制備方法與陽離子淀粉理化特性及取代基團分布的關系研究.pdf

1、變性反應條件及制備工藝是影響變性淀粉中取代基團分布及理化性質(zhì)的重要因素。為了更高效的生產(chǎn)變性淀粉，系統(tǒng)研究變性反應條件及制備工藝對取代基團在淀粉分子及顆粒中分布的規(guī)律以及最終產(chǎn)品理化性質(zhì)的影響是十分必要的。本文以濕法、超聲濕法、干法和微波干法四種工藝制備的陽離子淀粉為研究對象，采用掃描電子顯微鏡、X-射線衍射儀、示差掃描量熱儀、快速粘度分析儀、高效體積排阻色譜研究了反應條件及制備工藝對陽離子淀粉理化性質(zhì)的影響。采用選擇性水解酶（α-淀粉

2、酶、β-淀粉酶、普魯蘭淀粉酶和葡萄糖淀粉酶）對陽離子直鏈及支鏈淀粉分子進行定位酶解，酶解產(chǎn)物采用高效體積排阻色譜及電噴霧/四極桿飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜分析，研究了取代基團在陽離子淀粉分子結構上的分布規(guī)律；采用低溫酸解法研究了取代基團在陽離子淀粉結晶區(qū)與非結晶區(qū)中的分布規(guī)律，明確了制備方法、取代基團分布與最終產(chǎn)品理化性質(zhì)之間的關系。主要研究結果如下：
　　1、干法反應條件對陽離子淀粉理化特性的影響：醚化劑加入量、取代度和反應效率三者與陽離

3、子淀粉的支鏈淀粉重均分子量及含量均成顯著負相關；與之相反，三者與低分子量組分含量均成極顯著正相關，表明隨著醚化劑用量增加，陽離子淀粉中部分支鏈淀粉降解為低分子量組分，增加了淀粉分子中活性反應基團的暴露，使反應效率及取代度增加。淀粉的凝膠溫度、凝膠焓變與反應溫度、堿用量及醚化劑用量均成顯著負相關，與支鏈淀粉含量成極顯著正相關，與低分子量組分分子量及含量成顯著負相關，表明反應溫度、堿用量和醚化劑用量的提高能夠破壞淀粉分子內(nèi)的氫鍵，使淀粉鏈雙

4、螺旋結構的長度減小，淀粉顆粒內(nèi)部分子有序排列程度降低，以上改變反映為取代度和反應效率的明顯提高。糊液峰粘度與淀粉分子量成極顯著負相關，終粘度與反應體系含水量成極顯著負相關。
　　2、濕法反應條件對陽離子淀粉理化特性的影響：陽離子淀粉低分子量組分分子量與反應時間成顯著正相關，與取代度和反應效率成正相關，表明隨著反應時間增加，支鏈淀粉逐漸降解為低分子量鏈段，反應活性提高；淀粉的凝膠溫度與反應時間、醚化劑用量均存在顯著負相關，表明濕法反

5、應時間與醚化劑加入量的提高能夠破壞淀粉分子內(nèi)的氫鍵，使淀粉鏈雙螺旋結構的長度減小，淀粉顆粒內(nèi)部分子有序排列程度降低。峰粘度與反應體系pH值成顯著正相關。
　　3、干法與濕法制備工藝對陽離子淀粉理化特性的影響有明顯差異。取代度在0.05以下的干法和濕法陽離子淀粉，反應主要發(fā)生在非結晶區(qū)，取代度高于0.05以后，隨著取代度增大，陽離子化反應有侵蝕結晶區(qū)的趨勢。干、濕法工藝相比，干法工藝對淀粉雙螺旋結構的破壞更大，對淀粉顆粒形態(tài)的破壞程

6、度更重，而濕法工藝對支鏈淀粉的降解作用更明顯。干法陽離子淀粉的峰粘度高于濕法樣品，糊化溫度明顯低于濕法樣品。
　　4、制備方法對陽離子淀粉取代基團分布有顯著的影響。不同工藝制備的相同取代度的樣品中，取代基團在直鏈及支鏈淀粉上的分布都是不均勻的，且隨著取代度的提高，簇狀集中分布的趨勢更明顯，取代基團在直鏈淀粉上的分布密度大于支鏈淀粉。干法高溫短時工藝使取代基團趨向于在非還原端（淀粉顆粒表層）及支鏈淀粉分支點處分布，低溫長時工藝使取代

7、基團趨向于在支鏈淀粉的內(nèi)鏈分布；濕法樣品中取代基團較干法的更易攻擊支鏈淀粉的分支區(qū)域；異丙醇作為介質(zhì)干法樣品使取代基團的位置更加分散且傾向于分布在支鏈淀粉側(cè)鏈末端，而以水為介質(zhì)的干法樣品取代基團更靠近支鏈的分支點處。不同制備工藝的陽離子淀粉取代基團分布的不均勻程度為：超聲濕法>微波干法>干法。取代基團在陽離子淀粉非結晶區(qū)分布的集中程度為：濕法>干法；低溫長時>高溫短時；濕法>超聲濕法；干法>微波干法。
　　5、制備方法、取代基團分