[发明专利]一种淀粉醋酸酯的合成方法

说明书

（一）        技术领域

    本发明属于食品生物化工技术领域，特别涉及一种淀粉醋酸酯的合成方法。

（二）        背景技术

    淀粉醋酸酯又名乙酰化淀粉，是淀粉大分子中的羟基在一定条件下，与醋酸或其他醋酸衍生物发生反应得到的一种衍生物，它是变性淀粉的一个重要类型。淀粉醋酸酯其取代度DS 的范围包括高、中、低三个种类。高度乙酰化的淀粉酯, 其取代度为 2～3; 范围在 0.3～1 的为中等取代度淀粉醋酸酯; 而低酯化淀粉是取代度从 0.01～0.2 的低取代度衍生物。低取代度淀粉醋酸酯用途广，成本低，性能稳定，更适合于商品化和用户需要，主要应用于食品工业，具有糊化温度低、粘度及透明度高、不凝胶等特点；高取代度淀粉醋酸酯主要在生物可降解材料等领域应用，成膜性好。淀粉醋酸酯易糊化, 糊化温度降低粘度性稳定, 溶液呈中性, 即使冷却也不形成凝胶, 凝沉性减弱, 不易老化, 成膜性较好, 膜的柔软性和延伸性也较好, 糊的透明度得到改善, 热稳定性和冷融稳定性有较大提高, 其综合性能得到了很大改善。美国食品药物管理局(FDA) 法案规定，乙酰基含量在2.5％以下的醋酸酯淀粉才可用在食品加工中。

淀粉醋酸酯是一类重要的变性淀粉，可生产出抗凝性、透明度及其它使用性能均好于原淀粉的产品。脂肪酶是一类具有多种催化能力的酶，可以催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆向合成反应。使用酶催化法与传统的方法相比，反应条件温和，高效且得到的产品更纯。目前已有很多关于具有水解脂肪作用的脂肪酶促进酯合成的研究。

在我国尚未有利用脂肪酶催化合成淀粉醋酸酯的报道。目前制备低取代度淀粉醋酸酯的方法主要是以氢氧化钠溶液为催化剂，以醋酸酐为酯化剂，在一定温度和pH的条件下制备而得。袁怀波（2010）等人以木薯淀粉为原料，以冰醋酸和醋酸酐为酯化剂，在加热条件下，干法快速制备醋酸酯化淀粉，得到取代度达0.076的淀粉醋酸酯产品。快速干法制备虽然反应时间短，但反应温度高。林武滔（2009）等人以木薯淀粉为原料，醋酸酐为乙酰化试剂，NaOH为催化剂，Na₂SO₄为膨胀抑制剂，制备了低取代度木薯淀粉醋酸酯，取代度（DS）可达0.0643。变性淀粉的不同乙酰化程度，使淀粉表现出不同的糊化特性，并且使淀粉糊的透明度也随其产生变化。

淀粉醋酸酯现已应用于食品、纺织、造纸、粘合剂等多部门中。在其他方面的应用还有待同行共同努力去开拓推广，醋酸酯淀粉作为一种成本较低的变性淀粉拥有很大的开发潜力，其前景是很广泛的。

（三）        发明内容

    本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种反应效率高、产品易纯化的淀粉醋酸酯的合成方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种淀粉醋酸酯的合成方法，包括淀粉前处理和酯化反应，主要包括如下步骤：

（1）往淀粉干基中加入水，加热使其吸水膨胀；

（2）往吸水膨胀后的淀粉中加水制成淀粉乳，加入占淀粉干基重量0.3~1.5%的脂肪酶和1~9%的醋酸酐，在25~45℃下搅拌反应10~30min，得到产品。

由于淀粉微溶于水，晶体结构致密，醋酸酐很难进入颗粒内部，难以发生反应，所以对淀粉进行前处理，使其吸水膨胀之后空间结构变得蓬松，有利于反应的进行；酯化反应以水为反应介质，利用脂肪酶催化酯化反应。

本发明的更优方案为：

步骤（1）中，淀粉干基与水的重量比为3:10，加热至40℃使其吸水膨胀20min；经过试验确定，淀粉在40℃吸水膨胀20min后，后期获得的产物取代度值和反应效率最大。

步骤（2）中，往淀粉乳中加入占淀粉干基重量1.2%的脂肪酶和7%的醋酸酐，在35℃下，以100~200rpm的速度搅拌15min。

在一定的反应时间内，酶添加量控制了酯合成反应产率和取代度；在一定酶浓度范围内，酶浓度的增加会使产物取代度增大，当酶浓度提高到一定程度后，再增加其浓度，反应转化率也不再有明显提高；本发明中催化剂脂肪酶添加量为淀粉干基的0.3%-1.5%，优选1.2%。

酯化反应中醋酸酐的添加量为淀粉干基的1%-9%，试验发现其添加量为7%时产品的取代度达到最大值。

酯化反应过程通过搅拌增加酶与底物间的接触，搅拌速度为100~200rpm。