糖蜜制备环保手洗型餐具洗涤剂的研究

张雪春， 王振兴，*， 阚 欢， 刘 凡， 陈倩雯， 郑为完

(1.西南林业大学林学院，云南昆明 650224;2.南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，江西南昌 330047)

糖蜜制备环保手洗型餐具洗涤剂的研究

张雪春1，2， 王振兴1，2，*， 阚 欢1， 刘 凡2， 陈倩雯2， 郑为完2

(1.西南林业大学林学院，云南昆明 650224;2.南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，江西南昌 330047)

以甘蔗糖蜜为原料，利用糖蜜中的糖类与辛烯基琥珀酸酐反应制备辛烯基琥珀酸糖酯，对其性质进行研究，并以辛烯基琥珀酸糖酯为主要活性成分复配手洗型餐具洗涤剂，对该餐具洗涤剂的性质和去污力进行研究.结果表明，实验制备的辛烯基琥珀酸糖酯稳定性良好，具有较好的起泡性和起泡稳定性.以辛烯基琥珀酸糖酯为主要成分制备的手洗型餐具洗涤剂具有适宜的黏度，良好的起泡性和去污力，符合国标中餐具洗涤剂的要求.

甘蔗糖蜜;绿色环保;餐具洗涤剂;去污力

*王振兴，男，研究实习员，硕士，主要从事农林产品资源开发与利用方面的研究.通讯作者.

随着人们的环境保护意识日益提高和对健康生活的追求，餐具洗涤剂的绿色无毒、可降解性成为其发展的主要方向［1］，新型环保表面活性剂的开发步入新的阶段，人们把研究重点逐渐放在淀粉等资源丰富、无毒无刺激性、生物降解性好的原料上.辛烯基琥珀酸糖酯(octenyl succinic anhydride modified sugars，OSAS)是以糖类(单糖、低聚糖、多糖或淀粉等)为原料，经辛烯基琥珀酸酐酯化、中和后得到的产品［2－5］.由于辛烯基琥珀酸糖酯具有糖类多羟基的亲水性，以及辛烯基琥珀酸长碳链基团的亲油性，因此辛烯基琥珀酸糖酯具有表面活性的两亲分子结构;此外，辛烯基琥珀酸糖酯对人体无毒无刺激性，具有良好的生物降解性，其中辛烯基琥珀酸淀粉酯是FDA允许的食品添加剂.因此，辛烯基琥珀酸糖酯可作为主要活性成分，开发为绿色环保、手洗型餐具洗涤剂.

甘蔗糖蜜是西南地区甘蔗制糖的主要废弃物，一般含糖量为50%左右，前期主要用作饲料或发酵得到较低级产品，利用率较低，因此，近年来对甘蔗糖蜜的深度开发成了研究热点［6－7］.孙月娥、朱振元等［8－9］研究表明，脂肪酸糖酯是绿色、安全、可生物降解的表面活性剂，具乳化、去污、起泡等性能，可应用于日化、食品等行业;周小娟等［2］研究表明辛烯基琥珀酸蔗糖酯具有良好的溶解性和乳化性，可作为乳化剂应用于水包油乳状液中.本研究以甘蔗糖蜜为原料，通过酯化反应制备辛烯基琥珀酸糖酯，考察其亲水亲油平衡值、起泡性等性质;并以辛烯基琥珀酸糖酯为主要活性成分，复配为手洗型餐具洗涤剂，考察其性质和去污能力.通过本研究开发新型手洗餐具洗涤剂，可减少餐具洗涤剂中表面活性剂的使用，为甘蔗糖蜜等农产品废弃物的高值化利用及绿色环保型餐具洗涤剂的开发提供一些借鉴.

1 材料与方法

1.1 主要原料及仪器

甘蔗糖蜜(已脱色)，由广西明阳糖厂提供，含蔗糖32.67%，还原糖18.94%［10］，经实验室脱色后备用;辛烯基琥珀酸酐，分析纯，武汉鑫华远生物科技有限公司;氢氧化钠、无水乙醇，分析纯，天津市大茂化学试剂有限公司.

GKC型可控硅恒温水浴锅，上海锦屏仪器仪表有限公司;ZK025B型真空干燥箱，上海试验仪器厂;pHS－2C型精密酸度计，上海精密科学仪器有限公司;JB－3型定时恒温磁力搅拌器，上海雷磁仪器厂;TENSOR 27型傅立叶红外光谱仪，美国布鲁克·道尔顿公司;LVT旋转式黏度计，美国Brookfield公司.

1.2 实验步骤

1.2.1 合成原理

在碱性条件加热，糖蜜中的糖类(蔗糖、低聚糖、多糖等)上的羟基与辛烯基琥珀酸酐反应，生成辛烯基琥珀酸糖酯(混合物).

1.2.2 辛烯基琥珀酸糖酯的制备

将质量分数为50%的甘蔗糖蜜调节pH值为8.0，于35℃水浴中分别缓慢加入糖蜜干基重量的3%，5%，7%和9%辛烯基琥珀酸酐(无水乙醇稀释3倍)，期间采用3%的氢氧化钠溶液维持反应体系pH值为8.0，反应6 h后，用3%的盐酸将pH值调至6.5，得到4种辛烯基琥珀酸糖酯［11］.

1.2.3 傅立叶－红外分析

将糖蜜和辛烯基琥珀酸糖酯干燥后，采用傅立叶变换红外光谱仪记录样品KBr压片的吸收峰，波数范围为400～4 000 cm－1.

1.2.4 辛烯基琥珀酸糖酯的性质测定

1.2.4.1 亲水亲油平衡值的测定

采用乳化法来测定辛烯基琥珀酸糖酯的亲水亲油平衡值(HLB值)［12－13］.将松节油和棉籽油按一定质量比配制 HLB 值为 10，11，12，13，14，15，16 的标准油相，分别在15 g上述HLB值的油相中加入5 g辛烯基琥珀酸糖酯，再加80 g水搅拌分散使其乳化，观察并选出稳定性最好的乳状液，所对应的油相HLB值即为辛烯基琥珀酸糖酯的HLB值.

1.2.4.2 辛烯基琥珀酸糖酯起泡性和稳定性测定

辛烯基琥珀酸糖酯的起泡性测定参考ASTM D1173－2007表面活性剂起泡性实验方法［14］略作修改.配置质量分数5%的辛烯基琥珀酸糖酯溶液，于49℃水浴中陈化30 min后，移取辛烯基琥珀酸糖酯溶液10 mL于量筒，并置于49℃水浴中，再准确移取50 mL辛烯基琥珀酸糖酯溶液，立即于90 cm处注入量筒中，待溶液全部注入量筒后，记录下0 min和5 min时的泡沫体积.分别测定实验室制备的4种辛烯基琥珀酸糖酯的起泡性.

1.2.4.3 辛烯基琥珀酸糖酯物理稳定性的测定

对辛烯基琥珀酸糖酯的低温稳定性和高温稳定性进行测试.取实验室制备的4种辛烯基琥珀酸糖酯，分别于－3～－10℃冰箱和(40±1)℃的恒温箱内放置24 h，取出后观察.

1.2.5 手洗型餐具洗涤剂的配制及性质测定

以实验室制备的辛烯基琥珀酸糖酯为主要成分，复配手洗型餐具洗涤剂.经参阅文献［15－17］和前期实验筛选得到3个配方如表1.筛选其中去污力最强的配方，并对该配方制备的手洗型餐具洗涤剂的外观和性质进行测定.

表1 手洗型餐具洗涤剂的配方Tab.1 Formulas of hand washing tableware detergent%

2 结果与讨论

2.1 辛烯基琥珀酸糖酯的红外光谱表征

糖蜜、辛烯基琥珀酸糖酯的傅立叶红外光谱分别如图1和图2.由图1、图2可知，相比糖蜜，辛烯基琥珀酸糖酯在1 570 cm－1附近出现了一个新的特征峰，这是由酯类物质的RCOO－不对称伸缩振动产生的［11］，表明辛烯基琥珀酸糖酯相比糖蜜引入新官能团RCOO－，发生了酯化反应.此外，除1 570 cm－1外，辛烯基琥珀酸糖酯与糖蜜的红外吸收光谱基本相同，表明除酯化外，变性处理未引入其他物质.

2.2 辛烯基琥珀酸糖酯的HLB值的分析

经测定，实验室制备的4种辛烯基琥珀酸糖酯的HLB值为12～14，其中酸酐加入量为糖蜜干基质量7%的辛烯基琥珀酸糖酯的HLB值为14.根据HLB值与表面活性剂性质的相关性，可判断糖蜜制备的辛烯基琥珀酸糖酯具有乳化、增溶和去污作用，可作为餐具洗涤剂的主要活性成分.

图1 糖蜜的红外光谱Fig.1 FT－IR spectrogram of cane molasses

图2 辛烯基琥珀酸糖酯的红外光谱Fig.2 FT－IR spectrogram of OSAS

2.3 辛烯基琥珀酸糖酯的起泡性和稳定性分析

实验室制备的辛烯基琥珀酸糖酯的起泡性如图3.由图3可知，当辛烯基琥珀酸酐加入量为糖蜜干基质量7%时，所制备的辛烯基琥珀酸糖酯的起泡性和起泡稳定性相对最好.起泡性是餐具洗涤剂的特征之一，一般选择起泡性和起泡稳定性较好的表面活性剂作为制备洗涤剂的原料，因此选择酸酐加入量为7%的辛烯基琥珀酸糖酯作为餐具洗涤剂的主要活性成分.

图3 辛烯基琥珀酸糖酯的起泡性和起泡稳定性Fig.3 Foamability and foaming stability of OSAS

2.4 辛烯基琥珀酸糖酯的物理稳定性分析

辛烯基琥珀酸酸糖酯的高温和低温物理稳定性情况如表2.辛烯基琥珀酸糖酯经－3～－10℃保存24 h及(40±1)℃保存24 h后，未出现沉淀、褪色、分层或结晶现象.说明辛烯基琥珀酸糖酯对低温和高温稳定性良好，用于制备手洗型餐具洗涤剂时，不会因为温度的波动而引起性质的改变.

表2 辛烯基琥珀酸糖酯的高温和低温物理稳定性Tab.2 Physical stability of OSAS at elevated and decreased temperature

2.5手洗型餐具洗涤剂配方的筛选

以辛烯基琥珀酸糖酯为主要成分，按国标GB9985—2000附录B中的去油率法［18］测定3个不同配方制备的洗涤剂去油率如图4.由图4可知，配方二制备的餐具洗涤剂去污力最好，因此确定手洗型餐具洗涤剂的配方为:直链烷基苯磺酸钠20%、辛烯基琥珀酸糖酯20%、乙醇5%、羧甲基纤维素钠1.2%、水53.8%，并对该配方制备的餐具洗涤剂的黏度、起泡性和去污力进行测定.

图4 不同配方制备餐具洗涤剂的去污力Fig.4 Detergency of hand washing tableware detergents prepared by different formulas

2.5.1 手洗型餐具洗涤剂的黏度分析

实验室制备的手洗型餐具洗涤剂与两种市售餐具洗涤剂的黏度如图5.由图5可知，所制备的手洗型餐具洗涤剂的黏度介于两种市售洗涤剂之间，符合大众对餐具洗涤剂消费的习惯.

图5 手洗型餐具洗涤剂的黏度Fig.5 Viscosity of hand washing tableware detergents

2.5.2 手洗型餐具洗涤剂的起泡性和稳定性的分析

实验室制备的手洗型餐具洗涤剂的起泡性如图6.由图6，所制备的手洗型餐具洗涤剂的起泡性与市售餐具洗涤剂相当，适于家庭餐具的手工清洗.

图6 手洗型餐具洗涤剂的起泡性和起泡稳定性Fig.6 Foamability and foaming stability of hand washing tableware detergents

2.5.3 手洗型餐具洗涤剂的去污力分析

去污力是餐具洗涤剂的主要技术指标，实验室制备的手洗型餐具洗涤剂的去污力如图7.由图7可知，实验室制备的餐具洗涤剂的去污力为76.3%，高于标准洗涤剂和市售洗涤剂，符合国家手洗餐具用洗涤剂对去污力的规定［18］，可用于家庭餐具的手工清洗.

图7 手洗型餐具洗涤剂的去污力Fig.7 Detergency of hand washing tableware detergents

3 结论

由糖蜜制备的辛烯基琥珀酸糖酯具有较好的起泡性和起泡稳定性，其HLB为12～14，具有乳化、增溶和去污作用，在一定的高温和低温环境下较稳定.辛烯基琥珀酸糖酯作为主要活性成分制备手洗型餐具洗涤剂时，具有适宜的黏度，较好的起泡性和去污能力.本研究可为绿色环保型手洗餐具洗涤剂的开发提供一定的理论依据，并为甘蔗糖蜜等农产品废弃物的高值化利用提供一条新思路.

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Studies on Preparation of Green Hand Washing Tableware Detergent by Cane Molasses

ZHANG Xue－chun1，2， WANG Zhen－xing1，2，*， KAN Huan1， LIU Fan2， CHEN Qian－wen2， ZHENG Wei－wan2
(1.College of Forestry，Southwest Forestry University，Kunming650224，China;2.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Nanchang University，Nanchang330047，China)

Octenyl succinic anhydride modified sugars(OSAS)was prepared by cane molasses sugars and octenyl succinic anhydride and the properties of OSAS were studied.Then the green hand washing tableware detergent was prepared by OSAS，and the properties and detergency of tableware detergent were studied.The results showed that the green hand washing tableware detergent prepared by OSAS had appropriate viscosity，good foamability，stability，and detergency，which meet the requirements of the national standard of tableware detergent.

cane molasses;green;tableware detergent;detergency

TS209;TQ423.2

A

2095－6002(2013)06－0063－04

张雪春，王振兴，阚欢，等.糖蜜制备环保手洗型餐具洗涤剂的研究.食品科学技术学报，2013，31(6):63－66.

ZHANG Xue－chun，WANG Zhen－xing，KAN Huan，et al.Studies on Preparation of Green Hand Washing Tableware Detergent by Cane Molasses.Journal of Food Science and Technology，2013，31(6):66 －66.

2013－04－24

江西省研究生创新基金(YC09A033).

张雪春，女，讲师，博士，主要从事林产品加工方面的研究;

(责任编辑:叶红波)