采用环境友好工艺制备两种醋酸酯淀粉及其性能比较研究

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为了环境保护和节约能源,变性淀粉制备工艺不断提高和改进。本实验采用微波快速反应升温,远红外加热装置中恒温保温的方法,减少淀粉反应时内外部温差,稳定产品质量。该技术可以用于大规模变性淀粉的生产,为干法连续制备变性淀粉的工业化生产提供新的可行的方法。本文采用了微波远红外固相连续反应装置,以玉米淀粉、马铃薯淀粉为原料,开展了醋酸酯淀粉的制备工艺、变性淀粉结构表征、理化性质和应用性能研究。通过试验主要得到以下结果:(1)采用单因素实验研究醋酸添加量、反应温度、反应时间、NaOH添加量,水分添加量对淀粉酯化反应的影响。通过二次通用旋转正交试验,确定淀粉最佳制备工艺。玉米淀粉醋酸酯最佳工艺为:醋酸酐添加量1.2 mL/g,反应时间25 min,反应温度90℃;马铃薯醋酸酯淀粉的最佳工艺为:醋酸酐添加量0.75 mL/g,反应时间15 min,反应温度65.0℃。(2)对制备的样品性质进行了分析,考察了pH值、剪切力、温度等因素对玉米醋酸酯淀粉、马铃薯醋酸酯淀粉粘度的影响,以及变性淀粉糊的透光度、冻融稳定性,为淀粉的工业应用做参考。(3)扫描电子显微镜(SEM)检测结果显示:玉米醋酸酯淀粉的颗粒形状未发生大的改变,仍为圆形,部分颗粒表面凹凸不平,说明乙酰化没有破坏玉米原淀粉的晶体结构;马铃薯原淀粉经过酯化反应后仍为椭圆形,而部分颗粒表面则变得凹凸不平,个别颗粒表面有亮点,有可能被碱腐蚀。所以乙酰化没有破坏马铃薯原淀粉的晶体结构。(4)偏光显微镜观察结果表明,马铃薯淀粉和马铃薯醋酸酯淀粉颗粒偏光十字很明显,叉点位于颗粒边缘。而马铃薯醋酸酯淀粉的偏光十字与原淀粉基本相同,边缘有少许破损。这说明酯化淀粉反应发生在淀粉颗粒的非结晶区,没有破坏结晶区淀粉分子链的有序排列。偏光显微镜观察玉米淀粉和玉米醋酸酯淀粉,有很明显的偏光十字,叉点位于颗粒边缘,呈现垂直十字交叉。而玉米醋酸酯淀粉的偏光十字与原淀粉基本相同。这说明玉米酯化淀粉反应发生在淀粉颗粒的非结晶区,没有破坏结晶区淀粉分子链的有序排列。(5)利用红外光谱分析仪对玉米醋酸酯和马铃薯醋酸酯进行了红外光谱分析。经检测发现:玉米醋酸酯淀粉在1724 cm-1、1373 cm-1、1246 cm-1等处出现淀粉的特征吸收峰,马铃薯醋酸酯淀粉在1761 cm-1、1376 cm-1、1242 cm-1等处出现淀粉的特征吸收峰。因此说明玉米淀粉和马铃薯淀粉酯反应显著,表明在淀粉分子中引入了乙酰基团。(6)Χ-射线衍射技术显示,马铃薯淀粉属于B型结晶结构,马铃薯醋酸酯化反应主要发生在淀粉的无定形区,并未发生在结晶区。醋酸酯淀粉的Χ-射线衍射图中20在17.2°处的衍射峰依然存在。表明醋酸酯化反应主要发生在淀粉的无定形区,并未发生在结晶区。玉米淀粉属于典型的A型结晶结构,醋酸酯淀粉的Χ-射线衍射图中2θ分别为15.0°、17.1°17.9°和23.1°处的衍射峰基本完好。表明醋酸酯化反应主要发生在淀粉的无定形区,未发生在结晶区。(7)对两种变性淀粉成膜性进行研究,比较两种酯化淀粉膜的性质。表明两种醋酸淀粉在透光率、抗拉强度、伸长率、透湿性等指标上均明显优于原淀粉。马铃薯淀粉膜的性能优于玉米醋酸酯淀粉。醋酸酯淀粉膜的性质得到改善。(8)常温下使用淀粉膜对桃子进行保鲜。数据显示,涂抹醋酸酯淀粉的桃子在贮藏20d后,烂果率低于50%,而对照组高达80%,果实较饱满,失水率低,同时Vc、可溶性固形物含量以及总酸含量的损失远优于对照组。因此看见醋酸酯淀粉涂抹有明显的保鲜作用。经马铃薯醋酸酯涂膜的桃子的贮藏天数,烂果率及营养物质含量(总酸含量、可溶性固形物含量、Vc含量)损失均优于玉米醋酸酯淀粉。
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