辛烯基琥珀酸鋁淀粉制備工藝研究

裴紹林，陳景鑫

辛烯基琥珀酸鋁淀粉制備工藝研究

裴紹林1，陳景鑫2

（1.北大荒黑土薯業(yè)有限公司，黑龍江齊齊哈爾161005；2.齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江齊齊哈爾161005）

闡述了玉米辛烯基琥珀酸鋁淀粉制備工藝過(guò)程，以辛烯基琥珀酸酐添加量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)pH值進(jìn)行單因素試驗(yàn)，得出最佳制備工藝為辛烯基琥珀酸酐添加量2%，反應(yīng)溫度30℃，反應(yīng)時(shí)間3 h，反應(yīng)pH值8.5，交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間4 h，產(chǎn)品取代度0.019。

辛烯基琥珀酸酐；硫酸鋁；取代度；疏水性

辛烯基琥珀酸鋁淀粉，俗稱“純膠”，是一類淀粉糖酯類的產(chǎn)品，是新型的乳化劑和增稠劑。在化妝品中，可作為膠合劑、懸浮劑、增稠劑和乳化劑，用于粉類化妝品中，能增加美感、黏附能力和潤(rùn)滑性[1-2]。辛烯基琥珀酸鋁淀粉因?yàn)榭蓭?lái)滑爽、絲絨般的感覺(jué)，被用于各種粉類產(chǎn)品中，在爽身粉中以淀粉為基底的產(chǎn)品可用其作為滑石粉的替代品，吸收濕氣而防止結(jié)塊[3-5]。在止汗產(chǎn)品中，辛烯基琥珀酸鋁淀粉可提高止汗棒潔白的視覺(jué)效果，而使用時(shí)不會(huì)在皮膚上有泛白的效果；在彩妝產(chǎn)品中，辛烯基琥珀酸鋁淀粉可用于液體或粉狀的彩妝產(chǎn)品中改善配方的美觀性和吸收皮膚過(guò)剩的油脂；在含水或無(wú)水的護(hù)膚產(chǎn)品中，辛烯基琥珀酸鋁淀粉可減少配方的油膩感，賦予皮膚柔軟、干爽和啞光的效果。防曬產(chǎn)品也可以加入辛烯基琥珀酸鋁淀粉，用于改善產(chǎn)品膚感，減輕防曬劑帶來(lái)的油膩感，改善防曬產(chǎn)品在涂抹時(shí)的泛白。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 主要原料與試劑

黃龍玉米淀粉、辛烯基琥珀酸酐、硫酸鋁、鹽酸、氫氧化鈉、95%乙醇溶液、2mol/L的鹽酸溶液、0.1mol/L的氫氧化鈉溶液、1%酚酞溶液。

1.2 儀器設(shè)備

DHG-9055A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、SHB-IV型雙循環(huán)水式多用真空泵、攪拌機(jī)、恒溫水浴箱、反應(yīng)容器、pH計(jì)、溫度計(jì)、恒壓分液漏斗、分析天平、布氏漏斗、抽濾瓶、Brabender黏度儀。

1.3 制備工藝

玉米淀粉用純凈水配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%的淀粉乳，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%氫氧化鈉溶液調(diào)淀粉乳pH值至9.0，在一定溫度下滴加辛烯基琥珀酸酐，保持反應(yīng)體系pH值，酯化反應(yīng)計(jì)時(shí)開(kāi)始。酯化反應(yīng)結(jié)束后加入硫酸鋁，保持反應(yīng)體系pH值8.0~9.0，交聯(lián)反應(yīng)計(jì)時(shí)開(kāi)始。交聯(lián)反應(yīng)結(jié)束后，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸溶液調(diào)淀粉乳pH值至5.5，將淀粉乳洗滌抽濾，于45℃下干燥，得到辛烯基琥珀酸鋁淀粉。

1.4 辛烯基琥珀酸基團(tuán)的測(cè)定

稱1.00 g樣品（干基）置于100 mL燒杯中，加入95%乙醇10 mL，在磁力攪拌器上攪拌10 min，加2mol/L鹽酸10mL和95%乙醇20mL酸化30min。將樣品倒入布氏漏斗抽濾，用75%乙醇洗滌至無(wú)Cl-（用1%AgNO3溶液檢驗(yàn)）。加100 mL蒸餾水于250 mL燒杯中，沸水浴15min，加5滴酚酞，趁熱用標(biāo)定好的0.1 mol/L NaOH滴定至粉紅色，30 s內(nèi)不褪色，記錄消耗的0.1 mol/L NaOH體積。按公式DS=0.162A/（1-0.210A）計(jì)算，其中A為每1 g辛烯基琥珀酸淀粉酯消耗0.1mol/LNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的量，單位是mmol。

1.5 黏度測(cè)定

測(cè)定儀器：Brabender黏度儀。

2 結(jié)果與討論

2.1 辛烯基琥珀酸酐添加量對(duì)取代度的影響

辛烯基琥珀酸酐添加量與取代度的關(guān)系見(jiàn)圖1。

圖1 辛烯基琥珀酸酐添加量與取代度的關(guān)系

在淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%，反應(yīng)溫度35℃，反應(yīng)時(shí)間4 h，反應(yīng)pH值8.5的條件下，隨著辛烯基琥珀酸酐添加量增加，取代度也隨之增加，因此在符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許的添加量范圍下，辛烯基琥珀酸酐添加量2%時(shí)，產(chǎn)品取代度最高。

2.2 反應(yīng)溫度對(duì)取代度的影響

反應(yīng)溫度與取代度的關(guān)系見(jiàn)圖2。

圖2 反應(yīng)溫度與取代度的關(guān)系

在淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%，辛烯基琥珀酸酐添加量2%，反應(yīng)時(shí)間4 h，反應(yīng)pH值8.5的條件下，反應(yīng)溫度在30℃時(shí)，產(chǎn)物取代度最高；當(dāng)反應(yīng)溫度超過(guò)30℃，取代度逐漸減小。反應(yīng)溫度過(guò)高加速了酯鍵水解反應(yīng)，導(dǎo)致取代度降低，因而最佳反應(yīng)溫度為30℃。

2.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)取代度的影響

反應(yīng)時(shí)間與取代度的關(guān)系見(jiàn)圖3。

圖3 反應(yīng)時(shí)間與取代度的關(guān)系

在淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%，辛烯基琥珀酸酐添加量2%，反應(yīng)溫度30℃，反應(yīng)pH值8.5的條件下，反應(yīng)時(shí)間2~3 h時(shí)，產(chǎn)物取代度增加迅速，反應(yīng)3 h的產(chǎn)物取代度最高；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過(guò)3 h，取代度逐漸減小。因?yàn)榇嬖邗ユI水解反應(yīng)，導(dǎo)致取代度降低，因而最佳反應(yīng)時(shí)間為3 h。

2.4 反應(yīng)pH值對(duì)取代度的影響

反應(yīng)pH值與取代度的關(guān)系見(jiàn)圖4。

圖4 反應(yīng)pH值與取代度的關(guān)系

在淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%，辛烯基琥珀酸酐添加量2%，反應(yīng)時(shí)間3 h，反應(yīng)溫度30℃的條件下，反應(yīng)pH值8.5的產(chǎn)物取代度最高，隨著反應(yīng)pH值逐漸升高，產(chǎn)物取代度逐漸降低，因?yàn)榉磻?yīng)pH值過(guò)高加速酯鍵水解反應(yīng)，導(dǎo)致取代度降低，因而最佳反應(yīng)pH值為8.5。

2.5 交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間對(duì)疏水性的影響

交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間與疏水性的關(guān)系見(jiàn)圖5。

圖5 交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間與疏水性的關(guān)系

對(duì)不同交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間的產(chǎn)品進(jìn)行疏水性試驗(yàn)，由圖5可知，交聯(lián)反應(yīng)4 h的產(chǎn)物，疏水試驗(yàn)中，水分含量增加的百分比最低，即疏水性最好，降低交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間和延長(zhǎng)交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間均影響產(chǎn)品疏水性，因而最佳交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間為4 h。

2.6 辛烯基琥珀酸鋁淀粉Brabender黏度曲線產(chǎn)品Brabender黏度曲線見(jiàn)圖6。

圖6 產(chǎn)品Brabender黏度曲線

從Brabender黏度曲線圖可知，辛烯基琥珀酸酐酯化反應(yīng)提高了產(chǎn)品的峰值黏度，降低了初始糊化溫度，改善了原淀粉凝沉性、增稠性，產(chǎn)品具有良好的乳化性。

3 結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)得出，變性淀粉制備最佳工藝條件為淀粉乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%，辛烯基琥珀酸酐添加量2%，反應(yīng)溫度30℃，反應(yīng)時(shí)間3 h，反應(yīng)pH值8.5，交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間4 h，制備出高取代度0.019，疏水性好的辛烯基琥珀酸鋁淀粉。

[1]張友松.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，2007：73-80.

[2]張燕萍.變性淀粉制造與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007：159-200.

[3]惠斯特勒.淀粉的化學(xué)與工藝學(xué)[M].北京：中國(guó)食品工業(yè)出版社，1987：52-60.

[4]Khali.Some studieson starch carbamide[J].Starch，1994，46（2）：312-316.

[5]張力田.變性淀粉[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，1999：82-90.◇

Study on Preparation Process of Starch Aluminum Octenyl Succinate Anhydrate

PEIShaolin1，CHEN Jingxin2
（1.Beidahuang Heitu Potato Industry Co.，Ltd.，Qiqihaer，Heilongjiang 161005，China；2.Qiqihaer Engineering College，Qiqihaer，Heilongjiang 161005，China）

This paper expounds the preparation process of corn starch aluminum octenyl succinate anhydrate.And the experiments are conducted by single factors，including the additive amountofoctenyl succinic anhydride，reaction temperature，reaction time and reaction pH.By doing these experiments，the optimal craft process is as follow，the additive amount of octenyl succinic anhydride of 2%，reaction temperature of 30℃，reaction time of 3 hours，and reaction pH of 8.5，crosslinking reaction time of 4 hours，product substitution degree of 0.019.

octenyl succinate anhydrate；aluminum sulfate；substitution degree；hydrophobic

TQ236.9

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.06.035

1671-9646（2017）06b-0021-02

2017-05-23

裴紹林（1984—），男，本科，中級(jí)工程師，研究方向?yàn)樽冃缘矸邸?/p>