[发明专利]一种超声波辅助制备高羧基含量氧化淀粉的方法

说明书

技术领域

本发明属于淀粉深加工领域，尤其是涉及一种超声波辅助制备高羧基含量氧化淀粉的方法。

背景技术

近年来，采用TEMPO-NaBr-NaClO催化氧化体系选择性把多糖化合物的伯羟基氧化成为羧基的研究已有大量文献报道。研究结果表明该选择性催化氧化体系具有反应效率高、选择性好，原料易得等优点。同时研究结果也表明该催化氧化体系的现有制备工艺也存在一些不足，主要有：（1）催化氧化体系由三种原料组成，组成相对复杂，并且TEMPO和NaBr价格相对昂贵；（2）在采用TEMPO-NaBr-NaClO催化氧化体系对淀粉进行选择性氧化的现有制备工艺中，为了能使氧化反应均匀进行，原料淀粉均需提前预糊化，并且通常先把淀粉制备成质量浓度小于5%的淀粉糊，然而再进行氧化反应。从而导致现有工艺均存在制备时间较长，制备成本较高和制备效率较低的缺点。

超声波具有产生强烈振动、空化、搅拌作用。由于设备结构简单，操作易于控制，运行成本较低，应用领域越来越广。特别是利用其具有的高频匀化特性，在天然产物提取方面的应用的报道也越来越多。

为了克服TEMPO-NaBr-NaClO催化氧化体系存在的上述缺点，本发明采用TEMPO-NaClO催化氧化体系在超声波辅助下对高浓度淀粉浆进行直接选择性催化氧化制备高羧基含量氧化淀粉，取得了较好效果，可为生物降解的纯天然淀粉的高值利用提供制备方法。

与现有采用TEMPO-NaBr-NaClO催化氧化体系对淀粉进行选择性氧化的制备工艺技术相比，本发明的制备方法具有制备工艺简单，制备成本较低，制备效率高的优点。

发明内容

一种超声波辅助制备高羧基含量氧化淀粉的方法，其特征在于按如下步骤实施：在水中加入催化剂TEMPO，搅拌溶解后，加入淀粉，配制淀粉分散浆，然后将淀粉分散浆置于超声波清洗仪中，控制温度在0~10℃下进行超声波处理，同时在保温条件下开始滴加次氯酸钠溶液，并滴加氢氧化钠溶液调节反应液pH值在8.5-11.0之间，待次氯酸钠溶液滴加完毕后，继续保温反应20~40分钟，然后用酸液调pH值至7-7.5后，将反应液滴加入搅拌的乙醇溶液中，加完后静置2h，过滤，得滤饼，将滤饼于40~50℃下真空干燥，研磨，即得高羧基含量氧化淀粉；上述所述的淀粉分散浆的淀粉质量百分浓度为50-60%；上述所述的淀粉为玉米淀粉，或马铃薯淀粉，或木薯淀粉；上述所述的超声波，其频率范围为20-70KHZ，功率为500W；上述所述的TEMPO是2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物，其加入质量为淀粉质量的0.5-1.5%；上述所述的酸液为硫酸溶液，或盐酸溶液，或草酸溶液。

本发明一种超声波辅助高羧基含量氧化淀粉的制备方法与现有技术相比，具有明显的制备工艺简单，操作方便，制备成本低，产率高的优点。

下面通过具体实例进一步说明本发明。

具体实施方式

实施例1

在四口烧瓶中加入10克去离子水，开动搅拌，加入0.1克TEMPO，搅拌至溶解后，再加入15克玉米淀粉，配制质量百分浓度为60%的淀粉分散浆，将淀粉分散浆液置于时控加热超声波清洗仪中，降温至0℃，在超声波频率为30KHZ下进行超声波处理，同时在保温条件下滴加有效氯含量为10%的NaClO溶液75克，1.5小时内滴加完毕，在滴加NaClO溶液过程中，同时滴加5% NaOH溶液控制反应液pH值在9.0~9.5之间，待次氯酸钠溶液滴加完成后，在pH值为9.0~9.5范围内，继续保温搅拌反应30分钟，然后滴加适量盐酸溶液调pH值至7-7.5；并将所得中性反应液缓缓地加入到不断搅拌的2倍体积的质量百分浓度为95%的工业酒精中，静置2h后，过滤，得到滤饼；将所得滤饼于40~50℃下进行真空干燥，研磨，得高羧基含量氧化淀粉，氧化淀粉的重量百分得率为84.7%，氧化淀粉的羧基质量百分含量为9.35%。

实施例2

同实施例1，只是将TEMPO加入量改为0.07g，超声波频率改为40KHZ，温度改为5℃，所得氧化淀粉提取重量百分得率为86.8%；测定氧化淀粉的羧基重量百分含量为10.34%。

实施例3

同实施例1，将加入去离子水量改为12.3g，配制质量百分浓度为55%的淀粉浆，温度改为5℃，超声波频率改为50KHZ，所得氧化淀粉质量百分得率为87.4%，羧基质量百分含量为11.07%。

实施例4

同实施例1，只是将玉米淀粉改为木薯淀粉，得高羧基含量氧化淀粉，氧化淀粉的重量百分得率为86.4%，氧化淀粉的羧基重量百分含量为10.12%。