一種脂肪酸淀粉酯的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種脂肪酸淀粉酯的制備方法。該方法先將烘干的淀粉原料加入到離子液體1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽中，在氮氣保護下，100～140℃恒溫攪，冷卻后加入無水乙醇進行洗滌、離心，去除上清液，得到的沉淀物在干燥。然后將烘干的沉淀物加入1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽中，在氮氣保護下，加入脂肪酶、脂肪酸，反應1～5h，反應結束，待溶液冷卻后加入無水乙醇進行洗滌、離心，去除上清液，得到的沉淀物在35～50℃下干燥40～48h，得脂肪酸淀粉酯。本發明專利技術的產品附加值高、無刺激性、易降解，具有良好的熱塑性和疏水性等優良性能，可廣泛應用于食品、紡織、醫藥、日用化學品等領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及變性淀粉的生產方法，特別是涉及脂肪酸淀粉酯的制備方法，具體涉及將離子液體作為淀粉溶解和合成反應的介質，采用脂肪酶催化淀粉與脂肪酸反應得到脂肪酸淀粉酯的生產方法。
技術介紹
淀粉是可再生、可降解的生物高分子多聚物，已成為一種理想的工業原料。但是隨著工業生產技術的發展，原淀粉越來越不能滿足眾多工業領域產品性質的需求，因此有必要根據淀粉的結構及理化性能進行變性處理，使之符合應用要求。淀粉分子本身是親水性高分子，如果向淀粉分子鏈骨架上引入具有疏水性質的疏水化基團，可使淀粉分子具有“雙 親結構”，這樣一類典型的親水主干-疏水支鏈型高分子，具有許多新的獨特性能，如顯著的增粘性、耐溫耐鹽性、結構穩定、生物相容性好、良好的乳化性等。這些優良性質賦予該類產品具有廣闊的應用前景。長碳鏈脂肪酸淀粉酯就是這類具有“雙親結構”的重要類型。目前制備脂肪酸淀粉酯的方法主要包括非均相法和均相法。非均相法中淀粉通常以顆粒形態參加反應，反應需要消耗大量酯化試劑，產物取代度難以控制，產物的均一性不好。而傳統均相反應制備脂肪酸淀粉酯的溶劑，通常為有機溶劑如二甲基亞砜、N，N-二甲基甲酰胺等。這些有機溶劑具有毒性、強揮發性、不易回收等缺點。為解決傳統的易揮發性有機溶劑給環境所造成的污染，一直以來科研工作者都在不斷尋找無公害、對環境友好的綠色溶劑來代替傳統有機溶劑。離子液體就是在這種情況下孕育而生的，它的出現可以說是一種變革，作為淀粉改性的溶劑，它擁有傳統有機溶劑無法比擬的優點。如(1)液態溫度范圍寬，從低于或接近室溫到300°C以上，且具有良好的理化穩定性；(2)蒸汽壓低，本身無毒，不易揮發；(3) —些離子液體對淀粉表現出良好的溶解能力。離子液體作為一種新的淀粉溶劑，為淀粉的改性提供了新的綠色溶劑。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對目前長碳鏈脂肪酸淀粉酯傳統均相法及非均相法合成過程中存在的問題，提供一種對環境友好、生產效率高、產品質量好脂肪酸淀粉酯的制備方法。本專利技術使用新型綠色溶劑離子液體，對淀粉顆粒先進行溶解，破壞其結晶結構，再采用脂肪酶催化酯化反應，提高酯化試劑在淀粉分子中分布的均勻性，同時提高催化反應效率。本專利技術的目的通過如下技術方案實現，其特征在于包括如下步驟(I)將淀粉原料在50 70°C烘干；(2)用離子液體1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽將步驟(I)所得烘干后的淀粉配成質量百分比濃度為5 10%的淀粉乳，在氮氣保護下，100 140°C恒溫攪拌0. 5 3h ;(3)將步驟(2)所得到的淀粉乳冷卻，加入無水乙醇洗滌，離心，去除上清液，得到的沉淀物在35 50°C下干燥40 48h，獲得溶解的淀粉；(4)用1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽將步驟(3)所得的淀粉配成質量百分比濃度為5 10%的淀粉乳，在氮氣保護下，50 80°C恒溫攪拌，加入脂肪酶和脂肪酸，反應I 5h;脂肪酶用量為淀粉干基質量的3 15%，脂肪酸與淀粉的摩爾比1:1 1: 5;(5)將步驟(4)所得到的溶液冷卻，加入無水乙醇洗滌，離心，去除上清液，得到的沉淀物在35 50°C下干燥40 48h，即獲得脂肪酸淀粉酯。 為進一步實現本專利技術目的，所述淀粉原料優選為馬鈴薯淀粉、木薯淀粉或玉米淀粉。所述玉米淀粉優選為高直鏈玉米淀粉V或高直鏈玉米淀粉VII。所述烘干是指控制淀粉水分質量含量低于3%。步驟(3)所述無水乙醇洗滌是用無水乙醇洗滌至沉淀物不含離子液體1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽。所述步驟(4)脂肪酸為月桂酸、肉豆蘧酸、棕櫚酸或硬脂酸。所述步驟(4)脂肪酶來源于Candida rugosa。步驟(5)所述無水乙醇洗滌是用無水乙醇洗滌至沉淀物不含離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽和脂肪酸。本專利技術與現有技術相比，具有如下優點和有益效果1、本專利技術使用兩種離子液體取代傳統有機溶劑作為溶劑，溶劑安全無毒，無蒸汽壓，操作過程中無擴散，回收方便，對操作人員無健康威脅，對環境無污染。2、本專利技術使用的離子液體1- 丁基-3-甲基咪唑氯鹽在高溫下能破壞淀粉結晶結構，有效溶解淀粉，擴大后續酯化過程中淀粉與反應試劑的接觸面積，提高了反應效率，增強了取代基團在淀粉顆粒中的分布均勻性，降低了成本。3、本專利技術使用的離子液體1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽能較好的保持脂肪酶的分子結構，維持脂肪酶的催化活性，所需酯化反應條件溫和，設備要求不高。4、本專利技術具有綠色安全、生產效率高、產品質量高等優點，具有重要的社會效益和經濟效益。附圖說明圖1為本專利技術相關原淀粉及各實施實例中脂肪酸淀粉酯的紅外光譜圖。具體實施例方式為更好地理解本專利技術，下面結合實施例對本專利技術做進一步地說明，專利技術人對通過深入研究和試驗，已經有許多成功的實施例，下面列舉六個具體的實施例，但本專利技術要求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。實施例1第一步將高直鏈玉米淀粉VII (國民淀粉化學有限公司)在50°C烘干至水分含量低于3% ；第二步用離子液體1- 丁基-3-甲基咪唑氯鹽將第一步所得烘干后的淀粉配成質量百分比為5%的淀粉乳，在氮氣保護下，140°C恒溫加熱攪拌0. 5h ；第三步將所得溶液冷卻至室溫，加入無水乙醇洗滌，離心，去除上清液，得到的沉淀物在35°C下干燥48h，獲得溶解的淀粉；第四步將得到的溶解淀粉加入1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽中，配成質量百分比濃度為5%的淀粉乳，在氮氣保護下，80°C恒溫攪拌，加入脂肪酶(Candida rugosalipase, Type VII, Sigma-Aldrich公司)、硬脂酸,反應Ih ;脂肪酶用量為淀粉干基質量的3%，硬脂酸與淀粉的摩爾比1:1。第五步將所得到的溶液冷卻到室溫，加入無水乙醇進行洗滌、離心，去除上清液，得到的沉淀物在40°C下干燥48h，即獲得硬脂酸淀粉酯。經酸堿滴定法檢測，所得硬脂酸淀粉酯的取代度DS為0.041。酸堿滴定法為酯化淀粉取代度測定的通用方法，當脂肪酸淀粉酯的取代度達到或 高于0.1左右時，通過紅外光譜法可測得其分子結構上的改變，主要表現為在1745CHT1左右出現一個新的吸收峰，該峰的出現證明淀粉分子發生酯化反應，形成了脂肪酸淀粉酯。脂肪酸淀粉酯取代度測定方法-酸堿滴定法的具體測試方法為準確稱取干基樣品約Ig (M)，置于250mL碘量瓶中，加入50mL水混合，加3滴lg/100mL酚酞指示劑，然后用0. lmol/L NaOH溶液滴定至微紅，不消失為終點，再加20mL0. 5mol/L NaOH溶液，蓋上塞子，攪拌4h，進行解離作用，用洗瓶沖洗碘量瓶的塞子及瓶壁，用0. 5mol/L HCl標準溶液滴定至紅色消失為終點，記錄滴定消耗體積V，同時做空白試驗，記錄滴定消耗體積V。。DS = 162C (V0-V)/1000M式中C為鹽酸標準溶液濃度(mol/L)，Vtl與V分別為空白消耗體積與樣品滴定消耗體積(mL)，M為樣品質量(g)。實施例2第一步將高直鏈玉米淀粉V (國民淀粉化學有限公司)在60°C烘干至水分含量低于3 % ；第二步用離子液體1- 丁基-3-甲基咪唑氯鹽將第一步所得淀粉配成質量百分比為8%的淀粉乳，在氮氣保護下，130°C恒溫加熱攪拌lh。第三步將所得溶液冷卻至室溫，加入無水乙醇洗滌，離心，去除上清液，得到的沉淀物本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種脂肪酸淀粉酯的制備方法，其特征在于包括如下步驟：(1)將淀粉原料在50～70℃烘干；(2)用離子液體1?丁基?3?甲基咪唑氯鹽將步驟(1)所得烘干后的淀粉配成質量百分比濃度為5～10％的淀粉乳，在氮氣保護下，100～140℃恒溫攪拌0.5～3h；(3)將步驟(2)所得到的淀粉乳冷卻，加入無水乙醇洗滌，離心，去除上清液，得到的沉淀物在35～50℃下干燥40～48h，獲得溶解的淀粉；(4)用1?丁基?3?甲基咪唑四氟硼酸鹽將步驟(3)所得的淀粉配成質量百分比濃度為5～10％的淀粉乳，在氮氣保護下，50～80℃恒溫攪拌，加入脂肪酶和脂肪酸，反應1～5h；脂肪酶用量為淀粉干基質量的3～15％，脂肪酸與淀粉的摩爾比1∶1～1∶5；(5)將步驟(4)所得到的溶液冷卻，加入無水乙醇洗滌，離心，去除上清液，得到的沉淀物在35～50℃下干燥40～48h，即獲得脂肪酸淀粉酯。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅志剛，盧旋旋，扶雄，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：