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辛烯基琥珀酸木薯淀粉鈉無醇酯化制備與表征

2024-12-31 00:00:00高媛媛李如一李瑩瑩周偉黃曉兵彭芍丹李積華
熱帶作物學(xué)報 2024年12期
關(guān)鍵詞:辛烯琥珀酸乳化劑

摘""要:辛烯基琥珀酸淀粉鈉(starch"sodium"octenyl"succinate,"SSOS)是以淀粉與辛烯基琥珀酸酐(octenyl"succinic"anhydride,"OSA)酯化制得的食品添加劑。本研究采用OSA乳化法替代有機試劑分散OSA對木薯淀粉進(jìn)行酯化制備辛烯基琥珀酸木薯淀粉鈉(tapioca"starch"sodium"octenyl"succinate,"TSSOS)并對其進(jìn)行表征。結(jié)果表明:大豆卵磷脂(soybean"phospholipid,"SP)為乳化劑制備的OSA乳液體系具有較好的穩(wěn)定性和分散性,SP添加量為1.00%制備的SSOS(1.00%"SP-SSOS)比異丙醇分散OSA制備的SSOS(IPA-SSOP)具有更高的辛烯基琥珀酸基團(OS基團)含量、取代度(DS)以及取代效率(SE)。傅里葉紅外光譜顯示,1.00%"SP-SSOS和IPA-SSOS均在1572"cm–1和1726"cm–1處出現(xiàn)了2個新的特征峰,其中1.00%"SP-SSOS的特征峰強度更強。激光共聚焦掃描顯微鏡分析也證實了熒光標(biāo)記的OS基團在1.00%"SP-SSOS中熒光強度略強,少部分淀粉顆粒內(nèi)部顯示亦有OS基團,這說明利用高壓均質(zhì)以及SP乳化劑將OSA分散為微米級乳液再進(jìn)行酯化,可以提高OSA與淀粉的接觸面積從而提高酯化反應(yīng)效率。綜上所述,采用OSA乳化法替代有機試劑分散OSA制備SSOS的方法可行,本研究為無醇酯化反應(yīng)體系應(yīng)用在SSOS大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞:木薯淀粉;無醇酯化;辛烯基琥珀酸淀粉鈉;取代度;激光共聚焦掃描顯微鏡中圖分類號:TS"236.9""""""文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

Preparation"and"Characterization"of"Tapioca"Starch"Sodium"Octenyl"Succinate"with"Non-alcohol"Esterification

GAO"Yuanyuan1,"LI"Ruyi1*,"LI"Yingying1,"ZHOU"Wei1,"HUANG"Xiaobing1,"PENG"Shaodan1,"LI"Jihua1,2

1."Agricultural"Products"Processing"Research"Institute"/"Key"Laboratory"of"Tropical"Crop"Products"Processing,"Ministry"of"Agriculture"and"Rural"Affairs,"Zhanjiang,"Guangdong"524001,"China;"2."Chinese"Academy"of"Tropical"Agricultural"Sciences,"Haikou,"Hainan"524091,"China

Abstract:"Starch"sodium"octenyl"succinate"is"a"food"additive"produced"by"the"process"of"esterification"using"starch"and"octenyl"succinic"anhydride."In"this"study,"the"tapioca"starch"sodium"octenyl"succinate"was"prepared"and"characterized"with"non-alcohol"esterification"by"substitutingnbsp;the"organic"reagent-dispersed"OSA"with"the"OSA"emulsification"technique."The"results"showed"that"OSA"emulsion"prepared"with"soybean"phospholipid"(SP)"as"an"emulsifier"had"good"stability"and"dispersibility."The"octenyl"succinic"acid"group"content,"degree"of"substitution,"and"substitution"efficiency"of"1.00%"SP-SSOS"made"using"OSA"emulsions"with"1.00%"SP"emulsifiers"were"found"to"be"greater"compared"to"IPA-SSOS"made"using"isopropanol-dispersed"OSA."FT-IR"showed"that"1.00%"SP-SSOS"and"IPA-SSOS"had"two"new"characteristic"peaks"at"1572"cm–1"and"1726"cm–1,"with"1.00%"SP-SSOS"having"a"stronger"peak"intensity."Confocal"laser"scanning"microscopy"confirmed"that"the"fluorescence"intensity"of"the"fluorescence-labeled"OS"group"was"slightly"stronger"in"1.00%"SP-SSOS,"and"a"few"starch"particles"contained"OS"groups"inside."The"results"indicated"that"the"use"of"high-pressure"homogenization"and"emulsifiers"to"disperse"OSA"into"micron-sized"oily"droplets"for"esterification"could"increase"the"contact"area"between"OSA"and"starch,"improving"the"efficiency"of"the"esterification"reaction."To"summarize,"it"is"possible"to"produce"SSOS"by"utilizing"the"OSA"emulsification"technique"as"an"alternative"to"organic"reagents"for"dispersing"OSA."This"study"would"provide"a"reference"for"the"application"of"an"alcohol-free"esterification"reaction"system"in"the"large-scale"industrial"production"of"SSOS.

Keywords:"tapioca"starch;"non-alcohol"esterification;"starch"sodium"octenyl"succinate;"degree"of"substitution;"confocal"laser"scanning"microscopy

DOI:"10.3969/j.issn.1000-2561.2024.12.024

酯化改性是淀粉化學(xué)改性常用的方法之一,通過向淀粉分子中引入化學(xué)基團,形成特定的酯化淀粉,以改善淀粉糊化、凍融穩(wěn)定性等加工特性,擴大淀粉的應(yīng)用范圍[1]。辛烯基琥珀酸淀粉鈉(starch"sodium"octenyl"succinate,SSOS)是以淀粉與辛烯基琥珀酸酐(octenyl"succinic"anhydride,OSA)經(jīng)酯化,以及結(jié)合酶處理、糊精化、酸處理、漂白處理、預(yù)糊化中1種或幾種方法加工后制得的食品添加劑[2]。SSOS因其具有兩親性,既是具有表面活性的高分子乳化劑,又具有增稠、穩(wěn)定和一定的保濕性,且因其植物來源,受到了日益關(guān)注,在食品、藥品以及化工產(chǎn)業(yè)中均具有廣泛的應(yīng)用[3-4]。

制備SSOS一般有3種方法:濕法、有機溶劑法和干法生產(chǎn)[5]。有機溶劑法是將淀粉懸浮在惰性有機溶劑中再加入OSA進(jìn)行反應(yīng),濕法和干法中加入OSA時需要利用有機溶劑,如乙醇、異丙醇將酸酐稀釋后再與淀粉進(jìn)行反應(yīng)[6-8]。利用有機試劑對酸酐進(jìn)行稀釋是因為OSA在水中的溶解度低,需要利用乙醇或異丙醇對OSA進(jìn)行稀釋并分散到反應(yīng)體系中的淀粉顆粒表面以提高反應(yīng)效率。但因為淀粉結(jié)構(gòu),酯化反應(yīng)效率普遍不高,為了解決這個問題,目前研究多集中在通過超聲波輔助、酶解、機械活化等技術(shù)對淀粉進(jìn)行預(yù)處理以提高SSOS的產(chǎn)品性能[9]。對酯化反應(yīng)過程中的OSA需要有機試劑分散這一步驟少有研究,在大規(guī)模生產(chǎn)過程中因為環(huán)保要求需要對有機試劑進(jìn)行回收,不僅增加生產(chǎn)工序還會提高生產(chǎn)成本。

針對這一問題,本研究采用OSA乳化法替代有機試劑分散OSA,基于OSA乳液穩(wěn)定性對乳化劑進(jìn)行篩選,并以木薯淀粉為原料利用OSA乳液體系無醇酯化制備SSOS,通過與常規(guī)方法制備的產(chǎn)品性質(zhì)進(jìn)行比較,以期為無醇酯化體系在SSOS大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1""材料與方法

1.1""材料

1.1.1""原料""木薯淀粉購自佛山市國農(nóng)淀粉有限公司;OSA購自南京古田化工有限公司;單/雙甘油脂肪酸酯(mono-and"diglycerides"of"fatty"acids,MDFA)購自丹尼斯克(中國)有限公司;皂樹皮提取物(quillaja"extract,QE)購自宜瑞安食品配料有限公司;大豆卵磷脂(soybean"phospholipid,SP)購自杜邦中國集團有限公司。

1.1.2""主要試劑""異丙醇購自上海麥克林生化科技股份有限公司;鹽酸購自廣州化學(xué)試劑廠;硝酸銀購自國藥集團化學(xué)試劑有限公司;氫氧化鈉購自西隴科學(xué)股份有限公司。

1.1.3""儀器設(shè)備""T-25"digital高速剪切機購自德國IKA公司;AMF-5微射流高壓均質(zhì)機購自ATS安拓思納米技術(shù)(蘇州)有限公司;ZETASIZER"PRO馬爾文粒度儀購自英國馬爾文儀器公司;LUMIIFUGE"111穩(wěn)定性分析儀購自羅姆(江蘇)儀器有限公司;自動電位滴定儀購自瑞士萬通中國有限公司;注射泵購自度科工業(yè)科技(上海)有限公司;Nicolet"iN10傅里葉變換顯微紅外光譜購自美國Thermo"Scientifific;AX-R激光共聚焦顯微鏡購自日本Nikon公司。

1.2""方法

1.2.1""OSA乳液制備""具體操作步驟如下:分別稱取一定質(zhì)量的OAS和5倍質(zhì)量的去離子水置于燒杯中,水浴加熱至60"℃,MDFA或SP加入到OSA中完全融化,緩慢將OSA倒入剪切狀態(tài)下的水相中,剪切12"000"r/min分散2"min,混合液再經(jīng)過高壓均質(zhì)30"MPa循環(huán)3次得到OSA乳液。QE加入到去離子水中,OSA倒入水相中,其余相同操作。不同乳化劑均質(zhì)壓力一致。

1.2.2""乳化劑篩選""選擇常用的乳化劑MDFA、QE和SP對OSA與水進(jìn)行乳化,MDFA添加量按照OSA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0、0.25%、0.50%、1.00%、2.00%、3.00%、4.00%加入OSA中,SP添加量按照OSA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0%、0.25%、0.50%、1.00%、2.00%、3.00%、4.00%加入OSA中,QE添加量按照OSA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0%、0.5%、1.0%、2.0%、4.0%、8.0%加入水相中,制備的OSA乳液通過離心穩(wěn)定性分析檢測其穩(wěn)定性,進(jìn)而對OSA乳液體系的乳化劑及其添加量進(jìn)行初步篩選。

1.2.3""OSA乳液離心穩(wěn)定性測定""通過LUMII FUGE"111穩(wěn)定性分析儀進(jìn)行分析。2"mm的PC管中加入乳液至刻度線,設(shè)置轉(zhuǎn)速為2000"r/min,每間隔30"s進(jìn)行1次測量,記錄150次數(shù)據(jù)繪制穩(wěn)定性圖譜。

1.2.4""粒徑""采用激光衍射粒度分析儀測定新制備的OSA乳液的粒徑及粒徑分布,用水作為分散劑,設(shè)置折光率為1.47,待遮光率為10%~15%時,滴加至樣品池中25"℃下測定。每個樣品重復(fù)測定3次,取平均值。

1.2.5""Zeta電位""采用納米激光粒度儀測定OSA乳液的Zeta電位。測定前將樣品充分混勻后用去離子水稀釋100倍,稀釋后的樣品置于DTS1070樣品池中25"℃下進(jìn)行測定,溫度平衡時間為120"s,每個樣品重復(fù)測定3次,取平均值。

1.2.6""辛烯基琥珀酸木薯淀粉鈉的制備""參考張玉杰[10]的方法并稍作改進(jìn),具體如下:將一定質(zhì)量的木薯淀粉(前期經(jīng)過預(yù)處理)配制成40%(w/w)的淀粉懸液,利用自動電位滴定儀自動滴加功能調(diào)整淀粉懸液的pH至8.5,保持懸液35"℃,0.5"h,使用注射泵逐滴均勻滴加添加乳化劑分散的OSA乳液(或常規(guī)方法:OSA與異丙醇比例為1∶5),滴加時間2"h,添加的OSA占淀粉干基的3%,用2%(w/w)NaOH溶液保持體系pH為8.5,酯化反應(yīng)保持4"h。反應(yīng)體系pH完全穩(wěn)定后,用1"mol/L稀鹽酸調(diào)節(jié)體系pH在6.5左右。酯化后淀粉用純水反復(fù)抽濾2次,于45"℃烘箱干燥。

1.2.7""辛烯基琥珀酸基團(OS基團)含量、取代度(DS)及取代效率(SE)的測定""參考國標(biāo)的方法[2]對無醇酯化的SSOS以及異丙醇分散OSA制備的SSOS(IPA-SSOP)進(jìn)行檢測,結(jié)果以O(shè)S基團的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計。取代度的測定方法與國標(biāo)方法一致,按以下公式進(jìn)行計算:

1.2.8""傅里葉紅外光譜(FT-IR)""將優(yōu)化后的無醇酯化SSOS(1%"SP-SSOS)與IPA-SSOP置于反射載樣片上,紅外光譜儀的波長寬度設(shè)定為4000~400"cm–1。分析前,樣品需進(jìn)行干燥以避免濕氣的干擾。

1.2.9""激光共聚焦掃描顯微鏡(CLSM)""參考王嬋[11]的方法并稍作改進(jìn),分別稱取未酯化的木薯淀粉、1%"SP-SSOS與IPA-SSOP"3個樣品各0.5"g于50"mL離心管中,加入30"mL蒸餾水和2滴0.1%亞甲基藍(lán)溶液,用0.1"mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH為8.0,室溫震蕩染色3"h。用無水乙醇洗滌并離心樣品懸浮液3次,離心條件為4000"r/min、10"min。取少量沉淀樣品置于干凈的玻璃載玻片上并加入1滴水,蓋上蓋玻片,在514"nm激發(fā)波長下觀察。

2""結(jié)果與分析

2.1""OSA乳液制備

2.1.1""MDFA對OSA乳液離心穩(wěn)定性影響""離心穩(wěn)定性分析法是一種將光投射與離心法相結(jié)合的,測定乳液聚結(jié)穩(wěn)定性的方法[12]。其工作原理類似于濁度的測量,只是在離心狀態(tài)下較短時間內(nèi)完成,投射光譜的曲線表示樣品長度中油滴濃度隨時間的變化[13]。樣品在離心過程中,透過率的變化越小,樣品的穩(wěn)定性就越高[14]。

乳狀液是1種或幾種液體以微粒(液滴或液晶)形式分散在另一種不相混溶的液體中構(gòu)成具有相當(dāng)穩(wěn)定性的多相分散體系,由于它們外觀往往呈乳狀,所以稱為乳狀液或乳化液[15]。但因為油水體系不穩(wěn)定,需要添加乳化劑提高乳液的穩(wěn)定性。MDFA是食品工業(yè)需求量較大的一種多元醇脂肪酸酯類,其安全無毒,使用量不受限制[16]。MDFA對OSA乳液離心穩(wěn)定性的影響如圖1所示,隨著添加量的增加,離心穩(wěn)定性呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢,MDFA添加量1.00%時OSA乳液相對稍好,但仍出現(xiàn)分層現(xiàn)象,乳液聚集在上層,水相聚集在下層。添加量超過2.00%時,OSA乳液分為3層,OSA乳液發(fā)生破乳,這可能是因為MDFA親油性較強,添加量過多會形成油包水(W/O)結(jié)構(gòu),破壞乳液穩(wěn)定性[17]。

2.1.2""SP對OSA乳液離心穩(wěn)定性影響""SP是一種從大豆中提取出來的復(fù)雜混合物,由甘油、磷酸和脂肪酸等成分組成。磷脂因其兩親性(親水性和親脂性),作為一種性能良好的天然離子型表面活性劑和乳化劑被廣泛應(yīng)用在食品工業(yè)中[18-19]。SP對OSA乳液離心穩(wěn)定性的影響如圖2所示,SP對OSA乳液離心穩(wěn)定性有較明顯的影響,隨著添加量的增加穩(wěn)定性逐漸增強,但添加量超過1.00%后,OSA乳液整體均勻,但表面產(chǎn)生少部分聚凝,這與圖2中圖譜表現(xiàn)一致。

2.1.3""QE對OSA乳液離心穩(wěn)定性影響""QE是指含有皂素(以干基計)20%~90%,以皂樹(Quillajasa"ponaria"Molina)的樹皮、樹干或枝條為原料,磨碎后使用水溶劑(一般也稱為皂素提取法)提取出來經(jīng)凈化、精制等工藝生產(chǎn)的食品添加劑[20]。皂素也稱為皂苷,研究表明皂樹皂苷具有較高的表面活性,能夠形成顆粒尺寸較小的乳液液滴,并且其界面性質(zhì)與非離子表面活性劑Tween"80相似,具有替代吐溫的潛力[21]。QE對OSA乳液離心穩(wěn)定性的影響如圖3所示,圖譜出現(xiàn)了較稀疏的紅色線條,表明樣品離心較短時間即出現(xiàn)了油水分離,透光率增大較快,乳液離心穩(wěn)定性差。添加量≥2.0%時乳液仍出現(xiàn)了較明顯的分層,這可能是因為QE為天然乳化劑,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,乳化能力相對較弱。

2.1.4""3種乳化劑對OSA乳液粒徑的影響比較分析""由圖1、圖2和圖3比較可知,添加SP制備的OSA乳液離心穩(wěn)定性投射圖譜相對于MDFA、QE更加密集,說明SP對OSA乳液具有較好的穩(wěn)定效果,初步篩選SP作為穩(wěn)定OSA乳液的乳化劑。為了明確SP添加量對OSA乳液形成的影響,進(jìn)一步分析SP對OSA乳液粒徑、Zeta電位及微觀結(jié)構(gòu)的影響。

2.1.5""SP對OSA乳液粒徑的影響""SP不同添加量對OSA乳液粒徑分布的影響如圖4所示,隨著SP添加量的增加,OSA乳液平均粒徑逐漸減小,但添加量超過1.00%后,粒徑的范圍逐漸變寬,這可能是因為SP穩(wěn)定OSA乳液的原理是因為磷脂的疏水基團可以覆蓋在OSA油滴表面將其包裹,磷脂的親水基團可以延伸進(jìn)入水中,形成雙親結(jié)構(gòu),使乳液穩(wěn)定性提高;但SP添加量達(dá)到一定程度后,SP會形成部分與乳液大小不同的液滴,使OSA乳液液滴分布不均勻、粒徑不同,出現(xiàn)聚集、遷移等現(xiàn)象,從而導(dǎo)致粒徑范圍變寬[22]。根據(jù)圖4所示,SP添加量0.25%~1.00%具有較好的粒徑分布。

2.1.6""SP對OSA乳液電位的影響""一般來說,Zeta電位絕對值越大,說明OSA乳液越穩(wěn)定,因為它提供了一個高能靜電屏障來阻止顆粒聚集和絮凝[23]。隨著SP添加量的增加,Zeta電位絕對值逐漸增大,但添加量超過1.00%后,Zeta電位絕對值逐漸降低,超過3.00%后顯著減低,SP添加量為0.50%和1.00%時,OSA乳液液滴間具有較強的靜電斥力,有助于乳液的穩(wěn)定(圖5)。

2.2""辛烯基琥珀酸木薯淀粉鈉表征

2.2.1""辛烯基琥珀酸基團含量、取代度及取代效率測定結(jié)果分析""SP-SSOS與IPA-SSOS中OS基團含量、取代度以及取代效率進(jìn)行比較,如表1所示。隨著SP添加量的增加,OS基團含量、DS以及SE均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。SP添加量在0.50%~1.00%范圍內(nèi),OS基團含量、DS以及SE最高。這與SP制備的OSA乳液的穩(wěn)定性表現(xiàn)一致。而IPA-SSOS各項指標(biāo)均低于SP-SSOS,這可能是因為OSA即使分散在異丙醇中,但滴加到淀粉漿中的OSA存在形式為大量不溶的油狀液滴和少量溶解的OSA混合物,顆粒形態(tài)的淀粉與OSA之間的反應(yīng)十分不均勻,顆粒間取代基的分布也不均勻,導(dǎo)致取代度相對較低[24]。無醇酯化體系可能是因為通過高壓均質(zhì)以及乳化劑將OSA分散為微米級的油狀液滴,加大了OSA與淀粉顆粒的接觸面積,較小的OSA油狀液滴也更容易進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部,淀粉與OSA的反應(yīng)效率有所提升[25]。因此,篩選SP添加量為1.00%進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。

2.2.2""傅里葉紅外光譜(FT-IR)分析""紅外光對特定的官能團具有選擇性吸收的能力,可以通過紅外光譜掃描定性來分析OS基團在酯化淀粉上的接枝情況和短程有序結(jié)構(gòu)受改性的影響程度[7]。圖6表示未酯化淀粉、1.00%"SP-SSOS與IPA-SSOS的傅里葉紅外光譜圖,從圖6中可以看出,1.00%"SP-SSOS與IPA-SSOS均在1572"cm–1和1726"cm–1處出現(xiàn)了2個新的特征峰,這主要是由羧基的不對稱拉伸振動和C=O拉伸振動的伸縮振動引起。新特征峰的出現(xiàn)說明淀粉中羰基被OSA的酯羰基和羧基取代,OSA被成功引入到淀粉中[26]。圖6顯示,1.00%"SP-SSOS與IPA-SSOS相比,在相同OSA添加量的情況下,1.00%"SP-SSOS比IPA-SSOS具有更強的峰強度,這與取代度等指標(biāo)檢測結(jié)果一致。

2.2.3""激光共聚焦掃描顯微鏡(CLSM)分析""CLSM已成為檢測淀粉顆粒形態(tài)的一種常用手段,已有較多研究利用CLSM揭示淀粉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)[27-28]。亞甲基藍(lán)(MB+)作為一種可標(biāo)記負(fù)離子的熒光染色劑,可對帶負(fù)電荷的OS基團進(jìn)行染色標(biāo)記,從而研究OS基團在SSOS中的分布[11]。圖7顯示了用MB+染色后獲得的未酯化淀粉、IPA-SSOS和1.00%"SP-SSOS樣品顆粒的CLSM圖。未酯化淀粉未被激發(fā)出熒光(圖7A)。IPA-SSOS與1.00%"SP-SSOS檢測到不同程度的熒光強度,這表明MB+可特異性標(biāo)記OS基團的-"COO-,大部分熒光反映在淀粉顆粒的外圍,可能是因為使用有機試劑分散OSA,酯化反應(yīng)在顆粒表面進(jìn)行,無法深入淀粉的無定形區(qū)(圖7B),這與文獻(xiàn)[29]記載一致。圖7C熒光強度略強,熒光點分布對比圖7B相對均勻,少部分淀粉顆粒顯示內(nèi)部亦有OSA基團。這表明在不改變淀粉顆粒的情況下,利用高壓均質(zhì)和乳化劑將OSA分散為微米級的油狀液滴再進(jìn)行酯化,可以提高OSA與淀粉的接觸面積,從而提高酯化反應(yīng)效率,這與之前的取代度、傅里葉紅外光譜的分析結(jié)果一致。

3""討論

SSOS因其特殊的親水親油結(jié)構(gòu),除了具有良好的乳化性和增稠性,還可作為膳食功能因子的載運體[9]。近年來,為了縮短反應(yīng)時間,提高反應(yīng)效率,對傳統(tǒng)制備工藝的替代和改進(jìn)受到越來越多的關(guān)注。但研究主要集中在淀粉的處理以及反應(yīng)方法的改進(jìn),對OSA酯化體系方法改進(jìn)少有研究。

本研究從減少有機試劑使用量、降低生產(chǎn)成本角度出發(fā),采用OSA水乳化法替代有機試劑分散OSA,通過研究OSA乳液離心穩(wěn)定性、粒徑、電位篩選出合適的乳化劑,以木薯淀粉為原料制備SSOS,通過測定SP-SSOS和IPA-SSOS的OS基團含量、DS、SE對酯化淀粉進(jìn)行初步表征及確定乳化劑的添加量,并通過傅里葉紅外光譜研究酯化淀粉的官能團和化學(xué)結(jié)構(gòu)以及激光共聚焦掃描顯微鏡分析OS基團在酯化淀粉顆粒中的分布情況。結(jié)果表明,采用OSA水乳化法替代有機試劑分散OSA制備SSOS具有可行性。通過比較乳化劑MDFA、QE和SP不同添加量對OSA乳液離心穩(wěn)定性的影響,初步篩選出SP作為穩(wěn)定OSA乳液的添加劑。進(jìn)一步分析SP不同添加量對OSA乳液粒徑、電位、酯化木薯淀粉的OS基團含量、DS以及SE的影響,確定SP添加量為1.00%。且SP-SSOS的結(jié)果高于IPA-SSOS,說明OSA乳液與淀粉顆粒的接觸面積更大,較小的OSA油狀液滴也更容易進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部。利用傅里葉紅外光譜檢測1.00%"SP-SSOS與IPA-"SSOS,二者均在1572"cm–1和1726"cm–1處出現(xiàn)了2個新的特征峰,1.00%"SP-SSOS具有更強的峰強度,說明OS基團接枝的更多。激光共聚焦掃描顯微鏡分析也證實了1.00%"SP-SSOS具有略強的熒光強度,少部分淀粉顆粒顯示其內(nèi)部亦有OSA基團,這表明在不改變淀粉顆粒的情況下,利用高壓均質(zhì)和乳化劑將OSA分散為微米級的油狀液滴再進(jìn)行酯化,可以提高OSA與淀粉的接觸面積,從而提高酯化反應(yīng)效率。

本研究初步研究了OSA乳液中乳化劑的篩選及對SSOS的影響,證實了采用OSA水乳化法替代有機試劑分散OSA制備SSOS具有可行性,且1.00%"SP-SSOS與IPA-SSOS相比具有更高的取代度和酯化效率,可為SSOS大規(guī)模生產(chǎn)降本增效提供一定的數(shù)據(jù)支持。但本研究未對高壓均質(zhì)不同參數(shù)對OSA乳液穩(wěn)定性的影響和OSA在水乳化體系中的自身水解進(jìn)行深入的研究,后續(xù)還需要進(jìn)一步的試驗,以期為無醇酯化制備SSOS提供更詳細(xì)的數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻(xiàn)

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