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乙酰化羟丙基淀粉酯的制备及其在食品加工中的应用

乙酰化羟丙基淀粉酯的制备及其在食品加工中的应用

  • 分类:应用技术
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  • 来源:
  • 发布时间:2020-09-09
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【概要描述】乙酰化羟丙基淀粉酯是复合型的变性淀粉,具有亲水性,具有糊化温度低、糊液透明,凝沉性弱,稳定性高等特点,适用于食品加工中应用。本文对它的制备、性质及应用进行了介绍。关键词:乙酰化羟丙基淀粉酯,食品中的应用,冻融稳定性淀粉可广泛应用于食品、纺织、造纸、医药、饲料、石油钻井、铸造、建筑涂料等工业之中,它作为一种可再生资源,已成为重要的工业原辅料。而食品用变性淀粉是食品工业的重要原辅料或加工助剂,直接影响

乙酰化羟丙基淀粉酯的制备及其在食品加工中的应用

【概要描述】乙酰化羟丙基淀粉酯是复合型的变性淀粉,具有亲水性,具有糊化温度低、糊液透明,凝沉性弱,稳定性高等特点,适用于食品加工中应用。本文对它的制备、性质及应用进行了介绍。关键词:乙酰化羟丙基淀粉酯,食品中的应用,冻融稳定性淀粉可广泛应用于食品、纺织、造纸、医药、饲料、石油钻井、铸造、建筑涂料等工业之中,它作为一种可再生资源,已成为重要的工业原辅料。而食品用变性淀粉是食品工业的重要原辅料或加工助剂,直接影响

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冯琳 李权书

(广西农垦明阳生化集团股份有限公司)

摘要:乙酰化羟丙基淀粉酯是复合型的变性淀粉,具有亲水性,具有糊化温度低、糊液透明,凝 沉性弱,稳定性高等特点,适用于食品加工中应用。本文对它的制备、性质及应用进行了介绍。

关键词:乙酰化羟丙基淀粉酯,食品中的应用,冻融稳定性

淀粉可广泛应用于食品、纺织、造纸、医药、饲料、石油钻井、铸造、建筑涂料 等工业之中,它作为一种可再生资源,已成为重要的工业原辅料。而食品用变性淀粉 是食品工业的重要原辅料或加工助剂,直接影响着食品工业的发展。如何更好的开发 利用食品用变性淀粉是淀粉工业的重要任务之一。自 20 世纪 40 年代,西方经济发达 国家开始规模化生产变性淀粉,美国食品用变性淀粉达 500 种以上,用量在 50 万吨 以上。我国变性淀粉的开发和生产起步较晚,但发展较快,经过 20 多年的发展巳初 具规模。

羟丙基淀粉由于其存在的醚键稳定性高,亲水性好,具有良好的低温糊化性,粘 度稳定性,成膜性好,膜柔韧透明,最广泛的应用是在食品中用作增稠剂【1】。目前, 国内除有个别厂家生产单一变性的羟丙基淀粉产品外,与乙酰化复合变性的淀粉产品 鲜少介绍。随着我国的经济发展,各行业对羟丙基淀粉的需求量逐年增加,利用我区 丰富的木薯淀粉资源为原料,进行了乙酰化羟丙基淀粉酯的研制,该工艺操作简单, 产品质量稳定,逐步向工业化生产发展。

1.乙酰化羟丙基淀粉酯的制备

1.1 反应机理

羟丙基淀粉是环氧丙烷与淀粉发生亲核取代反应所得到的醚化类淀粉,环氧丙烷 是一个不对称的环形结构,醚化反应主要发生在仲醇碳原子上,得α-羟丙基淀粉衍 生物【2】。乙酰化反应是羟丙基淀粉跟醋酸酐发生酯化反应所得到的复合变性淀粉,反 应均是在碱性条件下进行,如下反应式:

1.2 生产工艺

1.2.1 试剂:木薯淀粉:本公司生产

环氧丙烷:上海试剂一厂,化学纯

醋酸酐:湖北,工业级

氯化钠:市售工业级

液碱:南宁化工股份有限公司

1.2.2 仪器:电热恒温水浴锅、数显恒速搅拌器、托盘天平、1000ml 三口瓶、2 PHB-4 型便携式 pH 计 

1.2.3 工艺流程: 淀粉→调浆→加盐、加碱→加入还氧丙烷→搅拌 0.5h→升温反应→洗涤→调浆→ 加入醋酸酐反应→中和→洗涤→离心脱水→干燥→包装→成品

1.2.4 操作要点: 采用湿法反应工艺,淀粉调浆浓度 19Be’,在淀粉浆中加入 5%NaCl,用碱液调 淀粉浆体系 pH 值 10.5,向体系中加入环氧丙烷,在室温下反应 0.5h,然后升高温度 反应一定时间,降温至 30℃以下,加入醋酸酐进行酯化反应,反应结束后用盐酸中 和淀粉浆到 pH 值 6-7,洗涤、过滤、干燥即得成品。此法反应均匀,产品性能较稳 定,易形成工业化生产。

1.3 醚化反应的影响因素

影响该醚化反应的因素主要有碱的用量,反应温度、反应时间、体系的封闭状态 及反应体系水分影响等,酯化反应的影响因素与醚化反应相类似。

1.3.1 碱量影响:

碱的加入量直接影响反应效率,对此反应是否接上基团至关重要,碱量过少反应 基团不易接上,影响淀粉的冻融稳定性及粘度;碱量过多,易导致淀粉糊化,淀粉颗 粒变黄。以冻融稳定性为判定标准,对比了反应 pH 值与粘度的关系,如下表 1, pH=10.5 时冻融稳定性好,糊液粘度高。

表 1 pH 值与粘度对比关系

实验条件:固定浆液浓度、反应温度、时间、药品量等参数

1.3.2 反应温度及时间的影响:

温度过低,反应速度慢反应时间长,不利于生产操作,影响生产的连续性;温度 过高,反应速度快,但加速了环氧丙烷的挥发,对反应效率有所影响,且淀粉在高温 碱性条件下易糊化。 反应效率随反应时间的延长而增加,当反应超过 10h,产品粘度增加很小,反应 基本完全【3】。

1.3.3 体系封闭状态的影响 因环氧丙烷的沸点低,bp=35℃,易挥发,所以反应应在封闭系统下进行,且环 氧丙烷对人体皮肤及呼吸道有刺激性,应做好防护工作。

1.3.4 体系水分的影响 虽然反应不需要消耗水,但如果反应体系中水含量过少,淀粉颗粒没有充分吸水 膨胀就会萎缩,不利于试剂进入淀粉颗粒的无定形区,R.J 惠斯特勒认为【4】,晶体 结构完整的淀粉衍生物中,取代基绝大部分在无定形区中,所以,变性反应之前,应 使淀粉颗粒充分吸水膨胀。淀粉浆浓度控制在 35-40%为最佳。

2.乙酰化羟丙基淀粉酯的性质

2.1 冻融稳定性

羟丙基具有亲水性,能减弱淀粉颗粒的内部氢键强度,能保持淀粉糊中水分析出, 使羟丙基淀粉冻融稳定性高,重复多次,仍保持原来胶体结构。

表 2 冻融稳定性表

实验条件: 4%糊液,冷冻后室温解冻,测其 20℃粘度,原始糊液为透明、弹性、有拉丝

2.2 糊粘度稳定性 羟丙基淀粉糊粘度稳定是最大优点。选择反应条件相同的三个样品进行粘度对比 试验,并比较 3h/1h 的稳定性。如下表 3 表

实验条件:4%糊液,95℃粘度并保温 3h,分别测 1h、2h、3h 的 95℃粘度。

2.3 透光率

淀粉经羟丙基化后透光率有明显的提高,糊液放置不泛白,冻融 5 次后仍呈透明 状态。λ=550nm,2%淀粉糊液,原淀粉 T=20.1%,乙酰化羟丙基淀粉 T=25.6%, 透光率提高 27.4%。

3.乙酰化羟丙基淀粉酯在食品加工中的应用

变性淀粉在食品工业中的作用已逐步得到认识,变性淀粉在食品工业中的使用范 围和使用量逐步得到拓展和加大。10 年前,我国还很少有企业生产食品用的变性淀 粉。而近十年来,随着食品加工业的发展和变性淀粉生产技术的进步,变性淀粉在食 品中的应用逐步得到重视,从食品几乎不用变性淀粉发展到目前用量已达 4 万吨左右 的产量。使用变性淀粉的食品品种亦已发展到方便面、火腿肠、糖果、酸奶、冰淇淋、 酱油等食品之中。羟丙基复合变性淀粉在食品工业中最广泛的用途是作为增稠剂,还 可用作悬浮剂和涂料等使用。

3.1 作为增稠剂

羟丙基淀粉糊具有较高的热稳定性及冻融稳定性,它良好的冻融稳定性使它在食 品工业中独占鳌头,应用于冷冻食品及方便食品中,使食品在储存过程中有良好的保 水性。在冷冻过程中,羟丙基淀粉能有效的控制水分的移动,避免大水晶的形成和防 止升华所引起的脱水,不影响产品口味。在面制品中添加,可降低淀粉的回生程度, 使面条的品质、溶出率得到改善。应用于酸奶中作为增稠剂,能与牛乳形成网络连接, 具有增进乳化稳定性,低温储藏期间具有良好的粘度稳定性及全面改善组织结构的特 点。在肉汁、沙司、果肉布丁中用作增稠剂,可使之平滑、浓稠透明,无颗粒结构, 并具有良好的冻融稳定性和耐煮性,口感好【5】。另外,利用其良好的相容性,还可与 其他增稠剂共用,如与卡拉胶共用于乳制品中,与汉生胶共用于沙拉油中。

3.2 作为悬浮剂

羟丙基变性淀粉对电解质和不同 pH 值影响的稳定性高,适于含盐量高和酸性食 品中应用,如在浓缩橙汁中添加,可使流动性好,放置不分层,无沉淀。应用于汤料、 酱油中的羟丙基复合变性淀粉具有更好的悬浮稳定效果。

3.3 其它用途

羟丙基变性淀粉取代醚键的稳定性高,在酯化、氧化、交联等化学反应过程中取 代基不会脱落,这种性质利于复合变性,复合变性后应用于食品中具有更好的应用效 果,通过乙酰化反应,羟丙基淀粉具有更好的粘稠性、乳化性,同时它的抗凝沉性、 透明性好,能耐高温、耐酸性环境的影响。乙酰化羟丙基淀粉酯能够作为口香糖的好 基料,体现较好的弹性和口嚼性,能应用于冰淇淋中作为乳化剂和起泡剂,提高冰淇 淋混合料的起泡性和膨胀率,并起到脂肪替代品的作用。

4.小结

4.1 用湿法工艺生产乙酰化羟丙基淀粉酯,特点是反应均匀,化学药品残留少,质量 稳定,适合在食品工业使用,缺点是反应效率低。

4.2 该工艺要点关键在于反应体系各物料的配比,反应参数确定、过程的控制。随着 反应温度的升高,反应速度加快,延长反应时间有利于反应均匀,提高反应效率,增 加取代度。

4.3 乙酰化羟丙基淀粉酯具有较好的热稳定性和冻融稳定性。

4.4 乙酰化羟丙基淀粉酯可应用于多种食品,最广泛的用途是作为增稠剂使用。

 

参考文献:

1. 张燕萍,变性淀粉制造与应用.第一版.北京:化学工业出版社,2001(125 -128)。

2. 张力田编著.变性淀粉.第二版.广州:华南理工大学出版社,1999 (106-111)。

3. 唐洪波等.羟丙基魔芋淀粉合成工艺研究.食品工业科技.北京:中国轻工 业联合会,2004,8(118-120)。

4. R.J 惠斯特勒等著.王雏文等译.淀粉的化学与工艺学.北京:中国食品出 版社.1988.368-434。

5. 洪雁、顾正彪. 变性淀粉在食品工业中的应用.江南大学食品学院.

2004 年 2 月 17 日发表.中国食品网, http://www.cnstarch.com/news_jc/article.asp?id=1622&classid=47

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