泛。在食品工業(yè)上，因其具有較高的冷凍和凍融穩(wěn)定性，特別適于生產(chǎn)冷凍食品。在低溫的條件下較長時間的冷凍或凍融，重復(fù)多次融化，食品仍然能夠保持原來的組織結(jié)構(gòu)，無變化。

1　材料與設(shè)備

1.1材料

玉米淀粉（一級）：北京市古松經(jīng)貿(mào)有限公司；檸檬酸（分析純）：天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；乙酸酐（分析純）：深圳市寶安區(qū)新安丹旺化工商行；氫氧化鈉（分析純）：天津市天新精細(xì)化工研究所；鹽酸（分析純）：天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所。

1.2設(shè)備

BPG-91B型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：天津通利達(dá)器械廠；SHB-Ⅲ型循環(huán)水真空泵：上海博通化學(xué)科技有限公司；FA2004N型電子天平：杭州匯爾儀器設(shè)備有限公司；TG328A型分析天平：河北宏宇儀器設(shè)備有限公司；SS200型離心機：成都名馳儀器有限責(zé)任公司；THZ-82型水浴恒溫振蕩器：西安華辰樂天實驗設(shè)備有限公司；LD-1000型微型粉碎機：長沙市長宏制藥機械設(shè)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(jié)果分析

2.1交聯(lián)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(yù)熱5 min，用試紙測定pH并調(diào)節(jié)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(yīng)的過程中要保持整個化學(xué)反應(yīng)體系pH的恒定。反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)節(jié)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(lián)度測定

用分析天平精確稱取交聯(lián)淀粉1 g，加入蒸餾水將稱好的交聯(lián)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(zhuǎn)速離心2 min。以同樣的操作測定上清液，讀出毫升數(shù)（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(lián)淀粉

以沉降積作為評價指標(biāo)，分別選取不同的混合酸比例、混合酸用量、反應(yīng)時間、反應(yīng)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(diào)節(jié)pH至9，向其中加入相當(dāng)于淀粉干重3 %的量的混合酸，在30℃條件下反應(yīng)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(biāo)，確定最佳比例。

經(jīng)試驗得出：不同檸檬酸與乙酸酐比例對交聯(lián)淀粉沉降積的影響結(jié)果如圖1所示。

圖1混合酸比例對交聯(lián)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(chǎn)品的交聯(lián)度越高，當(dāng)混合酸比例為1∶40（g/mL）時，交聯(lián)度為最大值，繼續(xù)增加混合酸比例，沉降積也隨之增大，交聯(lián)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(zhǔn)確稱取20 g玉米淀粉，配成濃度為40 %的淀粉乳，調(diào)節(jié)pH到9，選用檸檬酸與乙酸酐比例為1∶40，在30℃條件下反應(yīng)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(biāo)，確定最佳比例。

經(jīng)試驗得出：交聯(lián)淀粉沉降積的影響結(jié)果如圖2所示。

圖2混合酸加入量對交聯(lián)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(lián)度越大變大。混合酸加入量達(dá)到4.5 %的時候，交聯(lián)度值為最大。但當(dāng)混合酸的加入量超過4.5 %之后繼續(xù)增加時，交聯(lián)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(yīng)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(diào)節(jié)pH至9，加入4.5%的混合酸，比例1∶40（g/mL），反應(yīng)時間為1 h，溫度（℃）分別選擇25、30、35、40、45、50，以沉降積為指標(biāo)，確定最佳的反應(yīng)溫度。

經(jīng)過試驗得出：在不同的反應(yīng)溫度下，交聯(lián)淀粉沉降積的結(jié)果如圖3所示。

圖3不同反應(yīng)溫度對交聯(lián)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(yīng)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(lián)度逐漸增大。當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到35℃時，沉降積達(dá)到最小值4.0，而交聯(lián)度則達(dá)到最大值。當(dāng)反應(yīng)溫度超過35℃繼續(xù)升高時，沉降積逐漸增大，交聯(lián)度減小。因此我們采用35℃為最佳反應(yīng)溫度。

2.3.4不同反應(yīng)時間單因素試驗

準(zhǔn)確稱取20 g玉米淀粉，配成濃度為40 %的淀粉乳，調(diào)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(biāo)來確定最佳反應(yīng)時間。

經(jīng)上述試驗得出：不同的反應(yīng)時間對交聯(lián)淀粉沉降積的影響結(jié)果如圖4所示。

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

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

2.3.5交聯(lián)淀粉制備的正交試驗

從混合酸比例、混合酸加入量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)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(biāo)，通過L9（43）正交試驗，找出制備交聯(lián)淀粉實驗的最佳條件方案。正交試驗方案及結(jié)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(lián)淀粉沉降積影響最大，其次為反應(yīng)溫度，影響最小的是混合酸比例，根據(jù)上表的統(tǒng)計結(jié)果計算得出最優(yōu)水平為A3B3C2D2。由此確定制備交聯(lián)淀粉的最佳反應(yīng)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(yīng)時間2.5 h。

表1交聯(lián)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(shè)計與結(jié)果Table 2 Design and results of the orthogonal experiments

3　結(jié)論

本文研究了制備交聯(lián)淀粉的最佳工藝條件，結(jié)論如下：

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

2）經(jīng)試驗驗證和正交試驗分析，確定了交聯(lián)淀粉制備的最佳工藝條件為：混合酸加入量5 %，溫度35℃，反應(yīng)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(xué)。

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.03.034