[发明专利]机械活化‑微波固相法制备脂肪酸淀粉酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及变性淀粉技术领域，具体地说是一种机械活化-微波固相法制备脂肪酸淀粉酯的方法。

背景技术

淀粉酯属于变性淀粉的一种类型，是利用化学方法使淀粉分子中的羟基和酯化剂中的羧基发生酯化反应，生成取代度不等的淀粉酯。淀粉与酯化剂发生酯化反应之后，淀粉分子中葡萄糖残基上的部分羟基被具有一定空间位阻的亲水性官能团所取代，减弱了淀粉分子间的氢键作用，阻碍了分子的聚集效应，因而淀粉酯比淀粉拥有更好的凝沉稳定性、热稳定性、乳化性，以及更低的糊化温度。淀粉酯具有良好的去污、洗涤、分散、润滑、渗透、增溶、抗菌、抗病毒、保鲜等功能，且其无毒无臭、无刺激性、无污染、易降解，被广泛用于日化、医药、食品等领域。

研究表明，随着脂肪酸链长度的增加，脂肪酸分子的空间阻碍效应也相应加大，淀粉酯化反应效率显著降低。要使酯化反应能够进一步持续进行，一方面要增加底物与淀粉碰撞的机率，另一方面，则要有效破坏淀粉原有的结晶结构，即对淀粉进行活化预处理。

淀粉预处理的方法很多，如酶解法、酸碱处理法、有机溶剂法、高温高压法、超声波法等，但酶解法成本高，酸碱处理法、有机溶剂法污染环境，高温高压法能耗高，超声波法反应不均一，这些缺陷不利于大规模制备淀粉酯，固相法制备淀粉酯工艺简单，反应条件温和，操作容易，不污染环境，是一种生产淀粉酯的绿色新工艺。其中，微波和机械活化是有效的淀粉预处理手段，它们不仅能提高淀粉反应活性，而且清洁、卫生、安全、环保，特别的，微波和机械活化的另一个优点是在强化淀粉反应活性的同时，也同步参与了淀粉的酯化反应，提高淀粉酯化的效率。

中国专利CN200510094853公开了一种微波法酸解与酯化改性复合变性淀粉的制备方法和应用，该发明采用在常压或真空微波条件下对淀粉同时进行酸解与酯化改性，制备复合变性淀粉产品。中国专利CN201010203085公开了一种微波制备酯化淀粉的方法，该制备方法是一种以淀粉、酯化剂、催化剂为原料，在微波场中，利用微波特殊的热效应和非热效应，制备酯化淀粉的方法，该方法包括如下步骤：(1)淀粉前处理，(2)酯化剂分散溶解，(3)原料混合，(4)微波辐射，(5)过滤、洗涤、干燥得成品。微波法制备淀粉酯的方法没有对淀粉进行活化，需要提供较高的能量使淀粉分子达到活化状态，其次，淀粉分子解链程度低，空间位阻较大，发生酯化反应的效率很低，且制备过程中只在微波加热时发生一次酯化反应，不易于酯化剂发生酯化反应，以上原因造成微波法制备的淀粉酯取代度较低，性能不稳定。中国专利CN201110412598公开了一种辛烯基琥珀酸淀粉酯的制备方法及其应用，该方法以淀粉为原料，干燥恒重至一定水分含量后进行球磨得到活化淀粉，将该淀粉中加入蒸馏水后震荡并加碱调节pH，缓慢加入辛烯基琥珀酸酐(OSA)，待反应完毕后加酸中和，之后醇洗，离心收集湿淀粉，将所述的湿淀粉干燥，粉碎，过筛即得辛烯基琥珀酸淀粉酯。机械活化法制备淀粉酯的方法将淀粉活化和酯化反应分开进行，容易造成淀粉在发生酯化反应之前发生部分去活化，降低淀粉与酯化剂发生酯化反应的效率，且该方法只发生一次酯化反应，因此机械活化法制备得到的淀粉酯取代度比较低，各项性能提高幅度不明显。

综上所述，现有制备淀粉酯的技术中普遍存在淀粉与酯化剂发生酯化反应的效率低下，产品取代度较低，性能不良等问题，限制了淀粉酯在工业上的应用。因此，开发一种高效制备淀粉酯的方法，提高淀粉酯取代度和性能，促进淀粉酯在食品、化妆品、医药等领域的应用，具有良好的经济和社会意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有制备淀粉酯方法存在取代度低、性能不稳定等问题，提供一种机械活化-微波固相法制备脂肪酸淀粉酯的方法。

本发明的方案是通过这样实现的：

1. 一种机械活化-微波固相法制备脂肪酸淀粉酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）机械活化酯化：将淀粉和脂肪酸按10:1-3.5的重量比混匀，加入球磨机中进行球磨，球磨的温度为30-70℃，转速为200-400 r/min，时间为30-90min，球磨过程中滴加淀粉重量1.0-1.5%的2.0-3.0 mol·L^-1的强酸作为催化剂，使初级淀粉酯活化的同时同步进行第一次酯化反应，得到初级淀粉酯；机械活化是通过机械力的作用，使初级淀粉酯达到充分混合粉碎，淀粉本身产生晶格缺陷，结晶结构被破坏，使酯化剂更易进入分子内部，同时部分机械能转化为分子的内能，底物反应活化能降低，在催化剂的参与下，淀粉和酯化剂更容易进行反应，从而缩短反应时间，提高反应效率；