羟丙基糯米淀粉的制备、性质及琥珀酸酯化改性研究

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本论文以糯米淀粉为原料,对羟丙基淀粉的制备工艺、性质及其琥珀酸酯化改性进行了研究。旨在得到性能更好的羟丙基淀粉及其改性淀粉,为实际应用提供理论依据。首先,对羟丙基淀粉制备条件进行了研究。通过单因素实验,研究了环氧丙烷、淀粉乳浓度、反应温度、反应时间、氢氧化钠、硫酸钠六个主要因素对羟丙基糯米淀粉的取代度的影响。在此基础上选取环氧丙烷、反应温度、反应时间、氢氧化钠四个因素用Design-expert7.0设计实验。并得到的取代度的回归方程:取代度=0.027+0.014×A+0.015×B+0.021×C+0.011×D+(3.201E-003)×A×B+(6.788E-003)×A×C+(2.584E-003)×A×D+0.010×B×C+(5.463E-003)×B×D+(3.787E-003)×C×D+(3.060E-003)×A2+(1.416E-003)×B2+(2.194E-003)×C2-(2.120E-003)×D2,通过响应面的数字最优组合分析得到最佳工艺条件:温度39.80℃,反应时间19.98h,环氧丙烷2.86 mL,氢氧化钠0.10g。然后,对羟丙基糯米淀粉的性质进行了研究。通过电镜扫描和RVA分析,发现羟丙基化后的糯米淀粉颗粒仍保留了原淀粉的多角形外观,但其颗粒表面出现凹槽状和浅褶皱等被腐蚀痕迹,同时羟丙基糯米淀粉的起始糊化温度和峰值粘度都明显降低。研究还发现,羟丙基糯米淀粉的表观粘度随蔗糖浓度的增大而增加,随NaCl浓度、酸碱浓度和转子转速增大而降低;其透明度随淀粉乳浓度、糖浓度和pH值增大而提高,随NaCl浓度的增大,则是先略微下降再有一定程度的升高,但总体变化不大;另外,羟丙基化还可以显著提高淀粉糊的冻融稳定性、凝沉稳定性、溶胀度等,但研究发现不同淀粉其透明度、白度、冷藏稳定性、冻融稳定性及碘显色反应等理化性质都有较大差异。最后,对羟丙基糯米淀粉进行琥珀酸酯化改性处理,并对其性质进行了研究。结果表明,反应过程中,增大琥珀酸酐量可以提高羟丙基淀粉的酯化取代度。经琥珀酸酯化后的羟丙基糯米淀粉的峰值粘度、热糊粘度和最终粘度及崩解值都增大,淀粉易糊化;添加蔗糖及增大淀粉乳浓度可提高羟丙基糯米淀粉琥珀酸酯的峰值粘度,热糊粘度和最终粘度,同时淀粉的起始糊化也温度升高;添加NaCl、乳酸和柠檬酸可使其的峰值粘度、热糊粘度及最终粘度都极大的降低,且也会抑制淀粉的糊化;羟丙基糯米淀粉经琥珀酸酯化后的,透光率得到极大提高,且琥珀酸酯化取代度越大,淀粉透光率越高。添加蔗糖可使羟丙基糯米淀粉琥珀酸酯的透光率得到提高,而添加NaCl则会使酯化产品透光率降低;随柠檬酸和乳酸浓度的增大,其透光率先略降后又迅速升高。另外,羟丙基淀粉经琥珀酸酯化处理后,其溶胀性、冻融稳定性和凝沉稳定性都明显提高,且羟丙基糯米淀粉琥珀酸酯仍然属于假塑性流体,他们的粘度随着转子转速的提高而不断降低。
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