[发明专利]一种辛烯基琥珀酸淀粉酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及淀粉疏水改性及其精深加工领域，特别涉及一种辛烯基琥珀酸淀粉酯的制备方法。

背景技术

以淀粉为原料经辛烯基琥珀酸酐酯化改性，在淀粉分子中同时引入亲水和疏水基团，得到一类很重要的食品乳化增稠剂——辛烯基琥珀酸淀粉酯。该产品具有天然、安全、低热量、乳化与增稠多功能等特点，可替代阿拉伯胶，在乳化香精香料、微胶囊壁材、软饮料、酸乳等高附加值领域具有广泛的应用。

烯基琥珀酸淀粉酯最初由美国的Caldwell和Wurzburg研制成功，并于1953年申请了专利。1972年，美国将辛烯基琥珀酸淀粉酯列入食品添加剂手册，明确规定淀粉以小于或等于3％的辛烯基琥珀酸酐改性而得到该产品。我国在1997年批准使用辛烯基琥珀酸淀粉酯作为食品乳化增稠剂后，2001年又批准扩大了该产品在食品中使用的范围，用量可根据需求添加，无需控制。

目前，工业化的辛烯基琥珀酸淀粉酯多采用在水介质中淀粉乳与辛烯基琥珀酸酐进行酯化反应，属于固液非均相反应。辛烯基琥珀酸酐是一种具有疏水长链的活性物质，水溶性弱，空间位阻大，与具有半结晶结构淀粉颗粒的反应较为困难，反应效率低。研究表明，辛烯基琥珀酸酐添加量为3％时，酸酐与淀粉的反应效率约为78％，与一些传统变性淀粉90％的反应效率相比，明显偏低。因此，提供一种淀粉与辛烯基琥珀酸酐的高效反应方法将降低后续废水处理成本，降低产品生产成本并提高市场竞争力。

“微波有机相法制备辛烯基琥珀酸淀粉酯的研究，陕西科技大学学报，2004(22)1：10-13”公开了在微波条件下以辛烯基琥珀酸酐(OSA)为酯化剂，在乙醇介质中对玉米淀粉进行改性制备辛烯基琥珀酸淀粉酯，是将玉米淀粉(绝干)用水调节至一定湿度，润湿数分钟，再加入适量无水乙醇，同时一定比例的NaOH溶解于无水乙醇中，与辛烯基琥珀酸酐一起加入淀粉乳中，在有回流的微波炉反应器中控制一定功率和时间进行搅拌反应，得到辛烯基琥珀酸淀粉酯。该文献报道在OSA添加量为5％时，取代度为0.015，其反应取代度和反应效率较传统水相介质反应还偏低，且该方法在乙醇介质中进行，生产成本高，不易实现产业化。

发明内容

为了克服现有湿法制备技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种高效制备辛烯基琥珀酸淀粉酯的方法，通过在淀粉浆中添加表面活性剂并引入超声辅助改性，具有反应效率高，所得辛烯基琥珀酸淀粉酯产品乳化稳定性好等突出优点。

本发明的另一目的在于提供一种由上述方法制备得到的高取代度辛烯基琥珀酸淀粉酯。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高效制备辛烯基琥珀酸淀粉酯的方法，包括以下操作步骤：

（1）用水将淀粉配制成为质量百分比浓度为25～35％的淀粉乳，将淀粉乳通过输送泵在管道与反应罐中循环，管道上装有超声波发生装置，施加超声场对淀粉乳起作用，加入占淀粉干基质量0.01％～1％的表面活性剂，搅拌均匀，缓慢滴加淀粉干基1～7％的辛烯基琥珀酸酐，在pH 8.0～9.0，温度30～40℃条件下进行反应，辛烯基琥珀酸酐滴加完毕后待体系pH在0.5小时不变化时反应结束，然后用酸中和至pH值5.5～6.5，离心过滤，用水洗涤滤饼3次以上，得到辛烯基琥珀酸淀粉酯。

步骤（1）所述淀粉为普通玉米淀粉、木薯淀粉、蜡质玉米淀粉、马铃薯淀粉等大宗商品淀粉；所述调节pH的酸和碱分别盐酸和氢氧化钠溶液，浓度均为3％。

步骤（1）所述超声波发生装置是通过安装在管道上的钳式超声发生器对淀粉乳作用，超声频率为15～25KHz，超声强度控制在0.05W/cm³～0.20W/cm³之间，并在反应罐中通过夹套水浴循环控制淀粉乳的温度。

步骤（1）所述表面活性剂包括烷基葡萄糖苷和蔗糖酯等。

一种由上述方法制备得到的辛烯基琥珀酸淀粉酯。

本发明的原理如下：

由于淀粉颗粒具有强亲水性，辛烯基琥珀酸酐为油性物质，将表面活性剂引入淀粉乳反应体系，能改善辛烯基琥珀酸酐与淀粉反应的界面接触、扩散等困难，显著加快反应，提高酸酐与淀粉的反应效率。

通过在反应体系中引入超声场，能加速疏水性酸酐油滴在水中的分散，形成更为细小的酸酐油粒，增大酸酐与淀粉颗粒的接触面积，加速化学反应，提高反应效率。

本发明结合表面活性剂乳化和超声场物理强化疏水改性的协同效应，使淀粉与辛烯基琥珀酸酐的反应效率显著提高，反应时间大大缩短。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：