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四种酯化交联木薯变性淀粉的粘度和糊化温度研究

四种酯化交联木薯变性淀粉的粘度和糊化温度研究

  • 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】分别选取国内外四种不同产地的木薯原淀粉,采用 Brabender 粘度仪和 NDJ-79 型粘度仪对这四种木薯淀粉原料及其乙酰 化己二酸双淀粉酯的粘度及糊化温度等指标进行分析:广西产的木薯原淀粉具有的较高峰值粘度和较低的糊化温度。在同一工艺条件 下,不同产地的木薯淀粉原料对变性淀粉的影响最大。

四种酯化交联木薯变性淀粉的粘度和糊化温度研究

【概要描述】分别选取国内外四种不同产地的木薯原淀粉,采用 Brabender 粘度仪和 NDJ-79 型粘度仪对这四种木薯淀粉原料及其乙酰 化己二酸双淀粉酯的粘度及糊化温度等指标进行分析:广西产的木薯原淀粉具有的较高峰值粘度和较低的糊化温度。在同一工艺条件 下,不同产地的木薯淀粉原料对变性淀粉的影响最大。

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陈江枫,陈明育,玉琼广,冯琳,梁著棋,曾成伟

(广西明阳生化科技股份有限公司,广西南宁 530226)

摘要:分别选取国内外四种不同产地的木薯原淀粉,采用 Brabender 粘度仪和 NDJ-79 型粘度仪对这四种木薯淀粉原料及其乙酰 化己二酸双淀粉酯的粘度及糊化温度等指标进行分析:广西产的木薯原淀粉具有的较高峰值粘度和较低的糊化温度。在同一工艺条件 下,不同产地的木薯淀粉原料对变性淀粉的影响最大。

关键词:木薯淀粉;醋酸酐;己二酸;酯化反应;交联反应;粘度;糊化温度

文章篇号:1673-9078(2010)10-1100-1103

Investigation of the Viscosity and Gelatinization Temperature of Four

Kinds of Esterified and Cross-linked Cassava Starch

CHEN Jiang-feng, CHEN Ming-yu, YU Qiong-guang, FENG Lin, LIANG Zhu-qi, ZENG Cheng-wei (Mingyang Biotechnology Co. Ltd., Nanning 530226, China)

Abstract: Raw cassava starch samples from four sources were treated by esterification and cross-linking treatments. And the viscosity and gelatinization temperatures of the raw and modified cassava starch samples were determined using Brabender and NDJ-79 analysers. Results showed that the raw cassava starch sampled from Guangx province had the highest peak viscosity and lower gelatinization temperature. Under the same modification conditions, the source of the cassava starch showed the highest effect on the properties of the modified cassava starch.

Key words: cassava starch; Acetic anhydride; adipic acid; esterification; cross-linking; viscosity; gelatinizaiton temperature

木薯,别名木蕃薯、树薯,在植物分类学上属双 子叶植物纲(Dicotyledoneae)、蔷薇亚纲(Rosedae)、大戟 目 (Euphorbiales)、 大戟 科 (Euphorbiaceae)、 木薯 属 (Manihot)植物,属内有150多个种,其中仅木薯(Manihot esculenta crantz)为唯一的栽培种[1~2]。从木薯根块中提 取的木薯淀粉呈白色、无异味,蒸煮后形成的浆糊清 澈透明,由于木薯原淀粉中支链淀粉与直链淀粉的比 率高达80:20,因此具有很高的尖峰粘度。木薯淀粉具 有许多优良特性适合加工变性淀粉,目前我国木薯变 性淀粉产量已占变性淀粉总产量40%[3]。酯化交联淀粉 应用于肠类生产,利用其较强的持水性和良好的冻融 稳定性,可使产品具有良好的切片性,增强制品的弹 性、韧性及结着性,提高保水、保油性等[4]。能显著改 善肉糜的持水性和乳化性,并能使肉糜制品具有良好 的组织状态和口感[5]。所以乙酰化交联淀粉的应用越越 来越广泛,研究也不断深入。

乙酰化淀粉是指用酯化剂如醋酸酐与淀粉的葡萄 糖羟基作用,发生酯化取代反应而生成的淀粉衍生物。

收稿日期:2010-07-07 作者简介:陈江枫(1976-),男,工程硕士,工程师,研究方向:变性淀粉 技术

乙酰化作用的发生,使得淀粉分子链上接上了乙酰基 基团,提高了淀粉的亲水性[4]。酯化作用为淀粉链接上 新的分枝。新分枝基团的特性会影响到整个淀粉分子 的性质[5]。所以在糊化时,水分子易于进入淀粉分子间, 导致了糊化温度的降低。乙酰基基团在提高淀粉亲水 性的同时,也改变了淀粉分子的空间结构,增加了淀 粉链的分枝长度从而使淀粉的粘度上升[6]。在淀粉分子 中引入少量的酯基团,会阻止或减少链淀粉分子间通 过氢键缔合。木薯醋酸酯淀粉的热糊稳定性都得到了 明显的提高,冷糊稳定性也有了提高。而凝胶性却有 所下降,但与取代度的关系不大。因此,引入乙酰基 后,木薯醋酸酯淀粉的粘度特性有了很大的改善,适 用于作增稠剂[7]。

交联淀粉是淀粉的醇羟基与交联剂的多元官能团 形醚键或二酯键,使两个或两个以上的淀粉分子之间 “架桥”在一起,呈多维空间网络结构的反应,交联作用 是指在分子之间架桥形成化学键,加强分子之间氢键 的作用,当交联淀粉在水中加热时,可以使氢键盘变 弱甚至破坏,然而由于化学架桥的存在,淀粉的颗粒 将不同程度地保持不变[8]。

1 材料与方法

1.1 材料、仪器与试剂

1.1.1 原料

南宁产木薯淀粉,广西明阳生化科技股份有限公 司;隆安产木薯淀粉,广西鸣浩淀粉厂;越南产木薯 淀粉,越南五叶公司;泰国产木薯淀粉,泰国太阳花 公司。

1.1.2 仪器

Brabender VISCOGRAPH-E 型 粘 度 计 , 德 国 Brabender 公司;低温冷却循环泵,无锡晟泽理化器械 有限公司;电子天平,美国双杰兄弟(集团)有限公 司;SHB-1388 循环水式多用真空泵,河南巩义市予 华仪器有限责任公司;DHS-3C 精密 pH 计,上海雷磁 仪器厂;HH-S 数显水浴锅,江苏省金坛市医疗仪器 厂;S312 数显恒速搅拌器,上海申生科技有限公司; NDJ-79 型粘度计,上海同济大学机电厂;JB-2 恒温 磁力搅拌器,上海雷磁新泾仪器有限公司;101-2-s-Ⅱ 型电热恒温鼓风干燥箱,上海跃进医疗器械厂。

1.1.3 试剂

己二酸、醋酸酐、盐酸、烧碱等均为工业级。

1.2 试验方法

1.2.1 试剂的混合与反应 将醋酸酐与己二酸按20:1混合比例倒入锥型瓶中, 用盖子盖紧,然后在恒温30 ℃下用磁力搅拌器搅拌, 待两种固体完全溶解后备用。

1.2.2 复合变性淀粉的制备

用烧杯称取一定量的淀粉,配成36~40%的浓度, 在低温冷却循环泵用恒速搅拌器按搅拌速度400 r/min 左右恒速搅拌,用3%的稀碱把淀粉浆的pH值调到碱 性,搅拌10 min,加入醋酸酐与己二酸已经混合好的混 合液(注:简称(醋-己)混合液,一边加(醋-己)混合 液一边加3%的稀碱,保持整个浆液的pH值在9~9.5,温 度保持在20~25 ℃,在1 h内加完,加完(醋-己)后再 保持pH值碱性反应30 min,然后将温度调节到 25~30 ℃,一边加入醋酸酐,一边加3%的稀碱,保持 整个浆液的pH值在8~9,在30 min到1 h内加完药品,加 完药后保持pH值在碱性30 min,中和、清洗,过滤, 在干燥箱中45 ℃下烘干到水分为10%左右,粉碎,过 100目筛,得成品。

1.2.3 Brabender粘度的检测方法 打开粘度计操作程序,设置转速为 75 r/min,升 降温速度为 2.0 ℃/min,测试范围700 cmg,起始测试 温度为45 ℃,升温至92 ℃后保温15 min,降温至50 ℃ 后再保温10 min,点击“开始测试”选项至自动归零;抬 高粘度计上部分(即测量探针),按含固率为6%,总体 积为450 mL配制溶液,将配制好的待测溶液转移至样 品钵,压下粘度计上部分,直至与样品钵卡住密合, 样品钵开始自动旋转,测试开始;当温度升至45 ℃时 按设置要求开始由电脑程序自动测粘度曲线;测试结 束后,保存测试结果,读取峰值粘度和糊化温度数据。

1.2.4 NDJ-79型热粘度的检测方法

在 1000 mL 三口烧瓶中调浆,含固率为 6%,电 动搅拌速度 400~500 r/min,用水浴加热,等升温至为 95 ℃时,保持此温度 60 min,用注射器抽取约 30 mL 试液注入旋转粘度计中,(粘度计夹层中通入热水,保 持其温度为 95 ℃),调节粘度计指针至 0 点处,按下 旋转粘度计开关,读数即得其粘度。

2 结果与讨论

2.1 四种木薯淀粉 Brabender 曲线图

木薯原料性能的好坏是影响其变性淀粉的重要 因素,为了获得更低糊化温度和较的高峰值粘度的木 薯变性淀粉,在生产上,首先要对木薯淀粉原料的糊 化温度、峰值粘度及热粘度等指标进行分析,从而选 择品质较好的木薯原淀粉作为生产的原料。因此采用 Brabender 和 NDJ-79 型粘度仪对四种木薯淀粉的糊化 温度和粘度进行研究,从而选择具有低糊化温度、高 峰值粘度及高热粘度的木薯淀粉作为生产原料,生产 出具有优良性能的乙酰化交联变性淀粉,以下为四种 木薯淀粉的 Brabender 粘度曲线对比图及分析。

木薯原淀粉在糊化温度、峰值粘度及热粘度等指 标还是有比较大的差异,主要影响因素主要是气候条 件以及木薯品种不一样,如东南亚各国的木薯属于白 皮薯,而国内广西产的木薯淀粉属于黄皮薯,由于存 在这种气候、地域和品种的差异性,木薯原淀粉的指 标就存很大的差异。

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