马铃薯交联羟丙基淀粉的制备研究

赵 丹，徐 忠，罗秋影，车春波，杨 萍

(哈尔滨商业大学 食品工程学院，哈尔滨 150076)

马铃薯淀粉是在含有较多水分的植物组织中生成的，具有淀粉颗粒大，晶体结构不太紧密，支链淀粉含量高，糊化温度低，糊透明，膨胀力大，黏度高，临界浓度低，不易老化等特点，在应用上大大优于玉米、小麦、木薯等淀粉［1］，广泛用于各种食品中.交联改性淀粉通常具有在高温和低pH值下的黏度稳定性和抗剪切稳定性，但冻融稳定性不足［2］;而羟丙基改性淀粉具有糊化温度低、糊透明度高和冻融稳定性好等特点，但热稳定性和抗剪切稳定性等性能不足［3－4］，通过复合改性得到的交联羟丙基淀粉能够具有更高的稳定性，是一类重要的食品增稠剂和稳定剂.

本实验以实验室自制马铃薯羟丙基淀粉为原料，三偏磷酸钠为交联剂制备马铃薯交联羟丙基淀粉，希望为复合改性淀粉提供新思路.

1 材料与方法

1.1 材料

马铃薯羟丙基淀粉(实验室自制);三偏磷酸钠(食品级);氢氧化钠、盐酸均为分析纯.

1.2 设备与仪器

PHS－25 型酸度计，上海精密仪器有限公司;JB/T5520－91 型电热恒温鼓风干燥箱，上海跃进医疗器械厂;FA2004N 型电子天平，上海精密科学仪器有限公司;PC－1000 型恒温水浴锅，上海跃进医疗器械厂;SHZ－DⅢ型循环水式真空泵，巩义市英峪予华仪器厂;5W－30 型微型粉碎机，天津市泰斯特一起有限公司;SHZ－A 型水浴恒温振荡器，上海跃进医疗器械厂;80－2 型离心机，上海手术器械厂;NDJ－4 旋转式黏度计，上海精密科学仪器有限公司;721E 型可见分光光度计，上海光谱仪器有限公司.

1.3 试验方法

1.3.1 马铃薯交联羟丙基淀粉的制备

称取一定量的马铃薯羟丙基淀粉调成40%淀粉乳，搅拌均匀后用1 mol/L 的NaOH 调节体系pH值为碱性，加入0.5%～2.5%(以淀粉干基计)三偏磷酸钠，再用3%的NaOH 溶液调节pH，于35～55 ℃下反应1～3 h，反应结束后，用1 mol/L 的盐酸调节pH值至6.5，过滤，反复洗涤，干燥，得到产品.

1.3.2 交联度的测定

准确称取2 份已知水分的交联淀粉样品0.2～0.5 g 于离心试管中，加入蒸馏水10 mL，配制成质量分数为2%的淀粉乳，放入恒温水浴锅中，稍加搅拌，在82～85℃温度中溶胀，取出冷却至室温后，对称装入离心机内，开动离心机，缓慢加速至4 000 r/ min，离心2 min，停转，取出离心管，将上层清液倒入另一支同样体积的离心管中，读出体积数(V)，计算沉降积，沉降积越大，交联度越高.对同一样品进行2 次平行测定［5］.

计算公式如下:

沉降积=10－/V

其中:V为清液体积，mL.

1.3.3 冻融稳定性的测定［5］

将样品加水配成质量分数6 %的淀粉乳，在沸水浴中加热20 min，然后冷却至室温，置于－20～－15 ℃的冰箱中冷冻，24 h 后取出，自然解冻.重复上述步骤5 次后，在离心机中(3 000 r/ min)离心20 min，弃去上清液.称取沉淀物质量，计算析水率(析水率低，冻融稳定性好).

1.3.4 透明度的测定［5］

把样品配成1%的淀粉乳，取50 mL 放入100 mL 的烧杯中，置于沸水浴中加热搅拌10 min，并保持原有体积.然后冷却至25 ℃，用1 cm 比色皿在620 nm 波长下测定糊的透光率，以蒸馏水空白(设蒸馏水的透光率为100%).以透光率表示淀粉糊的透明度，透光率越高，糊的透明度也越高.

1.3.5 热稳定性的测定

将样品加蒸馏水配成4%的淀粉乳，在沸水浴中加热10 min 使样品充分糊化，再在95 ℃下保温1 h 后，用旋转黏度计测定糊液黏度［6］.

2 结果与分析

2.1 三偏磷酸钠用量对交联羟丙基淀粉交联度的影响

反应条件:40 ﹪淀粉乳，反应温度40 ℃，反应体系pH值为10，反应时间2 h，依次改变三偏磷酸钠用量，对交联羟丙基淀粉交联度的影响结果见图1.

图1 三偏磷酸钠用量对交联度的影响

由图1 可以看出随着三偏磷酸钠用量的增加，交联度也随之增大.这是由于三偏磷酸钠的增加，淀粉颗粒与三偏磷酸钠分子接触的机会增多，使更多的三偏磷酸钠进入到淀粉颗粒中，交联度增大.但随着三偏磷酸钠的进一步增加，反而使淀粉颗粒的空间位阻也增大，不利于反应的进行，因此交联度反而降低.

2.2 pH值对交联羟丙基淀粉交联度的影响

反应条件:40%淀粉乳，反应温度40 ℃，反应时间2 h，依次改变反应体系的pH值，对交联度的影响结果如图2.

图2 pH值对交联度的影响

由图2 中可以看出，随着体系pH值的增加，交联羟丙基淀粉的交联度也随之增加.可见反应体系pH值对交联度影响显著.pH值升高，对羟基活化作用也增强，交联度增大;pH值为11 时，交联度达到最大.pH值继续升高，当pH值继续升高由于在强碱条件下，淀粉分子和三偏磷酸钠同时带上负电荷，两者相互排斥，亲核反应难以进行［7－8］.

2.3 反应时间对马铃薯交联羟丙基淀粉交联度的影响

反应条件:40%淀粉乳，三偏磷酸钠用量为1.5%，反应温度40 ℃，反应体系pH值为10，依次增加反应时间，对交联羟丙基淀粉交联度的影响结果如图3.

从图3 中可以看出，随着反应时间的增加，三偏磷酸钠与淀粉颗粒接触的更充分，反应效果更好，交联度也有所增加.当反应2 h 时，交联度最大.但随着反应时间的继续增加，淀粉分子可能发生降解并且淀粉分子空间位阻继续增大，反而阻碍三偏磷酸钠分子与淀粉分子进一步反应，使得交联度降低.

图3 反应时间对交联度的影响

2.4 反应温度对马铃薯交联羟丙基淀粉交联度的影响

反应条件:40%淀粉乳，三偏磷酸钠用量为1.5%，反应体系pH值为10，反应时间2 h，依次改变反应温度，对交联羟丙基淀粉的交联度影响结果如图4.

图4 反应温度对交联度的影响

从图4 中可以看出反应温度升高有利于交联度的增大.这可能是因为温度增加，分子能量增加，三偏磷酸钠与淀粉颗粒的反应活性增强，有利于交联度的增加，但随着温度增加到一定范围，淀粉分子容易产生糊化，给操作带来一定难度，影响反应进一步发生.

2.5 交联羟丙基淀粉与原淀粉性能比较

马铃薯交联羟丙基淀粉与马铃薯原淀粉的性能比较结果见表1.

表1 马铃薯交联羟丙基淀粉与马铃薯原淀粉性能比较

析水率越大，冻融稳定性越差;95 ℃保温1 h黏度越大，热稳定性越差;透光率越大，糊透明度越好.由表1 可以看出马铃薯交联羟丙基淀粉的冻融稳定性和热稳定性均明显好于马铃薯原淀粉，这使得马铃薯交联羟丙基淀粉的性能优于原淀粉，为其在食品中的实际应用提供了依据.

3 结语

三偏磷酸钠用量增加，交联度先增大后降低.当三偏磷酸钠用量为1%时，交联度达到最大;pH值对交联度的影响显著，pH值为11 时，交联度最大;交联度随反应时间的增加呈先增大后降低的趋势，反应2 h 时交联度最大;随着反应温度的增加，交联度先增加后降低，反应温度为35 ℃时交联度达到最大.性能实验表明，马铃薯交联羟丙基淀粉在冻融稳定性、热稳定性及透明度上较原淀粉有显著提高.

［1］张洪微，韩玉洁，冯传威.马铃薯淀粉综合开发利用［J］.哈尔滨商业大学学报:自然科学版，2003，19(6):708－710.

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