H2O2法制备低氧化度氧化芋头淀粉

史美丽,王 辉,孙 健

(青岛农业大学化学与药学院,山东青岛266109)

H2O2法制备低氧化度氧化芋头淀粉

史美丽,王 辉,孙 健

(青岛农业大学化学与药学院,山东青岛266109)

以芋头淀粉为原料、30%H2O2为氧化剂,在碱性介质中制备了低氧化度的氧化芋头淀粉。通过单因素实验确定最佳反应条件为:淀粉乳质量分数23%、p H值9～10、氧化剂用量3滴、反应时间1 h、反应温度50℃,此条件下可制得氧化度(以羧基含量表示)为0.1295%的氧化芋头淀粉。

芋头淀粉;氧化度;H2O2法

淀粉可在酸、碱及中性介质中与氧化剂作用,发生氧化。氧化淀粉由于引入了羰基和羧基,具有稳定的低粘度、高固体分散性、极少凝胶化作用;此外,其制备简单、价格低廉,因此在造纸、纺织等工业中应用广泛。

作者以芋头淀粉为原料、过氧化氢为氧化剂[1],在碱性介质中制备低氧化度的氧化芋头淀粉,研究了氧化剂用量、淀粉乳质量分数、反应体系p H值、反应温度和反应时间对氧化淀粉氧化度的影响。

1 实验

1.1 材料、试剂与仪器

芋头淀粉从山东莱阳产孤芋中自行提取制备[2]。所用试剂均为分析纯。

S8401型定时控温电动搅拌器,山东省鄄城永兴仪器厂;PHS-3C型精密 pH计,上海雷磁仪器厂; HHS21-4型电热恒温水浴锅,北京长安科学仪器厂; HYG-40×45型远红外快速恒温干燥箱,上海跃进医疗器械厂;89HW-189HW-1型恒温磁力搅拌器,浙江乐城电器厂;LD4-20型低速离心机,北京医用离心机厂。

1.2 氧化芋头淀粉的制备

将23%～33%(质量分数)的淀粉乳泵入反应罐中,用 3%NaOH调 p H=7.47～10.3,维持温度50℃,加入3滴 30%H2O2,反应 1～2 h,3000 r· min-1离心20 min,洗涤,45～50℃烘干,粉碎,即得氧化芋头淀粉。

1.3 氧化芋头淀粉氧化度的测定

采用醋酸钙法测定氧化芋头淀粉的氧化度(以羧基含量表示)[2]。

脱灰处理:称取0.5000～5.0000 g氧化芋头淀粉(视氧化度的增大而减少)置于150 mL烧杯中,加入25 mL 0.1 mol·L-1HCl溶液,搅拌反应30 min,用多孔漏斗过滤,用无氨蒸馏水洗至无氯离子为止(用AgNO3检验)。然后将氧化淀粉转移至100 mL容量瓶中,加入10 mL 0.50 mol·L-1Ca(Ac)2溶液,用无氨蒸馏水稀释至刻度[Ca(Ac)2终浓度为0.05 mol· L-1],经常振摇容量瓶,30 min后过滤到干燥的抽滤瓶中。吸取50 mL滤液,用0.25～0.01 mol·L-1NaOH标准溶液滴定至酚酞变色,消耗NaOH标准溶液的体积记为V1(mL)。

免去HCl处理的步骤,按上述方法处理原淀粉,作为空白对照。消耗NaOH标准溶液的体积记为V2(mL)。

羧基含量(H)依下式计算:

式中:m1为氧化淀粉质量,g;m2为原淀粉质量, g;c为NaOH标准溶液的浓度,mol·L-1。

2 结果与讨论

2.1 氧化剂用量对氧化淀粉氧化度的影响

淀粉乳质量分数为25%、反应体系p H值为10、反应温度为50℃、反应时间为2 h,考察氧化剂(30% H2O2)用量对氧化淀粉氧化度的影响,结果见表1。

表1 氧化剂用量对氧化度的影响Fig.1 The effect of oxidant dosage on oxidation degree

由表1可知,最佳氧化剂用量为3滴。

2.2 淀粉乳质量分数对氧化淀粉氧化度的影响

氧化剂用量为3滴、体系p H值为10、反应温度为50℃、反应时间为2 h,考察淀粉乳质量分数对氧化淀粉氧化度的影响,结果见表2。

表2 淀粉乳质量分数对氧化度的影响/%Fig.2 The effect of starch mass fraction on oxidation degree/%

由表2可知,最佳淀粉乳质量分数为23%。

2.3 反应时间对氧化淀粉氧化度的影响

淀粉乳质量分数为23%、氧化剂用量为3滴、反应体系p H值为10、反应温度为50℃,考察反应时间对氧化淀粉氧化度的影响,结果见表3。

表3 反应时间对氧化度的影响Fig.3 The effect of reaction time on oxidation degree

由表3可知,最佳反应时间为1 h。

2.4 体系pH值对氧化淀粉氧化度影响

淀粉乳质量分数为23%、氧化剂用量为3滴、反应温度为50℃、反应时间1 h,考察体系p H值对氧化淀粉氧化度的影响,结果见表4。

表4 pH值对氧化度的影响Fig.4 The effect of pHvalue on oxidation degree

由表4可知,最佳的体系p H值为9～10。

2.5 反应温度对氧化淀粉氧化度的影响

淀粉乳质量分数为23%、氧化剂用量为3滴、反应体系p H值为9、反应时间为1 h,考察反应温度对氧化淀粉氧化度的影响,结果见表5。

表5 反应温度对氧化度的影响Tab.5 The effect of reaction temperature on oxidation degree

由表5可知,最佳反应温度为50℃。

2.6 讨论

(1)制备氧化淀粉时,氧化反应终了用 HCl中和至中性,由于氧化淀粉羧基是弱酸,中性时约30%左右仍以羧酸钠形式存在,脱灰处理的目的是将羧酸钠转化成羧酸。

(2)选择称样量在5.000～0.5000 g范围,保证Ca(Ac)2处理后平衡时的p H值能在6.5～6.7范围内。

3 结论

以芋头淀粉为原料、以30%过氧化氢为氧化剂,在碱性介质中制备了低氧化度的氧化芋头淀粉。单因素实验确定最佳反应条件为:淀粉乳质量分数23%, H2O2用量3滴、反应温度50℃、反应时间1 h、p H值9～10,此条件下可制得氧化度(以羧基含量表示)为0.1295%的氧化芋头淀粉。

[1] 张有松.变性淀粉生产与应用手册[M].北京:中国轻工业出版社,2007:55-56.

[2] 范迎菊,陈艳丽.芋头淀粉提取工艺及其性质的研究[J].山东农业科学,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

史美丽(1963-),女,山东栖霞人,教授,研究方向:天然产物及有机合成。E-mail:mlshi@qau.edu.cn。