全 文 ：香芋淀粉磷酸酯的研制
赖俐超
(嘉应学院化学系 ,广东 梅州 514015)
　　淀粉磷酸酯是淀粉分子的羟基与磷酸盐在一定
温度下发生酯化反应而生成的一种淀粉阴离子衍生
物。与原淀粉相比 ,淀粉磷酸酯的糊粘度 、透明度和
稳定性较高 ,凝沉性弱 ,不易老化 ,冻融稳定性好 ,即
使是很低的酯化程度 ,也能使糊的性质发生很大改
变[ 1] 。因此 ,它广泛应用于造纸 、纺织 、食品 、胶粘
剂 、医药等行业 。
国内外对淀粉磷酸酯的研究报道较多 ,原料多
以玉米淀粉 、木薯淀粉 、甘薯淀粉等为主[ 2] 。但对盛
产香芋的地区 ,以香芋淀粉为原料生产淀粉磷酸酯 ,
既为香芋的深加工提供了一条途径 ,又拓宽了淀粉
磷酸酯产品的种类 。本文以香芋淀粉为原料 ,
NaH2PO4为酯化剂 ,研究了干法制取香芋淀粉磷酸
酯的影响因素 ,通过正交实验 ,确定了最佳制备工艺
条件 ,旨在为香芋资源的开发应用提供参考。
1　实验
1.1　原料 、试剂与仪器
香芋淀粉:自制 ,制备方法见文献[ 3] 。
NaH2PO4 、(NH4)2MoO4 、HNO3 、H2SO 4 、KH2PO4 、
尿素 、抗坏血酸均为分析纯。
722S可见分光光度计;101-2A 电热鼓风干燥
箱;AE 240电子分析天平。
1.2　实验方法
1.2.1　淀粉磷酸酯的制备
将一定量的 NaH2PO4 和尿素溶于适量的水 ,喷
入到香芋淀粉中 ,混合均匀 ,置于50°C的烘箱中干燥
至含水量小于 12%,取出 ,研碎。然后再置于烘箱
中 ,在一定温度下 ,反应一定时间 ,即得淀粉磷酸酯
产品 。
1.2.2　取代度的测定
按文献[ 4] 的方法 ,用钼酸铵和抗坏血酸显色后 ,
用分光光度计分别测出总磷和游离磷的质量百分含
量 ,再按下式计算取代度(DS)[ 5] :
DS = 结合磷(%)×162 30.974[ 100-水分(%)] -[结合磷(%)×K]
结合磷(%)=总磷(%)-游离磷(%)
式中:162为淀粉分子中每个葡萄糖残基的相对分
子质量;30.974为磷的相对原子质量;K 为生成磷
酸酯淀粉比原淀粉的增重系数 ,若以磷酸酯淀粉的
一钠计 ,则换算系数为 3.8734。
2　结果与讨论
2.1　单因素试验
2.1.1　磷酸盐用量对取代度的影响
固定反应温度130°C 、反应时间 1 h 和尿素用量
2%,改变NaH2PO 4的加入量 m(以占淀粉干重的百
分比表示),制备淀粉磷酸酯。实验结果如表 1所
示 。
表1　不同磷酸盐用量下淀粉磷酸酯的取代度
m % 3 12 20 28 36
DS 0.00916 0.0167 0.0214 0.0213 0.0210
　　结果表明:随着磷酸盐用量的增加 ,产品的取代
度增加;在磷酸盐用量增加到一定程度后 ,取代度趋
于稳定。若继续增加磷酸盐用量 ,只会使产品中残
留的磷酸盐增多 ,影响产品品质。因此磷酸盐的加
入量不宜过多 ,以 12%左右为宜。
2.1.2　反应温度对取代度的影响
固定磷酸盐用量 12%和尿素用量 2%,在一定
时间(1 h)下 ,改变反应温度 T ,制备淀粉磷酸酯。
实验结果如表2所示。
表 2　不同反应温度下产品的取代度
T °C 110 130 150
DS 0.00786 0.0191 0.0177
　　实验表明:温度较低时 ,产品的取代度较小;温
度过高 ,产品的取代度会下降 ,且产品颜色偏黄 。这
是由于温度太低 ,不利于酯化反应的进行;而温度太
高 ,产物发生裂解 。因此温度控制在130°C左右比较
合适。
2.1.3　反应时间对取代度的影响
固定磷酸盐用量 12%和尿素用量 2%,在一定
温度(130°C)下 ,改变反应时间 t ,制备淀粉磷酸酯。
实验结果如表3所示。
表 3　不同反应时间下产品的取代度
t min 30 90 150
DS 0.0103 0.0212 0.0185
　　实验表明:随着反应时间的增加 ,产品的取代度
增加 ,但反应时间过长 ,产品的取代度反而下降 ,且
产品颜色变黄 。这是因为反应达到一定时间后 ,酯
化反应趋于完全 ,再延长时间 ,产品将发生裂解 。反
应时间控制在90 min左右为宜。
2.1.4　尿素用量对取代度的影响
在一定的反应温度(130°C),反应时间 1 h和磷
酸盐用量 12%下 ,试验了尿素用量 m(以占淀粉干
重的百分比表示)对淀粉磷酸酯取代度的影响。实
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验结果如表4所示。
表 4　不同尿素用量下产品的取代度
m % 0.5 2 4
DS 0.0112 0.0167 0.0154
　　结果表明:随着尿素用量的增加 ,产品的取代度
提高 ,尿素用量增加到一定程度后 ,产品的取代度下
降。水溶性有机胺 ,特别是尿素对磷酸酯化反应具
有催化作用 ,能提高反应效率 ,降低反应温度 ,缩短
反应时间 。尿素用量以 2%左右为宜。
2.2　正交试验
在前述单因素试验的基础上 ,进行正交试验 ,以
确定最佳工艺条件。因素水平设计如表 5所示 ,试
验结果见表6。
表 5　正交试验因素水平表
水平
因素
A
NaH2PO4 用量 %
B
反应温度 °C
C
反应时间 min
D
尿素用量 %
1 6 120 40 1
2 12 130 80 2
3 18 140 120 3
表 6　正交试验结果
试验号 A B C D DS
1 1 1 1 1 0.00931
2 1 2 2 2 0.0133
3 1 3 3 3 0.0266
4 2 1 2 3 0.0270
5 2 2 3 1 0.0199
6 2 3 1 2 0.0259
7 3 1 3 2 0.0163
8 3 2 1 3 0.0221
9 3 3 2 1 0.0397
K 1 0.0164 0.0175 0.0191 0.0230
K 2 0.0243 0.0184 0.0267 0.0185
K 3 0.0260 0.0307 0.0209 0.0252
R 0.0096 0.0132 0.0076 0.0067
　　表 6说明:影响香芋淀粉磷酸酯取代度的因素
主次是 B >A >C>D , 直观分析的最佳组合是
A3 B3C2D1 ,极差分析的最佳组合是 A3 B3C2D3 。因
此追加试验 A3 B3C2D3 ,测得其取代度为 0.0581 ,高
于 A3B 3C2D1 组合。据此 ,得到最佳工艺条件为:
NaH2PO4 用量为淀粉干重的 18%,尿素用量为淀粉
干重的 3%,反应温度为140°C ,反应时间为80 min 。
3　结论
(1)磷酸盐用量 、尿素用量 、反应温度和反应时
间等因素均对干法制取香芋淀粉磷酸酯的取代度有
影响 , 其影响程度由大到小依次为:反应温度 、
NaH2PO4 用量 、反应时间 、尿素用量。
(2)通过正交试验 ,确定出干法制取香芋淀粉磷
酸酯的最佳工艺条件为:NaH2PO 4用量 18%(占淀粉
干重),反应温度140°C ,反应时间 80 min ,尿素用量
3%(占淀粉干重)。在此工艺条件下 ,产品的取代度
可达0.0581。
(3)以香芋淀粉为原料 ,采用干法制备的淀粉磷
酸酯能达到中等取代度的产品标准 ,该法操作简便 ,
污染小 ,可应用于生产 。
参考文献:
[ 1] 　张力田.变性淀粉[ M] .广州:华南理工大学出版社 ,
1992.
[ 2] 　何传波 ,潘丽军 , 李　琳 , 等.郑州工程学院学报[ J] ,
2004 , 25(1):40-44.
[ 3] 　赖俐超 ,李红山.食品与发酵工业[ J] , 2005 , 31(1):86-
88.
[ 4] 　姜元荣 , 倪巧儿 ,吴嘉根.无锡轻工大学学报[ J] , 1999 ,
18(3):70-73.
[ 5] 　张燕萍.变性淀粉制造与应用[ M] .北京:化学工业出
版社 , 2001.
环糊精包合物
闫有旺
(聊城大学农学院 ,山东 聊城 252000)
　　环糊精(Cyclodextrin ,简称 CD)是一种水溶性 、
非还原性 、不易被酸水解的白色晶体 ,无毒 ,可食用 ,
具有多孔性 ,它是由环糊精糖基转移酶作用于淀粉
或直链环糊精而形成的一类环状低聚糖 。常见的环
糊精是由 6个 、7个或8个葡萄糖单元以1 ,4-糖苷键
结合而成的 α-CD 、β-CD以及 γ-CD 3种 。环糊精分
子内的手性空腔具有不对称诱导 、选择结合和催化
某些有机反应的特性 ,可以作为受体借助分子间相
互作用制备包合物 ,以改变这些化合物的物理化学
性质 ,因此 ,环糊精包合物已广泛应用于制药 、分析
化学 、环保 、有机合成 、食品等诸多领域。
1　环糊精的结构
经结构分析确定构成环糊精分子的每个 D
(+)-吡喃葡萄糖都是椅式构象 ,且各葡萄糖单元均
以 1 ,4-糖苷键结合成环。由于连接葡萄糖单元的糖
苷键不能自由旋转 ,环糊精不是圆筒状分子而是略
呈维形的圆环 。其中 ,环糊精的伯羟基围成了锥形
的小口 ,而其仲羟基围成了锥形的大口 。空腔内部
·252· 　　化　　学　　世　　界 2006年