压热体系协同相转移催化淀粉颗粒疏水改性构效关系研究

疏水性淀粉在食品、医药和日用化工等高附加值领域具有广泛应用，但如何高效、均一地在淀粉颗粒中接入目标基团是目前困扰其深入应用的瓶颈问题。项目基于淀粉颗粒固液非均相疏水改性取代基团集中分布在颗粒表面和无定形区，导致产物稳定性和疏水性不足等实际问题。研究淀粉颗粒在压热环境协同相转移催化疏水改性反应活性和基团分布的变化规律，并着重探讨疏水基团在淀粉颗粒不同聚集态结构层次的分布规律与产物的理化特性，揭示压热环境相转移催化调控淀粉反应效率和取代基团均匀分布的内在机制，建立淀粉颗粒聚集态结构变化与可及度变化、基团分布与疏水淀粉理化性质之间的内在联系，从分子结构尺度彻底解决疏水淀粉稳定性和疏水性不足等关键问题，为获得高反应效率和反应均一性的疏水性淀粉提供理论依据和指导。

以玉米淀粉和马铃薯淀粉为研究对象，针对目前淀粉疏水改性反应效率低、取代基团分布不均等问题。研究了不同条件（如：超声，热液预处理，相转移催化剂, 均质等）对淀粉颗粒聚集态结构和淀粉疏水改性反应效率的影响。利用激光共聚焦显微镜(CLSM)；红外光谱（FT-IR)；表面糊化，酸解等现代分析测试手段，考查变性淀粉取代基团的分布情况，并建立疏水淀粉结构和功能之间的构效关系。.研究OS基团在A-，B-晶型淀粉中的分布情况，选取相近取代度的玉米及马铃薯淀粉酯。通过CLSM可知，OS基团在玉米淀粉酯颗粒中的分布较马铃薯淀粉酯均匀。对表面糊化后剩余颗粒进行取代度及FT-IR检测发现，经50%表面糊化后，玉米淀粉酯的取代度变化小于马铃薯淀粉酯, 且其剩余颗粒的特征吸收峰强度高于马铃薯淀粉酯剩余颗粒。证实OS基团在玉米淀粉酯中的分布较马铃薯淀粉酯均匀。.研究热液预处理对淀粉疏水改性的影响。当预处理温度为60℃时，疏水淀粉的取代度 (DS)从0.0168增加到0.0186。通过FT-IR和CLSM的研究，证实经过OSA处理后，原淀粉中引入了辛烯基琥珀酸基团。随着预处理温度升高，淀粉颗粒内部荧光反应变强，且糊的热稳定性和沉凝性提高。.在疏水淀粉的制备过程中引入超声场，研究发现，当超声功率为500w时DS为0.02145，反应时间由对照样的6.5h缩短到1.5h。超声制备的淀粉酯荧光分布较对照样均匀，说明超声促使OSA进入淀粉内部反应。对酸解OS-Starch进行取代度及FT-IR检测发现，超声制备的OS-Starch的取代位置可能进入结晶区。.研究催化剂对淀粉疏水改性的影响，选取了四种不同的催化剂。研究表明：当反应加入脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)时，疏水性淀粉的DS达到最大值，为0.0195。进一步研究表明, AEO可以与金属阳离子络合。反应中，部分NaOH与AEO形成络合物。络合物与淀粉的氧负离子结合后，一起进入到油相与OSA发生反应后释放到水相中，继续循环反应。.研究高速剪切均质对淀粉及其疏水改性的的影响。结果表明，随着剪切转速的增加，淀粉热稳定性和凝沉性都得到改善。高速剪切均质提高淀粉疏水酯化改性的反应效率，当转速为10000 r/min, DS从0.0182提高到0.0202。