H2O2法制備低氧化度氧化芋頭淀粉

史美麗,王 輝,孫 健

(青島農業大學化學與藥學院,山東青島266109)

H2O2法制備低氧化度氧化芋頭淀粉

史美麗,王 輝,孫 健

(青島農業大學化學與藥學院,山東青島266109)

以芋頭淀粉為原料、30%H2O2為氧化劑,在堿性介質中制備了低氧化度的氧化芋頭淀粉。通過單因素實驗確定最佳反應條件為:淀粉乳質量分數23%、p H值9～10、氧化劑用量3滴、反應時間1 h、反應溫度50℃,此條件下可制得氧化度(以羧基含量表示)為0.1295%的氧化芋頭淀粉。

芋頭淀粉;氧化度;H2O2法

淀粉可在酸、堿及中性介質中與氧化劑作用,發生氧化。氧化淀粉由于引入了羰基和羧基,具有穩定的低粘度、高固體分散性、極少凝膠化作用;此外,其制備簡單、價格低廉,因此在造紙、紡織等工業中應用廣泛。

作者以芋頭淀粉為原料、過氧化氫為氧化劑[1],在堿性介質中制備低氧化度的氧化芋頭淀粉,研究了氧化劑用量、淀粉乳質量分數、反應體系p H值、反應溫度和反應時間對氧化淀粉氧化度的影響。

1 實驗

1.1 材料、試劑與儀器

芋頭淀粉從山東萊陽產孤芋中自行提取制備[2]。所用試劑均為分析純。

S8401型定時控溫電動攪拌器,山東省鄄城永興儀器廠;PHS-3C型精密 pH計,上海雷磁儀器廠; HHS21-4型電熱恒溫水浴鍋,北京長安科學儀器廠; HYG-40×45型遠紅外快速恒溫干燥箱,上海躍進醫療器械廠;89HW-189HW-1型恒溫磁力攪拌器,浙江樂城電器廠;LD4-20型低速離心機,北京醫用離心機廠。

1.2 氧化芋頭淀粉的制備

將23%～33%(質量分數)的淀粉乳泵入反應罐中,用 3%NaOH調 p H=7.47～10.3,維持溫度50℃,加入3滴 30%H2O2,反應 1～2 h,3000 r· min-1離心20 min,洗滌,45～50℃烘干,粉碎,即得氧化芋頭淀粉。

1.3 氧化芋頭淀粉氧化度的測定

采用醋酸鈣法測定氧化芋頭淀粉的氧化度(以羧基含量表示)[2]。

脫灰處理:稱取0.5000～5.0000 g氧化芋頭淀粉(視氧化度的增大而減少)置于150 mL燒杯中,加入25 mL 0.1 mol·L-1HCl溶液,攪拌反應30 min,用多孔漏斗過濾,用無氨蒸餾水洗至無氯離子為止(用AgNO3檢驗)。然后將氧化淀粉轉移至100 mL容量瓶中,加入10 mL 0.50 mol·L-1Ca(Ac)2溶液,用無氨蒸餾水稀釋至刻度[Ca(Ac)2終濃度為0.05 mol· L-1],經常振搖容量瓶,30 min后過濾到干燥的抽濾瓶中。吸取50 mL濾液,用0.25～0.01 mol·L-1NaOH標準溶液滴定至酚酞變色,消耗NaOH標準溶液的體積記為V1(mL)。

免去HCl處理的步驟,按上述方法處理原淀粉,作為空白對照。消耗NaOH標準溶液的體積記為V2(mL)。

羧基含量(H)依下式計算:

式中:m1為氧化淀粉質量,g;m2為原淀粉質量, g;c為NaOH標準溶液的濃度,mol·L-1。

2 結果與討論

2.1 氧化劑用量對氧化淀粉氧化度的影響

淀粉乳質量分數為25%、反應體系p H值為10、反應溫度為50℃、反應時間為2 h,考察氧化劑(30% H2O2)用量對氧化淀粉氧化度的影響,結果見表1。

表1 氧化劑用量對氧化度的影響Fig.1 The effect of oxidant dosage on oxidation degree

由表1可知,最佳氧化劑用量為3滴。

2.2 淀粉乳質量分數對氧化淀粉氧化度的影響

氧化劑用量為3滴、體系p H值為10、反應溫度為50℃、反應時間為2 h,考察淀粉乳質量分數對氧化淀粉氧化度的影響,結果見表2。

表2 淀粉乳質量分數對氧化度的影響/%Fig.2 The effect of starch mass fraction on oxidation degree/%

由表2可知,最佳淀粉乳質量分數為23%。

2.3 反應時間對氧化淀粉氧化度的影響

淀粉乳質量分數為23%、氧化劑用量為3滴、反應體系p H值為10、反應溫度為50℃,考察反應時間對氧化淀粉氧化度的影響,結果見表3。

表3 反應時間對氧化度的影響Fig.3 The effect of reaction time on oxidation degree

由表3可知,最佳反應時間為1 h。

2.4 體系pH值對氧化淀粉氧化度影響

淀粉乳質量分數為23%、氧化劑用量為3滴、反應溫度為50℃、反應時間1 h,考察體系p H值對氧化淀粉氧化度的影響,結果見表4。

表4 pH值對氧化度的影響Fig.4 The effect of pHvalue on oxidation degree

由表4可知,最佳的體系p H值為9～10。

2.5 反應溫度對氧化淀粉氧化度的影響

淀粉乳質量分數為23%、氧化劑用量為3滴、反應體系p H值為9、反應時間為1 h,考察反應溫度對氧化淀粉氧化度的影響,結果見表5。

表5 反應溫度對氧化度的影響Tab.5 The effect of reaction temperature on oxidation degree

由表5可知,最佳反應溫度為50℃。

2.6 討論

(1)制備氧化淀粉時,氧化反應終了用 HCl中和至中性,由于氧化淀粉羧基是弱酸,中性時約30%左右仍以羧酸鈉形式存在,脫灰處理的目的是將羧酸鈉轉化成羧酸。

(2)選擇稱樣量在5.000～0.5000 g范圍,保證Ca(Ac)2處理后平衡時的p H值能在6.5～6.7范圍內。

3 結論

以芋頭淀粉為原料、以30%過氧化氫為氧化劑,在堿性介質中制備了低氧化度的氧化芋頭淀粉。單因素實驗確定最佳反應條件為:淀粉乳質量分數23%, H2O2用量3滴、反應溫度50℃、反應時間1 h、p H值9～10,此條件下可制得氧化度(以羧基含量表示)為0.1295%的氧化芋頭淀粉。

[1] 張有松.變性淀粉生產與應用手冊[M].北京:中國輕工業出版社,2007:55-56.

[2] 范迎菊,陳艷麗.芋頭淀粉提取工藝及其性質的研究[J].山東農業科學,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

史美麗(1963-),女,山東棲霞人,教授,研究方向:天然產物及有機合成。E-mail:mlshi@qau.edu.cn。