变性玉米淀粉的制备及性能研究

◎ 刘宝全

（中粮生化能源（公主岭）有限公司，吉林 公主岭 136100）

淀粉是所有植物光合作用产物的储存形式，亦是可循环再生的一类不可或缺的资源，我国淀粉种类多，玉米淀粉（CS）占其总量的80%左右[1]。淀粉不仅作为食物可以被直接食用，它亦是食品、发酵、饲料等产业的必备原料之一，用途极为广泛。时代在进步，食品技术也在发展，其加工工艺近年来取得了一定的飞跃，新工艺对CS性质要求更高，各类加工方式均可以导致CS黏度下降和胶体性质被破坏，以前的CS早已无法与现代工艺条件相对接。为了适应发展的需求，需要对天然CS进行各种变性实验，使之能够满足新工艺的较高标准[2]。随着研究的深入，发现许多化学试剂均可以使CS变性，但在实际生产中次氯酸盐如NaClO被广泛使用，NaClO可使CS分子中的还原性-OH迅速被氧化为-COOH及-CHO，这亦是大量生产CS的关键一步[3]。此法所制备的CS洁白美观，易糊化，黏度低，稳定性高，流动性好，渗透力强，透明度高，成膜性好，胶黏力强。在NaClO处理过程中，CS虽然也发生降解，但与酸变性截然不同，该方法在冷却后可以得到软而透明的凝胶。反应继续进行，氧化性不断增加，CS黏度减少，特性良好，便于进一步加工。因此，变性CS可以广泛用于各类食品中。

1 材料及方法

1.1 原料及试剂

市售变性CS，NaClO、HCl、Na2SO3均为分析纯；N-1型旋转式黏度计，UV-120-02型分光光度计，2XZ-4型旋转片式真空泵，p-3B型pH计。

1.2 试验方法

1.2.1 方案设计

以-COOH含量为测试指标，对反应温度（35 ℃、45 ℃、55 ℃）、时间（3 h、4 h、5 h）、pH值（8、9、10）、质量分数为3.33%NaClO(10 mL、15 mL、20 mL)用4因素3水平进行正交试验，明确各因素对指标的影响程度，并确定CS生产的最佳工艺。

1.2.2 CS的制备

制备30%的CS溶液，期间持续搅拌，使用3%NaOH调节pH，使用水浴锅煮沸，逐滴加NaClO，并以HCl维持特定pH值。在该过程中，-COOH生成导致pH降低，所以需要不断加NaOH液保持pH恒定。反应结束时，用3%的HCl中和至pH6～6.5，再加适量10%的Na2SO3除尽原有的氧化剂，避免对后续实验产生影响。之后再进行过滤、洗涤抽滤，置于干燥箱内5 ℃干燥4 h即可得到目标样品。

1.2.3 测定方法

1.2.3.1 -COOH含量测定

测定时需要准确取1.5 g干燥CS至100 mL烧杯中，缓慢加25 mL 0.1 mLHCl并及时搅拌，30 min后过滤，随后用去离子水洗至无Cl-为止，之后把样品转到250 mL锥形瓶，加入100 mL去离子水，均匀，沸水浴加热至糊化。随后，缓慢加入1%酚酞做指示剂，用0.1 mol/L NaOH标准液滴定，呈淡红色为终点，记取消耗毫升数。称取同样重量原CS做空白，操作与样品相同，作为对照，记取消耗毫升数样品中-COOH含量用重量百分率表示。

-COOH含量（%）=[（样品消耗的NaOH毫升数-空白消耗的NaOH毫升数）×氢氧化钠浓度×醋酸根相对分子质量]/样品质量

1.2.3.2 吸光度的测定

将1%的CS调pH值6.5煮沸糊化，冷却至室温后转入1 cm的标准比色杯中，以去离子水作空白，在650 nm处测定该溶液的吸光度。

2 结果及分析

2.1 最佳工艺

通过本实验的对比分析，发现NaClO氧化反应的最佳时间为4 h，温度45 ℃，pH=9，NaClO用量为15 mL（占CS干重的30%）。根据此方法设置3次重复，结果测得的-COOH含量均值为0.58%，其余各组数据-COOH含量均显著低于0.58%（见表1），可以将改方案作为最佳工艺以备日后参考。

表1 不同工艺下-COOH含量表

2.2 CS性质分析

将CS样品制备成糊，研究证明其能够于低温度下糊化且易于搅拌，液体澄清，此现象足以正明CS同原CS相比，糊化温度低，透明度高，凝沉性较弱。

2.2.1 凝沉性分析

从制得的CS样品中选取两个样品（-COOH含量分别为0.60%和0.56%），糊化后冷却至室温测定其吸光度；静置24 h后，再测其吸光度，同原CS进行比较，记录数值，根据该数值，计算吸光度的平均差值（ΔT）。可以发现，CS平均吸光度为0.581，原CS平均吸光度为0.341，吸光度的平均差值（ΔT）为0.240，可见CS较原CS凝沉性大为减弱，特别是-COOH含量较高的样品，吸光度变化很小，说明其凝沉性极弱，在CS的生产过程中，可以通过氧化反应来降低CS的凝沉性。

2.2.2 成膜性分析

将CS糊液涂于板上，加热处理烘干水分即可以得到CS薄膜，膜表现为脆性，经常出现开裂的现象；交联CS成膜性比较差，易开裂，很脆，强度小，不溶于水。如果交联的程度较高，会导致成膜困难。但是，CS成膜性良好，能够获得高强度、高透明度的高品质膜。

3 结论

本实验以NaClO为氧化剂通过一系列反应制备CS，之后以-COOH含量为指标，进行了正交试验分析，从而得到的最佳工艺条件是反应时间4 h、温度45 ℃、pH9、NaClO为15 mL。各种外界环境因素对该实验造成影响的关键性依次为NaClO用量、pH值、反应时间及反应温度。-COOH的量随NaClO的增加、pH值增加、反应时间的延长及反应温度的升高而增加。通过实验还可以得到另一结论：CS氧化后，再引人-COOH，CS糊黏度降低，流动性高，透明度增加成膜性好，可得到强度很高、透明度亦高的连续薄膜。

4 结语

近年来，随着研究的深入，制备CS的技术取得了一定的飞跃，对天然原材料进行各种变性实验分析，使之能够满足新工艺的较高标准。变性CS凝沉性较弱，表现出良好的流动性、成膜性等性能，在食品等领域具有广阔的应用前景。基于此，本文对变性CS的性质及应用进行了分析，旨在为相关工作者在食品生产领域的工作提供新的想法和思路。