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脱支乙酰化大米淀粉的制备、性能及应用研究

刘欣欣  
【摘要】:大米淀粉是一种天然可再生能源,颗粒细小,质地细腻,具有近似于脂肪的口感,凭借其独特的物理和化学性质,可应用到很多领域。利用化学、物理或生物法对大米淀粉进行改性,可显著改善或提高大米淀粉的功能特性,使其能在更多领域得到广泛应用。本文以大米淀粉为原材料,先用普鲁兰酶对大米淀粉进行脱支改性,再以乙酸酐为乙酰化试剂,制备脱支乙酰化大米淀粉。采用3,5-二硝基水杨酸法测定大米淀粉的脱支程度,酸碱滴定法测定脱支乙酰化大米淀粉的取代度。研究了普鲁兰酶用量、脱支时间、脱支温度和pH对大米淀粉脱支程度的影响以及反应时间、反应温度、pH和乙酸酐用量对脱支大米淀粉乙酰化取代度的影响。在单因素实验基础上,用响应面试验法对大米淀粉的脱支反应与脱支大米淀粉的乙酰化反应进行了工艺参数优化。研究了脱支、乙酰化反应对大米淀粉蓝值、冻融稳定性、膨胀能力、凝沉性、抗酸性、抗碱性的影响。通过红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、X射线衍射仪(XRD)、偏光显微镜(POM)及扫描电子显微镜(SEM)等检测仪器对大米淀粉、脱支大米淀粉及脱支乙酰化大米淀粉的结构、热性能、颗粒形态进行了比较与分析。实验得出制备脱支大米淀粉的最佳工艺条件为:普鲁兰酶用量75 U/g,脱支时间2 h,脱支温度55 ℃,pH 4.5。脱支大米淀粉乙酰化最佳工艺条件为:反应时间2h,反应温度40 ℃,pH 8.5,乙酸酐用量9%。大米淀粉经脱支及乙酰化复合改性后,其抗酸性、抗碱性增强,表面羟基数及蓝值增大,但膨胀能力降低。大米淀粉经脱支后,凝沉性增强,冻融稳定性降低,但经乙酰化反应后,凝沉性降低,冻融稳定性增强。与大米淀粉相比,脱支大米淀粉及脱支乙酰化大米淀粉的起始分解温度、终止分解温度及失重率都降低,热稳定性增加。大米淀粉晶型结构为A型,经脱支后,其晶型结构转变为B型。大米淀粉的偏光十字很明显,经脱支后,其偏光十字消失,颗粒形状及大小也发生明显的变化。通过红外光谱分析,在波数为1729 cm-1处出现特征峰,此吸收峰为羰基的伸缩振动峰,说明脱支大米淀粉经乙酰化反应后引入了乙酰基。大米淀粉经脱支和乙酰化复合改性后,淀粉膜的抗拉强度和断裂伸长率均有所增加。


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