[发明专利]氧化酯化复合变性淀粉及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于淀粉复合变性加工领域，具体地说是一种机械活化固相氧化酯化复合变性淀粉及其制备方法。

背景技术

复合变性淀粉是近年来国内外研制开发的一类新型变性淀粉，是指将淀粉采用两种或两种以上的变性方法而获得的淀粉衍生物。采用复合变性方法得到的淀粉产物，具有多种变性淀粉的共同优点，研究证明，复合变性能提高淀粉对酸、热和机械降解的稳定性，并延缓储存时的老化。氧化-酯化复合变性淀粉是复合变性淀粉中的一种，它是以淀粉为原料，经过氧化剂氧化和酯化剂酯化双重改性而得到的变性淀粉。双重变性淀粉具备了两种变性淀粉的双重优点，提高了淀粉的利用效率，扩大了变性淀粉的应用范围。

氧化-酯化淀粉的制备工艺大致有一步法和两步法：一步法主要特点是连续性反应，一种改性反应结束后，调整下一步的反应条件，实现下一步的改性反应。两步法的合成路线主要是先将淀粉进行一种改性，再将改性后的淀粉作为下一步变性反应的原料。制备复合变性淀粉时，变性顺序对其制备和性质有比较重要的影响。氧化酯化淀粉的制备方法中，物理方法如低温等离子体、热处理等方法，影响因素颇多，操作要求更高，商业化生产难度较大。微波、超声波等处理时间短，操作简单，但设备费用较高，并且难以进行大规模工业化生产。化学方法是常用的较为有效的方法，但是其工艺均比较复杂，影响因素较多，成本也较高，处理过程中产生的废水对环境污染严重，在工业中应用比较困难。由此可见，寻找经济、简单、方便的组合复合淀粉制备技术成为许多研究者的追求目标。

应用机械活化法对淀粉进行复合改性是一种新型的复合变性淀粉制备方法，机械活化（Mechanical Activation）是一门新兴交叉边缘技术，是指固体物质在摩擦、碰撞、冲击、剪切等机械力作用下，使晶体结构及物化性能发生改变，使部分机械能转变成物质的内能，从而引起固体的化学活性增加，它属于机械（力）化学的范畴。目前该技术已广泛应用于制备超微及纳米粉末、纳米复合材料、弥散强化合金结构材料、金属精炼、矿物粉体表面改性、废物处理、有机材料的合成等，也有将其应用于淀粉的氧化酯化复合改性领域，经过检索，其研究进展如下：

王亚龙等采用半干法工艺，分别以过氧化氢和磷酸盐为氧化剂和酯化剂对经机械活化处理的淀粉进行化学改性处理，制备了氧化淀粉磷酸酯并研究了机械活化处理时间、氧化剂用量、酯化剂用量及淀粉添加量对涂布纸性能影响。结果表明：淀粉经机械活化处理8h后，再分别用6.0%双氧水、6%磷酸盐对淀粉进行改性，所得氧化淀粉磷酸酯作为涂布淀粉其涂布纸的表面强度和平滑度较好；氧化淀磷酸酯与胶乳配比为4:10时，涂布纸的表面强度和平滑度相对较好；本实验所制备样品的涂布纸性能优于市售涂布淀粉。

食品科技2008年第6期，谭义秋等介绍了采用搅拌球磨机对木薯淀粉进行机械活化，以不同活化时间的木薯淀粉为原料、CuSO₄为催化剂、H₂O₂为氧化剂干法制备氧化淀粉，并以羧基含量为评价指标，分别考察了活化时间、反应时间、反应温度、氧化剂用量、催化剂用量、pH值、体系含水量等因素对木薯淀粉氧化反应的影响。实验结果表明，机械活化对木薯淀粉的氧化反应有显著的强化作用，活化时间越长，木薯淀粉被氧化的程度越深，羧基含量越高。活化1h的样品在制备条件为反应时间120min、H₂O₂与淀粉的摩尔比0.586、催化剂CuSO₄在淀粉中的质量分数0.03%、反应温度50℃、体系含水量27.37%、体系pH值等于5时制得的氧化淀粉羧基含量为0.81%，而在相同条件下，由原木薯淀粉制得的氧化淀粉羧基含量仅为0.26%。

湖北农业科学2012年第24期，韦艳枝等介绍以过氧乙酸为氧化剂、自制的高能效搅拌磨为反应器，采用边活化边反应的方法对木薯淀粉进行干法氧化以制备氧化淀粉。以羧基含量为评价指标，分别考察反应时间、反应温度、氧化剂用量、催化剂用量等因素对淀粉氧化反应的影响，并利用红外光谱仪对产物进行官能团分析。结果表明，机械活化对木薯淀粉过氧乙酸氧化反应有显著强化作用。在反应时间为60 min、反应温度为50℃、氧化剂用量为3.84%、催化剂用量为0.03%时所制得的氧化淀粉羧基含量为1.826%，而在相同条件下，由原木薯淀粉制得的氧化淀粉羧基含量仅为0.039%，采用边机械活化边氧化方法制备氧化淀粉，应用于洗涤助剂的研究，其所采用氧化剂为过氧乙酸。