變性玉米淀粉的制備及性能研究

◎ 劉寶全

（中糧生化能源（公主嶺）有限公司，吉林 公主嶺 136100）

淀粉是所有植物光合作用產(chǎn)物的儲存形式，亦是可循環(huán)再生的一類不可或缺的資源，我國淀粉種類多，玉米淀粉（CS）占其總量的80%左右[1]。淀粉不僅作為食物可以被直接食用，它亦是食品、發(fā)酵、飼料等產(chǎn)業(yè)的必備原料之一，用途極為廣泛。時代在進步，食品技術(shù)也在發(fā)展，其加工工藝近年來取得了一定的飛躍，新工藝對CS性質(zhì)要求更高，各類加工方式均可以導(dǎo)致CS黏度下降和膠體性質(zhì)被破壞，以前的CS早已無法與現(xiàn)代工藝條件相對接。為了適應(yīng)發(fā)展的需求，需要對天然CS進行各種變性實驗，使之能夠滿足新工藝的較高標準[2]。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)許多化學(xué)試劑均可以使CS變性，但在實際生產(chǎn)中次氯酸鹽如NaClO被廣泛使用，NaClO可使CS分子中的還原性-OH迅速被氧化為-COOH及-CHO，這亦是大量生產(chǎn)CS的關(guān)鍵一步[3]。此法所制備的CS潔白美觀，易糊化，黏度低，穩(wěn)定性高，流動性好，滲透力強，透明度高，成膜性好，膠黏力強。在NaClO處理過程中，CS雖然也發(fā)生降解，但與酸變性截然不同，該方法在冷卻后可以得到軟而透明的凝膠。反應(yīng)繼續(xù)進行，氧化性不斷增加，CS黏度減少，特性良好，便于進一步加工。因此，變性CS可以廣泛用于各類食品中。

1 材料及方法

1.1 原料及試劑

市售變性CS，NaClO、HCl、Na2SO3均為分析純；N-1型旋轉(zhuǎn)式黏度計，UV-120-02型分光光度計，2XZ-4型旋轉(zhuǎn)片式真空泵，p-3B型pH計。

1.2 試驗方法

1.2.1 方案設(shè)計

以-COOH含量為測試指標，對反應(yīng)溫度（35 ℃、45 ℃、55 ℃）、時間（3 h、4 h、5 h）、pH值（8、9、10）、質(zhì)量分數(shù)為3.33%NaClO(10 mL、15 mL、20 mL)用4因素3水平進行正交試驗，明確各因素對指標的影響程度，并確定CS生產(chǎn)的最佳工藝。

1.2.2 CS的制備

制備30%的CS溶液，期間持續(xù)攪拌，使用3%NaOH調(diào)節(jié)pH，使用水浴鍋煮沸，逐滴加NaClO，并以HCl維持特定pH值。在該過程中，-COOH生成導(dǎo)致pH降低，所以需要不斷加NaOH液保持pH恒定。反應(yīng)結(jié)束時，用3%的HCl中和至pH6～6.5，再加適量10%的Na2SO3除盡原有的氧化劑，避免對后續(xù)實驗產(chǎn)生影響。之后再進行過濾、洗滌抽濾，置于干燥箱內(nèi)5 ℃干燥4 h即可得到目標樣品。

1.2.3 測定方法

1.2.3.1 -COOH含量測定

測定時需要準確取1.5 g干燥CS至100 mL燒杯中，緩慢加25 mL 0.1 mLHCl并及時攪拌，30 min后過濾，隨后用去離子水洗至無Cl-為止，之后把樣品轉(zhuǎn)到250 mL錐形瓶，加入100 mL去離子水，均勻，沸水浴加熱至糊化。隨后，緩慢加入1%酚酞做指示劑，用0.1 mol/L NaOH標準液滴定，呈淡紅色為終點，記取消耗毫升數(shù)。稱取同樣重量原CS做空白，操作與樣品相同，作為對照，記取消耗毫升數(shù)樣品中-COOH含量用重量百分率表示。

-COOH含量（%）=[（樣品消耗的NaOH毫升數(shù)-空白消耗的NaOH毫升數(shù)）×氫氧化鈉濃度×醋酸根相對分子質(zhì)量]/樣品質(zhì)量

1.2.3.2 吸光度的測定

將1%的CS調(diào)pH值6.5煮沸糊化，冷卻至室溫后轉(zhuǎn)入1 cm的標準比色杯中，以去離子水作空白，在650 nm處測定該溶液的吸光度。

2 結(jié)果及分析

2.1 最佳工藝

通過本實驗的對比分析，發(fā)現(xiàn)NaClO氧化反應(yīng)的最佳時間為4 h，溫度45 ℃，pH=9，NaClO用量為15 mL（占CS干重的30%）。根據(jù)此方法設(shè)置3次重復(fù)，結(jié)果測得的-COOH含量均值為0.58%，其余各組數(shù)據(jù)-COOH含量均顯著低于0.58%（見表1），可以將改方案作為最佳工藝以備日后參考。

表1 不同工藝下-COOH含量表

2.2 CS性質(zhì)分析

將CS樣品制備成糊，研究證明其能夠于低溫度下糊化且易于攪拌，液體澄清，此現(xiàn)象足以正明CS同原CS相比，糊化溫度低，透明度高，凝沉性較弱。

2.2.1 凝沉性分析

從制得的CS樣品中選取兩個樣品（-COOH含量分別為0.60%和0.56%），糊化后冷卻至室溫測定其吸光度；靜置24 h后，再測其吸光度，同原CS進行比較，記錄數(shù)值，根據(jù)該數(shù)值，計算吸光度的平均差值（ΔT）?？梢园l(fā)現(xiàn)，CS平均吸光度為0.581，原CS平均吸光度為0.341，吸光度的平均差值（ΔT）為0.240，可見CS較原CS凝沉性大為減弱，特別是-COOH含量較高的樣品，吸光度變化很小，說明其凝沉性極弱，在CS的生產(chǎn)過程中，可以通過氧化反應(yīng)來降低CS的凝沉性。

2.2.2 成膜性分析

將CS糊液涂于板上，加熱處理烘干水分即可以得到CS薄膜，膜表現(xiàn)為脆性，經(jīng)常出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象；交聯(lián)CS成膜性比較差，易開裂，很脆，強度小，不溶于水。如果交聯(lián)的程度較高，會導(dǎo)致成膜困難。但是，CS成膜性良好，能夠獲得高強度、高透明度的高品質(zhì)膜。

3 結(jié)論

本實驗以NaClO為氧化劑通過一系列反應(yīng)制備CS，之后以-COOH含量為指標，進行了正交試驗分析，從而得到的最佳工藝條件是反應(yīng)時間4 h、溫度45 ℃、pH9、NaClO為15 mL。各種外界環(huán)境因素對該實驗造成影響的關(guān)鍵性依次為NaClO用量、pH值、反應(yīng)時間及反應(yīng)溫度。-COOH的量隨NaClO的增加、pH值增加、反應(yīng)時間的延長及反應(yīng)溫度的升高而增加。通過實驗還可以得到另一結(jié)論：CS氧化后，再引人-COOH，CS糊黏度降低，流動性高，透明度增加成膜性好，可得到強度很高、透明度亦高的連續(xù)薄膜。

4 結(jié)語

近年來，隨著研究的深入，制備CS的技術(shù)取得了一定的飛躍，對天然原材料進行各種變性實驗分析，使之能夠滿足新工藝的較高標準。變性CS凝沉性較弱，表現(xiàn)出良好的流動性、成膜性等性能，在食品等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。基于此，本文對變性CS的性質(zhì)及應(yīng)用進行了分析，旨在為相關(guān)工作者在食品生產(chǎn)領(lǐng)域的工作提供新的想法和思路。