辛烯基琥珀酸山药淀粉酯的理化性质研究

辛烯基琥珀酸山药淀粉酯的理化性质研究　王丽霞　，张金玲，王敬臻　（天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津３００４５７）　摘要：以新鲜山药为原材料，采用碱法工艺提取淀粉。湿法工艺制备辛烯琥珀酸淀粉酯，通过扫描电子　显微镜、傅里叶红外光谱仪、ｘ一射线仪及快速黏度分析仪研究其理化性质。理化性质检测得出如下结论：由　最适条件制取的辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度约为０．０１５８；扫描电镜图显示部分淀粉颗粒表面出现凹凸痕迹；傅　里叶红外图谱证明酯化反应引入了新的Ｃ－－－Ｃ、Ｃ＝Ｏ官能团，淀粉分子本身的官能团并未发生变化；ｘ一射线图　表明反应主要发生在无定形区，增加了淀粉颗粒的结晶度；快速黏度分析图显示改性后的山药淀粉，糊化温度　降低，黏度明显增加。因此，辛烯基琥珀酸山药淀粉酯比原淀粉更适合做乳化剂、增稠剂等食品添加剂。　关键词：山药淀粉；辛烯基琥珀酸淀粉酯；改性淀粉；理化性质；食品添加剂　中图分类号：Ｑ５３９＋．１／ＴＳ２０２．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—２５１３（２０１７）０４—０１０３—０４　

Ｐｈｙｓｉｃ——ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｏｃｔｅｎｙｌ　ｓｕｃｃｉｎｉｃ　ａｎｈｙｄｒｉｄｅ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｙａｍ　ｓｔａｒｃｈ　

ＷＡＮＧ　Ｌｉ－ｘｉａ，ＺＨＡＮＧ　Ｊｉｎ－ｌｉｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｊｉｎｇ－ｚｈｅｎ　（Ｆｏｏｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００４５７）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｙａｍ　ｓｔａｒｃｈ　ｗａｓ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ　ｌｓｏｌａｔｅｄ　ｆｒｏｍ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｙａｍ　ｂｙ　ｓｏｄｉｕｍ　ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ．　Ｙａｍ　ｓｔａｒｃｈ　ｗａｓ　ｅｓｔｅｒｉｆｉｅｄ　ｗｉｔｈ　ｏｃｔｅｎｙｌ　ｓｕｃｃｕｎｉｃ　ａｎｈｙｄｒｉｄｅ（ＯＳＡ）ｉｎ　ａｑｕｅｏｕｓ　ｓｌｕｒｒｙ　ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｃ—ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔａｒｃｈ　ｗｅｒｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ），Ｆｏｕｒｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　（ＦＩ—ＩＲ）ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，Ｘ—ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）ａｎｄ　ｒａｐｉｄ　ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｅｒ（ＲＶＡ）．Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｗｅｒｅ　ｄｅｔｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＳＳＯＳ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ（ＤＳ）　ｗａｓ　０．０１５８　ｌ　ＳＥＭ　ｓｈｏｗｅｄ　ｕｎｅｖｅｎ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｎ　ｓｏｍｅｓｔａｒｃｈ　ｇｒａｎｕｌｅｓ．ＦＴ—ＩＲ　ｓｐｅｃｔｒａｓ　ｐｒｏｖｅｄ　ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　Ｃ＝Ｃ，Ｃ＝Ｏ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｇｒｏｕｐ，ａｎｄｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｇｒｏｕｐｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔａｒｃｈ　ｍｏｌｅｃｕｌｅ　ｉｔｓｅｌｆ　ｈａｓ　ｎｏｔ　ｃｈａｎｇｅｄ．ＸＲＤ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｏｃｃｕｒｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｍｏｒｐｈｏｕｓ　ｒｅｇｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ　ｏｆ　ｓｔａｒｃｈ　ｇｒａｎｕｌｅｓ　ｗａｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ．ＲＶＡ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｒｅｖｅａｌｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｓｔａｒｃｈ　ｈａｓ　ａｌｏｗｅｒ　ｇｅｌａｔｉｎｉｚａｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｒｅｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｈｉｇｈｅｒ　ｖｉｓｃｏｓｉｔｉｅｓ．　Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａｓ　ａ　ｆｏｏｄ　ａｄｄｉｔｉｖｅ，ｔｈｅ　ＳＳＯＳ　ｂｅｔｔｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｎａｔｉｖｅ　ｙａｍ　ｓｔａｒｃｈ（ＮＹＳ）．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｙａｍ　ｓｔａｒｃｈ；ｓｔａｒｃｈ　ｓｏｄｉｕｍ　ｏｃｔｅｎｙｌ　ｓｕｃｃｉｎａｔｅ；ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｓｔａｒｃｈ；ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｆｏｏｄ　ａｄｄｉｆｉｖｅｓ　

山药（Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｙａｍ）　为薯蓣科植物　（Ｄｉｏｓｃｒｅｏｅａ　ｏｐｐｏｓｉｔｅ　ｔｈｕｎｂ）块茎，是卫生部公布　的　既是食品又是药品的品种名单　…中的第一　批物质。山药具有免疫调节、抗氧化、延衰老、　

调节脾胃等生理活性作用　。其中山药淀粉含量　较高，一般以干基计为６０％～８５％左右［３１。对　山药淀粉进行分析，其中直链淀粉含量占总淀粉　含量１９．４９％［　。　

收稿日期：２０１６—０９—１４　通讯作者　作者简介：王丽霞（１９６６一），女，研究员，研究方向为生物资源开发与功能食品。　辛烯基琥珀酸淀粉酯（Ｏｃｔｅｎｙｌ　Ｓｕｃｃｎｉｃ　Ａｎｈｙｄｒｉｄｅ　ｓｔａｒｃｈ，ＯＳＡ　Ｓｔａｒｃｈ），一般是以辛烯基　琥珀酸淀粉钠（Ｓｔａｒｃｈ　Ｓｏｄｉｕｍ　Ｏｃｔｅｎｙｌ　Ｓｕｃｃｉｎａｔｅ，　ＳＳＯＳ）的形式存在，商品名为纯胶，是由淀粉　与辛烯基琥珀酸酐（Ｏｃｔｅｎｙｌ　Ｓｕｃｃｎｉｃ　Ａｎｈｙｄｒｉｄｅ，　ＯＳＡ）在碱性条下制得［５１。辛烯基琥珀酸淀粉酯　具有以下特性：　（１）具有良好的乳化性，并且还具有稳定性　以及增稠性，可以增加产品光泽度。　（２）具有优秀的流动、疏水性。　（３）可以很好与其他表面涪ｌ生剂协同增效，不　存在冲突问题［６】。　因此，辛烯基琥珀酸淀粉酯其作为一种安全ｊ生　高的乳化增稠食品添加剂，已经被广泛应用于乳化　香精、浑浊剂、稀奶油、调味色拉油、芳香物质等　中　。２００１年，我国政府已经批准该产品在食品中　的适用范围、用量可根据需求添加，无需控制【　。　本文采用山药淀粉，制备辛烯基琥珀酸山药淀粉　酯，并对其理化性质进行了研究。　１材料与方法　１．１材料与仪器　山药淀粉（长山山药制备所得）；辛烯基琥　珀酸酐，分析纯，凡特鲁斯精细化工；氢氧化钠、　无水乙醇，分析纯，天津市江天化工技术有限公　司；盐酸，分析纯，国药集团化学试剂有限公司。　ＳＵ１５１０扫描电子显微镜，日本株式会社　日立高新技术那柯事业所；Ｖｅｃｔｏｒ２２傅里叶　变换红外光谱仪，德国布鲁克光谱仪器公司；　ＴＤ一３５００Ｘ射线衍射仪，丹东通达仪器有限公　司；３一Ｄ型快速黏度分析仪，澳大利亚Ｎｅｗｐｏｒｔ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ公司。　１．２制备方法　辛烯基琥珀酸山药淀粉酯的制备工艺ｌ９】　山药淀粉＋水一淀粉乳一３％氢氧化钠溶液　调节ｐＨ、温度一加入稀释的辛烯基琥珀酸酐一调　节ｐＨ、温度一反应一定时间一用０．１ｍｏｌ／Ｌ盐酸　调节ｐＨ至６～７一洗涤一干燥一粉碎一过筛一　辛烯基琥珀酸山药淀粉酯　１．３检测方法　１．３．１取代度的测定［１０ｌ　称取１ｇ样品置于１５０ｍＬ烧杯中，用５　ｍＬ　无水乙醇润湿并搅拌１０ｍｉｎ，加入１５ｍＬ　２．５ｍｏｌ／Ｌ　盐酸一无水乙醇溶液，磁力搅拌３０ｒａｉｎ，然后加　入５０ｍＬ　９０％乙醇溶液，继续搅拌１０ｍｉｎ。用布　氏漏斗过滤试样溶液，并用９０％乙醇溶液淋洗　滤渣直至洗出液无氯离子为止（用０．１ｍｏｌ／Ｌ的　ＡｇＮＯ　溶液检验）。将滤渣移人５００ｍＬ烧杯中，　加入蒸馏水至３００ｍＬ，沸水浴２０ｍｉｎ，加入２滴　酚酞，趁热用０．１ｍｏｌ／Ｌ　ＮａｏＨ标准溶液滴定至粉　色，３０　Ｓ内不褪色。　辛烯基琥珀酸山药淀粉酯的取代度（ＤＳ）按　下式计算：　

ＤＳ：　：！　１—０．２１０　

式中：　——每克辛烯基琥珀酸山药淀粉　酯所耗用Ｏ．１ｍｏｌ／Ｌ　ＮａＯＨ标准溶液的物质的量，　ｍｍｏｌ。　１．３．２扫描电子显微镜（ＳＥＭ）　将双面胶带分别贴于扫描电镜的圆形载物台　上，蘸取少许干燥的样品于双面胶上并涂抹均匀，　轻轻按压使得淀粉黏在上面，用洗耳球吹去多余　的淀粉，然后将圆形载物台放在镀金仪器内，用　离子溅射镀膜仪将样品喷炭镀金，２ｍｉｎ后将载物　台取出并放人扫描电镜中观察，用不同的放大倍　数、不同角度进行观察、拍照。　１．３．３傅里叶红外光谱（ＦＩ—ＩＲ）　称取ｌｍｇ干燥样品，再和约１５０ｍｇ干燥的　溴化钾粉末充分混合，研磨３～５ｍｉｎ。然后进行　压片处理，取出样品薄片，放人样品架上，使用　傅里叶红外光谱仪对干燥好的样品进行扫描，扫　描波谱范围为４００～４０００ｃｍ～，分辨率为４ｃｍ～，　扫描次数为１６。扫描记录样品的ＦＴ—ＩＲ图谱。　１．３．４　Ｘ一射线衍射（Ｘ—ＲＤ）　将一定细度的样品放人磨砂玻璃凹槽中，压　实，在２５℃室温条件下上机测试。衍射条件为铜　靶，电压３０　ｋＶ，电流２０ｍＡ，Ｃｕ　Ｋａ辐射。测量　角度范围２０＝５。～３５。，扫描速度为１．２。／ｍｉｎ。　１．３．５快速黏度分析（ＲＶＡ）　称取２ｇ样品于铝制样品筒内，加入２５ｍＬ蒸　馏水。搅拌器置于该样品筒中并且其上端被插人搅　拌器接头中，启动测试程序。在测试开始时采用高　速（９６０ｒｈｎｉｎ）混合１０ｓ，使样品充分混　。　在较低的测量速度（１６Ｏｆ／ｒａｉｎ）下进行测试　

２结果与讨论　２．１取代度测定结果　辛烯基琥珀酸淀粉酯制备的反应条件为：淀　粉乳浓度３５％，反应温度５０℃，反应体系ｐＨ为　８，ＯＳＡ含量５％（占淀粉干基含量），反应４ｈ，　转速为１５０ｒ／ｍｉｎ。对其进行取代度测定，结果为　０．００１５８。　２．２扫描电镜结果分析（ＳＥＭ）　如图ｌ所示，山药原淀粉表面光滑没有杂　质，呈椭圆形或扁圆形白色颗粒；对其进行酯化　后的辛烯基琥珀酸山药淀粉酯颗粒形状无明显变　化，只有部分淀粉颗粒表面呈现凹凸状，有可能　这与淀粉与辛烯基琥珀酸酐发生的反应引入新的　基团造成的。　

图１扫描电镜图　Ｆｉｇ．１　ＳＥＭ　ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ　

２．３傅里叶红外光谱图分析（ＦＩ　ＩＲ）　如图２所示，改性后的ＳＳＯＳ与ＮＹＳ红外图　谱并无明显变化。但ＳＳＯＳ红外图在１５７２ｃｍ　和　Ｉ７２４　处出现做小的新峰。这是闳为酯化反应在　淀粉分子上引入了新的基团。其中１５７２　ＣＩＴＩ‘为　Ｃ＝Ｃ特征吸收峰、１７２４　ｃｒＤ　处为Ｃ＝Ｏ特征吸收　峰¨　。其他峰并未发生改变，说明酯化反应并　未影响淀粉分子的其他官能团，只是引入了新的　Ｃ＝Ｃ、Ｃ＝Ｏ官能团而已。　

．　，．　一中圈食品添加剂　墅塑　４ｌ…ｌＩ　；　ｌＩＪ　Ｆｉｇ．２　；川Ｊ　ｃＩ　：　Ｉ１Ｉｌ　：川Ｉｌ１　１ｊ　Ｊ　１【¨川　５　ＣＨ　Ｗ　ｒＩ、￣ｌｌＵｎｌｉｉ￣．－ｒｓ（ＣＩ１１　、　图２傅里叶红外光谱图　Ｆｏｕｒｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒａｓ　２．４　Ｘ一射线衍射分析（Ｘ—ＲＤ）　如图３所示，原淀粉与酯化后淀粉的ｘ一射　线衍射图形状大致相同，淀粉的衍射峰的衍射角　并没有发生变化，仍属于Ｃ型结晶结构Ｉ　Ｉ，但　衍射峰强度增加。经过计算发现，酯化淀粉的相　对结晶度变大，酯化反应导致了无定形区比例的　降低，即结晶区比例的增加。此结果表明：酯化　反应主要发生在淀粉颗粒的非结晶区域。