馮琳 李權(quán)書

（廣西農(nóng)墾明陽生化集團(tuán)股份有限公司）

摘要：乙?；u丙基淀粉酯是復(fù)合型的變性淀粉，具有親水性，具有糊化溫度低、糊液透明，凝 沉性弱，穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，適用于食品加工中應(yīng)用。本文對它的制備、性質(zhì)及應(yīng)用進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：乙?；u丙基淀粉酯，食品中的應(yīng)用，凍融穩(wěn)定性

淀粉可廣泛應(yīng)用于食品、紡織、造紙、醫(yī)藥、飼料、石油鉆井、鑄造、建筑涂料 等工業(yè)之中，它作為一種可再生資源，已成為重要的工業(yè)原輔料。而食品用變性淀粉 是食品工業(yè)的重要原輔料或加工助劑，直接影響著食品工業(yè)的發(fā)展。如何更好的開發(fā) 利用食品用變性淀粉是淀粉工業(yè)的重要任務(wù)之一。自 20 世紀(jì) 40 年代，西方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá) 國家開始規(guī)?；a(chǎn)變性淀粉，美國食品用變性淀粉達(dá) 500 種以上，用量在 50 萬噸 以上。我國變性淀粉的開發(fā)和生產(chǎn)起步較晚，但發(fā)展較快，經(jīng)過 20 多年的發(fā)展巳初 具規(guī)模。

羥丙基淀粉由于其存在的醚鍵穩(wěn)定性高，親水性好，具有良好的低溫糊化性，粘 度穩(wěn)定性，成膜性好，膜柔韌透明，最廣泛的應(yīng)用是在食品中用作增稠劑【1】。目前， 國內(nèi)除有個(gè)別廠家生產(chǎn)單一變性的羥丙基淀粉產(chǎn)品外，與乙?；瘡?fù)合變性的淀粉產(chǎn)品 鮮少介紹。隨著我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，各行業(yè)對羥丙基淀粉的需求量逐年增加，利用我區(qū) 豐富的木薯淀粉資源為原料，進(jìn)行了乙酰化羥丙基淀粉酯的研制，該工藝操作簡單， 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，逐步向工業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展。

1.乙?；u丙基淀粉酯的制備

1.1 反應(yīng)機(jī)理

羥丙基淀粉是環(huán)氧丙烷與淀粉發(fā)生親核取代反應(yīng)所得到的醚化類淀粉，環(huán)氧丙烷 是一個(gè)不對稱的環(huán)形結(jié)構(gòu)，醚化反應(yīng)主要發(fā)生在仲醇碳原子上，得α－羥丙基淀粉衍 生物【2】。乙?；磻?yīng)是羥丙基淀粉跟醋酸酐發(fā)生酯化反應(yīng)所得到的復(fù)合變性淀粉，反 應(yīng)均是在堿性條件下進(jìn)行，如下反應(yīng)式：

1.2 生產(chǎn)工藝

1.2.1 試劑：木薯淀粉：本公司生產(chǎn)

環(huán)氧丙烷：上海試劑一廠，化學(xué)純

醋酸酐：湖北，工業(yè)級(jí)

氯化鈉：市售工業(yè)級(jí)

液堿：南寧化工股份有限公司

1.2.2 儀器：電熱恒溫水浴鍋、數(shù)顯恒速攪拌器、托盤天平、1000ml 三口瓶、2 PHB－4 型便攜式 pH 計(jì) 

1.2.3 工藝流程： 淀粉→調(diào)漿→加鹽、加堿→加入還氧丙烷→攪拌 0.5h→升溫反應(yīng)→洗滌→調(diào)漿→ 加入醋酸酐反應(yīng)→中和→洗滌→離心脫水→干燥→包裝→成品

1.2.4 操作要點(diǎn)： 采用濕法反應(yīng)工藝，淀粉調(diào)漿濃度 19Be’，在淀粉漿中加入 5％NaCl，用堿液調(diào) 淀粉漿體系 pH 值 10.5，向體系中加入環(huán)氧丙烷，在室溫下反應(yīng) 0.5h，然后升高溫度 反應(yīng)一定時(shí)間，降溫至 30℃以下，加入醋酸酐進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用鹽酸中 和淀粉漿到 pH 值 6－7，洗滌、過濾、干燥即得成品。此法反應(yīng)均勻，產(chǎn)品性能較穩(wěn) 定，易形成工業(yè)化生產(chǎn)。

1.3 醚化反應(yīng)的影響因素

影響該醚化反應(yīng)的因素主要有堿的用量，反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、體系的封閉狀態(tài) 及反應(yīng)體系水分影響等，酯化反應(yīng)的影響因素與醚化反應(yīng)相類似。

1.3.1 堿量影響：

堿的加入量直接影響反應(yīng)效率，對此反應(yīng)是否接上基團(tuán)至關(guān)重要，堿量過少反應(yīng) 基團(tuán)不易接上，影響淀粉的凍融穩(wěn)定性及粘度；堿量過多，易導(dǎo)致淀粉糊化，淀粉顆 粒變黃。以凍融穩(wěn)定性為判定標(biāo)準(zhǔn)，對比了反應(yīng) pH 值與粘度的關(guān)系，如下表 1， pH=10.5 時(shí)凍融穩(wěn)定性好，糊液粘度高。

表 1 pH 值與粘度對比關(guān)系

實(shí)驗(yàn)條件：固定漿液濃度、反應(yīng)溫度、時(shí)間、藥品量等參數(shù)

1.3.2 反應(yīng)溫度及時(shí)間的影響：

溫度過低，反應(yīng)速度慢反應(yīng)時(shí)間長，不利于生產(chǎn)操作，影響生產(chǎn)的連續(xù)性；溫度 過高，反應(yīng)速度快，但加速了環(huán)氧丙烷的揮發(fā)，對反應(yīng)效率有所影響，且淀粉在高溫 堿性條件下易糊化。 反應(yīng)效率隨反應(yīng)時(shí)間的延長而增加，當(dāng)反應(yīng)超過 10h，產(chǎn)品粘度增加很小，反應(yīng) 基本完全【3】。

1.3.3 體系封閉狀態(tài)的影響 因環(huán)氧丙烷的沸點(diǎn)低，bp＝35℃，易揮發(fā)，所以反應(yīng)應(yīng)在封閉系統(tǒng)下進(jìn)行，且環(huán) 氧丙烷對人體皮膚及呼吸道有刺激性，應(yīng)做好防護(hù)工作。

1.3.4 體系水分的影響 雖然反應(yīng)不需要消耗水，但如果反應(yīng)體系中水含量過少，淀粉顆粒沒有充分吸水 膨脹就會(huì)萎縮，不利于試劑進(jìn)入淀粉顆粒的無定形區(qū)，R．J 惠斯特勒認(rèn)為【4】，晶體 結(jié)構(gòu)完整的淀粉衍生物中，取代基絕大部分在無定形區(qū)中，所以，變性反應(yīng)之前，應(yīng) 使淀粉顆粒充分吸水膨脹。淀粉漿濃度控制在 35－40％為最佳。

2.乙酰化羥丙基淀粉酯的性質(zhì)

2.1 凍融穩(wěn)定性

羥丙基具有親水性，能減弱淀粉顆粒的內(nèi)部氫鍵強(qiáng)度，能保持淀粉糊中水分析出， 使羥丙基淀粉凍融穩(wěn)定性高，重復(fù)多次，仍保持原來膠體結(jié)構(gòu)。

表 2 凍融穩(wěn)定性表

實(shí)驗(yàn)條件： 4％糊液，冷凍后室溫解凍，測其 20℃粘度，原始糊液為透明、彈性、有拉絲

2.2 糊粘度穩(wěn)定性 羥丙基淀粉糊粘度穩(wěn)定是最大優(yōu)點(diǎn)。選擇反應(yīng)條件相同的三個(gè)樣品進(jìn)行粘度對比 試驗(yàn)，并比較 3h/1h 的穩(wěn)定性。如下表 3 表

實(shí)驗(yàn)條件：4％糊液，95℃粘度并保溫 3h，分別測 1h、2h、3h 的 95℃粘度。

2.3 透光率

淀粉經(jīng)羥丙基化后透光率有明顯的提高，糊液放置不泛白，凍融 5 次后仍呈透明 狀態(tài)。λ＝550nm，2％淀粉糊液，原淀粉 T＝20.1％，乙酰化羥丙基淀粉 T＝25.6％， 透光率提高 27.4％。

3.乙?；u丙基淀粉酯在食品加工中的應(yīng)用

變性淀粉在食品工業(yè)中的作用已逐步得到認(rèn)識(shí)，變性淀粉在食品工業(yè)中的使用范 圍和使用量逐步得到拓展和加大。10 年前，我國還很少有企業(yè)生產(chǎn)食品用的變性淀 粉。而近十年來，隨著食品加工業(yè)的發(fā)展和變性淀粉生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，變性淀粉在食 品中的應(yīng)用逐步得到重視，從食品幾乎不用變性淀粉發(fā)展到目前用量已達(dá) 4 萬噸左右 的產(chǎn)量。使用變性淀粉的食品品種亦已發(fā)展到方便面、火腿腸、糖果、酸奶、冰淇淋、 醬油等食品之中。羥丙基復(fù)合變性淀粉在食品工業(yè)中最廣泛的用途是作為增稠劑，還 可用作懸浮劑和涂料等使用。

3.1 作為增稠劑

羥丙基淀粉糊具有較高的熱穩(wěn)定性及凍融穩(wěn)定性，它良好的凍融穩(wěn)定性使它在食 品工業(yè)中獨(dú)占鰲頭，應(yīng)用于冷凍食品及方便食品中，使食品在儲(chǔ)存過程中有良好的保 水性。在冷凍過程中，羥丙基淀粉能有效的控制水分的移動(dòng)，避免大水晶的形成和防 止升華所引起的脫水，不影響產(chǎn)品口味。在面制品中添加，可降低淀粉的回生程度， 使面條的品質(zhì)、溶出率得到改善。應(yīng)用于酸奶中作為增稠劑，能與牛乳形成網(wǎng)絡(luò)連接， 具有增進(jìn)乳化穩(wěn)定性，低溫儲(chǔ)藏期間具有良好的粘度穩(wěn)定性及全面改善組織結(jié)構(gòu)的特 點(diǎn)。在肉汁、沙司、果肉布丁中用作增稠劑，可使之平滑、濃稠透明，無顆粒結(jié)構(gòu)， 并具有良好的凍融穩(wěn)定性和耐煮性，口感好【5】。另外，利用其良好的相容性，還可與 其他增稠劑共用，如與卡拉膠共用于乳制品中，與漢生膠共用于沙拉油中。

3.2 作為懸浮劑

羥丙基變性淀粉對電解質(zhì)和不同 pH 值影響的穩(wěn)定性高，適于含鹽量高和酸性食 品中應(yīng)用，如在濃縮橙汁中添加，可使流動(dòng)性好，放置不分層，無沉淀。應(yīng)用于湯料、 醬油中的羥丙基復(fù)合變性淀粉具有更好的懸浮穩(wěn)定效果。

3.3 其它用途

羥丙基變性淀粉取代醚鍵的穩(wěn)定性高，在酯化、氧化、交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng)過程中取 代基不會(huì)脫落，這種性質(zhì)利于復(fù)合變性，復(fù)合變性后應(yīng)用于食品中具有更好的應(yīng)用效 果,通過乙?；磻?yīng)，羥丙基淀粉具有更好的粘稠性、乳化性，同時(shí)它的抗凝沉性、 透明性好，能耐高溫、耐酸性環(huán)境的影響。乙?；u丙基淀粉酯能夠作為口香糖的好 基料，體現(xiàn)較好的彈性和口嚼性，能應(yīng)用于冰淇淋中作為乳化劑和起泡劑，提高冰淇 淋混合料的起泡性和膨脹率，并起到脂肪替代品的作用。

4.小結(jié)

4.1 用濕法工藝生產(chǎn)乙?；u丙基淀粉酯，特點(diǎn)是反應(yīng)均勻，化學(xué)藥品殘留少，質(zhì)量 穩(wěn)定，適合在食品工業(yè)使用，缺點(diǎn)是反應(yīng)效率低。

4.2 該工藝要點(diǎn)關(guān)鍵在于反應(yīng)體系各物料的配比，反應(yīng)參數(shù)確定、過程的控制。隨著 反應(yīng)溫度的升高，反應(yīng)速度加快，延長反應(yīng)時(shí)間有利于反應(yīng)均勻，提高反應(yīng)效率，增 加取代度。

4.3 乙?；u丙基淀粉酯具有較好的熱穩(wěn)定性和凍融穩(wěn)定性。

4.4 乙?；u丙基淀粉酯可應(yīng)用于多種食品，最廣泛的用途是作為增稠劑使用。

參考文獻(xiàn)：

1. 張燕萍，變性淀粉制造與應(yīng)用.第一版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001（125 －128）。

2. 張力田編著.變性淀粉.第二版.廣州：華南理工大學(xué)出版社，1999 （106－111）。

3. 唐洪波等.羥丙基魔芋淀粉合成工藝研究.食品工業(yè)科技.北京：中國輕工 業(yè)聯(lián)合會(huì)，2004，8（118－120）。

4. R.J 惠斯特勒等著.王雛文等譯.淀粉的化學(xué)與工藝學(xué).北京：中國食品出 版社.1988.368－434。

5. 洪雁、顧正彪. 變性淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用.江南大學(xué)食品學(xué)院.

2004 年 2 月 17 日發(fā)表.中國食品網(wǎng)， http://www.cnstarch.com/news_jc/article.asp?id=1622&classid=47