H2O2法制備低氧化度氧化芋頭淀粉

史美麗,王 輝,孫 健

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與藥學(xué)院,山東青島266109)

H2O2法制備低氧化度氧化芋頭淀粉

史美麗,王 輝,孫 健

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與藥學(xué)院,山東青島266109)

以芋頭淀粉為原料、30%H2O2為氧化劑,在堿性介質(zhì)中制備了低氧化度的氧化芋頭淀粉。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)確定最佳反應(yīng)條件為:淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)23%、p H值9～10、氧化劑用量3滴、反應(yīng)時(shí)間1 h、反應(yīng)溫度50℃,此條件下可制得氧化度(以羧基含量表示)為0.1295%的氧化芋頭淀粉。

芋頭淀粉;氧化度;H2O2法

淀粉可在酸、堿及中性介質(zhì)中與氧化劑作用,發(fā)生氧化。氧化淀粉由于引入了羰基和羧基,具有穩(wěn)定的低粘度、高固體分散性、極少凝膠化作用;此外,其制備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉,因此在造紙、紡織等工業(yè)中應(yīng)用廣泛。

作者以芋頭淀粉為原料、過(guò)氧化氫為氧化劑[1],在堿性介質(zhì)中制備低氧化度的氧化芋頭淀粉,研究了氧化劑用量、淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、反應(yīng)體系p H值、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)氧化淀粉氧化度的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料、試劑與儀器

芋頭淀粉從山東萊陽(yáng)產(chǎn)孤芋中自行提取制備[2]。所用試劑均為分析純。

S8401型定時(shí)控溫電動(dòng)攪拌器,山東省鄄城永興儀器廠;PHS-3C型精密 pH計(jì),上海雷磁儀器廠; HHS21-4型電熱恒溫水浴鍋,北京長(zhǎng)安科學(xué)儀器廠; HYG-40×45型遠(yuǎn)紅外快速恒溫干燥箱,上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠;89HW-189HW-1型恒溫磁力攪拌器,浙江樂(lè)城電器廠;LD4-20型低速離心機(jī),北京醫(yī)用離心機(jī)廠。

1.2 氧化芋頭淀粉的制備

將23%～33%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的淀粉乳泵入反應(yīng)罐中,用 3%NaOH調(diào) p H=7.47～10.3,維持溫度50℃,加入3滴 30%H2O2,反應(yīng) 1～2 h,3000 r· min-1離心20 min,洗滌,45～50℃烘干,粉碎,即得氧化芋頭淀粉。

1.3 氧化芋頭淀粉氧化度的測(cè)定

采用醋酸鈣法測(cè)定氧化芋頭淀粉的氧化度(以羧基含量表示)[2]。

脫灰處理:稱(chēng)取0.5000～5.0000 g氧化芋頭淀粉(視氧化度的增大而減少)置于150 mL燒杯中,加入25 mL 0.1 mol·L-1HCl溶液,攪拌反應(yīng)30 min,用多孔漏斗過(guò)濾,用無(wú)氨蒸餾水洗至無(wú)氯離子為止(用AgNO3檢驗(yàn))。然后將氧化淀粉轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中,加入10 mL 0.50 mol·L-1Ca(Ac)2溶液,用無(wú)氨蒸餾水稀釋至刻度[Ca(Ac)2終濃度為0.05 mol· L-1],經(jīng)常振搖容量瓶,30 min后過(guò)濾到干燥的抽濾瓶中。吸取50 mL濾液,用0.25～0.01 mol·L-1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至酚酞變色,消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積記為V1(mL)。

免去HCl處理的步驟,按上述方法處理原淀粉,作為空白對(duì)照。消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積記為V2(mL)。

羧基含量(H)依下式計(jì)算:

式中:m1為氧化淀粉質(zhì)量,g;m2為原淀粉質(zhì)量, g;c為NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度,mol·L-1。

2 結(jié)果與討論

2.1 氧化劑用量對(duì)氧化淀粉氧化度的影響

淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%、反應(yīng)體系p H值為10、反應(yīng)溫度為50℃、反應(yīng)時(shí)間為2 h,考察氧化劑(30% H2O2)用量對(duì)氧化淀粉氧化度的影響,結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 氧化劑用量對(duì)氧化度的影響Fig.1 The effect of oxidant dosage on oxidation degree

由表1可知,最佳氧化劑用量為3滴。

2.2 淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)氧化淀粉氧化度的影響

氧化劑用量為3滴、體系p H值為10、反應(yīng)溫度為50℃、反應(yīng)時(shí)間為2 h,考察淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)氧化淀粉氧化度的影響,結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)氧化度的影響/%Fig.2 The effect of starch mass fraction on oxidation degree/%

由表2可知,最佳淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23%。

2.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)氧化淀粉氧化度的影響

淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23%、氧化劑用量為3滴、反應(yīng)體系p H值為10、反應(yīng)溫度為50℃,考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)氧化淀粉氧化度的影響,結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)氧化度的影響Fig.3 The effect of reaction time on oxidation degree

由表3可知,最佳反應(yīng)時(shí)間為1 h。

2.4 體系pH值對(duì)氧化淀粉氧化度影響

淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23%、氧化劑用量為3滴、反應(yīng)溫度為50℃、反應(yīng)時(shí)間1 h,考察體系p H值對(duì)氧化淀粉氧化度的影響,結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 pH值對(duì)氧化度的影響Fig.4 The effect of pHvalue on oxidation degree

由表4可知,最佳的體系p H值為9～10。

2.5 反應(yīng)溫度對(duì)氧化淀粉氧化度的影響

淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23%、氧化劑用量為3滴、反應(yīng)體系p H值為9、反應(yīng)時(shí)間為1 h,考察反應(yīng)溫度對(duì)氧化淀粉氧化度的影響,結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 反應(yīng)溫度對(duì)氧化度的影響Tab.5 The effect of reaction temperature on oxidation degree

由表5可知,最佳反應(yīng)溫度為50℃。

2.6 討論

(1)制備氧化淀粉時(shí),氧化反應(yīng)終了用 HCl中和至中性,由于氧化淀粉羧基是弱酸,中性時(shí)約30%左右仍以羧酸鈉形式存在,脫灰處理的目的是將羧酸鈉轉(zhuǎn)化成羧酸。

(2)選擇稱(chēng)樣量在5.000～0.5000 g范圍,保證Ca(Ac)2處理后平衡時(shí)的p H值能在6.5～6.7范圍內(nèi)。

3 結(jié)論

以芋頭淀粉為原料、以30%過(guò)氧化氫為氧化劑,在堿性介質(zhì)中制備了低氧化度的氧化芋頭淀粉。單因素實(shí)驗(yàn)確定最佳反應(yīng)條件為:淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)23%, H2O2用量3滴、反應(yīng)溫度50℃、反應(yīng)時(shí)間1 h、p H值9～10,此條件下可制得氧化度(以羧基含量表示)為0.1295%的氧化芋頭淀粉。

[1] 張有松.變性淀粉生產(chǎn)與應(yīng)用手冊(cè)[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,2007:55-56.

[2] 范迎菊,陳艷麗.芋頭淀粉提取工藝及其性質(zhì)的研究[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2004,(5):48-50.

Preparation of Oxygenation Taro Starch with Low Oxidation Degree by H2O2Method

SHI Mei-li,WANG Hui,SUN Jian
(School of Chemistry and Pharmacy,Qingdao A gricultural University,Qingdao266109,China)

An oxygenation taro starch with low oxidation degree was prepared in alkaline medium with taro starch as raw material and 30%hydrogen peroxide as oxidant.The optimum reaction conditions were determined by single factor experiments as follows:the starch mass fraction was 23%,the p H value was 9～10,the oxidant dosage was three drops,the reaction time was 1 h,the reaction temperature was 50℃.Under above conditions,oxygenation taro starch could be obtained with oxidation degree(-COOH)of 0.1295%.

taro starch;oxidation degree;H2O2method

TQ 432.2 TS 236.9

A

1672-5425(2010)06-0083-02

2010-03-06

史美麗(1963-),女,山東棲霞人,教授,研究方向:天然產(chǎn)物及有機(jī)合成。E-mail:mlshi@qau.edu.cn。