[发明专利]一种脂肪酸淀粉酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及变性淀粉的生产方法，特别是涉及脂肪酸淀粉酯的制备方法，具体涉及将离子液体作为淀粉溶解和合成反应的介质，采用脂肪酶催化淀粉与脂肪酸反应得到脂肪酸淀粉酯的生产方法。

背景技术

淀粉是可再生、可降解的生物高分子多聚物，已成为一种理想的工业原料。但是随着工业生产技术的发展，原淀粉越来越不能满足众多工业领域产品性质的需求，因此有必要根据淀粉的结构及理化性能进行变性处理，使之符合应用要求。淀粉分子本身是亲水性高分子，如果向淀粉分子链骨架上引入具有疏水性质的疏水化基团，可使淀粉分子具有“双亲结构”，这样一类典型的亲水主干-疏水支链型高分子，具有许多新的独特性能，如显著的增粘性、耐温耐盐性、结构稳定、生物相容性好、良好的乳化性等。这些优良性质赋予该类产品具有广阔的应用前景。长碳链脂肪酸淀粉酯就是这类具有“双亲结构”的重要类型。

目前制备脂肪酸淀粉酯的方法主要包括非均相法和均相法。非均相法中淀粉通常以颗粒形态参加反应，反应需要消耗大量酯化试剂，产物取代度难以控制，产物的均一性不好。而传统均相反应制备脂肪酸淀粉酯的溶剂，通常为有机溶剂如二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺等。这些有机溶剂具有毒性、强挥发性、不易回收等缺点。为解决传统的易挥发性有机溶剂给环境所造成的污染，一直以来科研工作者都在不断寻找无公害、对环境友好的绿色溶剂来代替传统有机溶剂。离子液体就是在这种情况下孕育而生的，它的出现可以说是一种变革，作为淀粉改性的溶剂，它拥有传统有机溶剂无法比拟的优点。如：(1)液态温度范围宽，从低于或接近室温到300℃以上，且具有良好的理化稳定性；(2)蒸汽压低，本身无毒，不易挥发；(3)一些离子液体对淀粉表现出良好的溶解能力。离子液体作为一种新的淀粉溶剂，为淀粉的改性提供了新的绿色溶剂。

发明内容

本发明的目的在于针对目前长碳链脂肪酸淀粉酯传统均相法及非均相法合成过程中存在的问题，提供一种对环境友好、生产效率高、产品质量好脂肪酸淀粉酯的制备方法。

本发明使用新型绿色溶剂离子液体，对淀粉颗粒先进行溶解，破坏其结晶结构，再采用脂肪酶催化酯化反应，提高酯化试剂在淀粉分子中分布的均匀性，同时提高催化反应效率。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种脂肪酸淀粉酯的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将淀粉原料在50～70℃烘干；

(2)用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐将步骤(1)所得烘干后的淀粉配成质量百分比浓度为5～10％的淀粉乳，在氮气保护下，100～140℃恒温搅拌0.5～3h；

(3)将步骤(2)所得到的淀粉乳冷却，加入无水乙醇洗涤，离心，去除上清液，得到的沉淀物在35～50℃下干燥40～48h，获得溶解的淀粉；

(4)用1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐将步骤(3)所得的淀粉配成质量百分比浓度为5～10％的淀粉乳，在氮气保护下，50～80℃恒温搅拌，加入脂肪酶和脂肪酸，反应1～5h；脂肪酶用量为淀粉干基质量的3～15％，脂肪酸与淀粉的摩尔比1∶1～1∶5；

(5)将步骤(4)所得到的溶液冷却，加入无水乙醇洗涤，离心，去除上清液，得到的沉淀物在35～50℃下干燥40～48h，即获得脂肪酸淀粉酯。

为进一步实现本发明目的，所述淀粉原料优选为马铃薯淀粉、木薯淀粉或玉米淀粉。

所述玉米淀粉优选为高直链玉米淀粉V或高直链玉米淀粉VII。

所述烘干是指控制淀粉水分质量含量低于3％。

步骤(3)所述无水乙醇洗涤是用无水乙醇洗涤至沉淀物不含离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐。

所述步骤(4)脂肪酸为月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸或硬脂酸。

所述步骤(4)脂肪酶来源于Candida rugosa。

步骤(5)所述无水乙醇洗涤是用无水乙醇洗涤至沉淀物不含离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和脂肪酸。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明使用两种离子液体取代传统有机溶剂作为溶剂，溶剂安全无毒，无蒸汽压，操作过程中无扩散，回收方便，对操作人员无健康威胁，对环境无污染。

2、本发明使用的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐在高温下能破坏淀粉结晶结构，有效溶解淀粉，扩大后续酯化过程中淀粉与反应试剂的接触面积，提高了反应效率，增强了取代基团在淀粉颗粒中的分布均匀性，降低了成本。