高粘度羧甲基淀粉的制备研究:
高粘度羧甲基淀粉的制备研究,羧甲基淀粉是一种阴离子淀粉醚，往往以羧甲 基淀粉钠盐的形式存在|1]。由于羧甲基淀粉具有粘 度高、稳定性好、冷水即可溶等特点|21，而被广泛应用 于食品、医药、纺织、造纸、石油钻井等工业|3~61。羧 甲基淀粉的诸多用途都与粘度有关|7]，所以对其粘度 进行测定和研宄也成为一项重要内容|8~101。高粘度 羧甲基淀粉由于其粘度高、退浆容易，被广泛应用在 印花过程中|U|;由于其粘结性强、保水性好而被广泛 应用在造纸涂布粘合和施胶中|121;由于其增稠、增粘 性好而被应用于食品工业中|1]。制备羧甲基淀粉，主 要采用干法、湿法和醇法三种。采用干法反应，试剂 很难渗透到颗粒内部，因此，产生的取代度和粘度不 高；采用湿法反应，水分含量太多，反应过程中淀粉 容易发生糊化，很难制得高取代度高粘度的产品i131。 本实验吸收了干法和湿法的优点，在甲醇与水的非 均相体系中，采用二次加碱法制备羧甲基淀粉，所得 产品粘度较高。在单因素实验的基础上，选取对羧 甲基淀粉粘度影响较大的因素水平作响应面分析， 并获得制备高粘度羧甲基淀粉所需的最佳条件.
玉米淀粉诸城兴贸玉米开发有限公司；一氯 乙酸、氢氧化钠、盐酸、甲醇、硝酸银均为分析纯。
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1.2实验方法
1.21 高粘度羧甲基淀粉的制备称取25g淀粉 (干基），加入三口烧瓶中，然后加入一定量甲醇，在 35°C的水浴中搅拌混合。取一定浓度的NaOH溶液， 缓慢滴入三口瓶碱化处理1h〇称取17.5g的一氯乙 酸（与淀粉的摩尔比为1.2:1)，用NaOH等摩尔比中 和后，将所制的一氯乙酸钠加入反应体系，反应温度 为55°C左右，然后将余下的碱缓慢加入反应体系，醚 化反应3h左右。将反应所得产品转移至烧杯中，中 和至rH7.0左右，然后用80%甲醇溶液洗涤至无氯 离子，用无水甲醇沉淀，抽滤后于50°C下烘干，即得
Science and Technology of Food Industry
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浓
广品。
1.2.2淀粉水分的测定参照国标12087- 89。
1.2.3粘度的测定参照国标12098- 89。将羧甲基 淀粉样品配成2%的淀粉溶液，用NDJ- 8S型旋转式 粘度计在25°C条件下进行测定。
2结果与分析
2.1 —氯乙酸（一氯乙酸纳）用量和碱化时氢氧化 钠用量的交互作用对粘度的影响
由图1可以得知：当一氯乙酸（一氯乙酸钠）用 量一定时，随着氢氧化钠的增加，活性中心增加，其 生成淀粉钠盐的量开始增加，当与一氯乙酸钠反应 时，能生成较多的羧甲基淀粉钠，粘度上升；但当增 加到一定程度后，由于活性中心太多，产生竞争效 应，或者由于碱的量太多，造成副反应增加，最后粘 度下降。当氢氧化钠用量一定时，随着一氯乙酸（一 氯乙酸钠）的增加，生成的羧甲基淀粉钠增多，粘度 增加；但当量太多时，副反应加剧，取代度降低，粘度 降低。
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图2甲醇与氢氧化钠的交互作用对粘度的影响 nCm2C00H/nAGU 为 1.2 nNaOH/nAGU (醚化时）为 0J 反应温度为55°C，反应时间为31，vCH30H /wAGU为3
度的升高，粘度先上升后下降，这是由于温度的上升 有利于反应的进行；高粘度羧甲基淀粉的制备研究,但温度太高时，淀粉发生局部凝 胶化，使得反应难以进行，取代度有可能会上升，但 取代不均匀，并且有时会发生热降解，粘度下降。
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图3温度和一氯乙酸的交互作用对粘度的影响
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nNaOH /nAGU (碱化时）为 07, nN iDH /nAGU (醚化时）为（U
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A: nNaOH/nAGU<«化时>
反应时间为3h vCH3OH/wAGU为3甲醇浓度为725%
图1 一氯乙酸和氢氧化钠的交互作用对粘度的影响 nN a»H /nAGU (醚化时）为（U反应温度为55C， 反应时间为3h vCH3OH/wAGU为3甲醇浓度为72 5%
2.2甲醇浓度与碱化时氢氧化钠用量的交互作用对 粘度的影响
由图2可以得知：当甲醇浓度一定时，随着碱化 时氢氧化钠用量的增加，碱化充分，生成的羧甲基淀 粉钠增加，粘度上升；但碱量太多时，活性中心太多， 不宜生成淀粉钠，并且副反应加剧，粘度下降。当氢 氧化钠用量一定时，随着甲醇浓度的增加，粘度上 升，这是由于当甲醇浓度比较低时，水分含量较高， 在比较高的温度下，反应时易造成淀粉部分凝胶化， 不利于反应的持续进行，有时还会结块，生成的羧甲 基淀粉钠有可能会增多，但不均匀，会造成粘度下 降；当达到最高点后继续增加甲醇浓度，会使得水分 不易携带药品进入淀粉分子内部，造成反应进行缓 慢或反应仅仅在表面进行，所以粘度降低。
2.3反应温度和一氯乙酸（一氯乙酸钠）用量的交 互作用对粘度的影响
由图3可以得知：当温度一定时，随着一氯乙酸 (一氯乙酸钠）用量的增加，粘度呈现先上升后下降 的趋势，这是由于生成的一氯乙酸钠的量增加时，与 淀粉钠的碰撞机率增加，取代度增加，粘度上升；当 一氯乙酸（一氯乙酸钠）量太多时会造成副反应加 剧，消耗较多的氢氧化钠，也破坏了碱性环境，粘度 下降。当一氯乙酸（一氯乙酸钠）量固定时，随着温
2.4甲醇用量和反应温度的交互作用对粘度的影响
由图4可以得知：在甲醇和温度交互作用时，反 应温度对产品的粘度有较大的影响；在同一个温度， 随着甲醇用量的增加，粘度虽然也呈先增大后减小 的趋势，但趋势不太明显，总体来说，甲醇的用量对 淀粉粘度的影响相对较小。
图4甲醇和温度的交互作用对粘度的影响 nNiDH/nAGU (碱化时）为 07, nCm2COOH/nAGU 为 14 nNiDH/nAGU (醚化时）为（U反应时间为3H 甲醇浓度为725%
2.5甲醇浓度和反应时间的交互作用对粘度的影响
由图5可以得知：当甲醇浓度一定时，反应随着 时间的延长会越来越充分；高粘度羧甲基淀粉的制备研究,但当时间继续延长时，会 造成产品的水解，粘度下降，特别是在甲醇浓度较小 时，含水量比较高，粘度下降更快。当反应时间一定 时，随着甲醇浓度的增加，粘度上升，这是由于甲醇 浓度比较低时，水分含量比较高，反应时易造成淀粉 部分凝胶化，不利于反应的持续进行，造成粘度下 降；当达到最高点后继续增加甲醇浓度，会使得水分
Vol 2 9, No 03, 2008
不易携带药品进入淀粉分子内部，造成反应进行缓 慢或反应仅仅在表面进行，所以粘度会降低。
nNaOH/nAGU (碱化时）为 0.7, nCm2COOH/nAGU 为 14
nINiDH/nAGU (醚化时）为（U反应温度为55°C
2.6反应温度和反应时间的交互作用对粘度的影响
由图6可以得知：当反应温度一定时，反应随着 时间的延长会越来越充分；但当时间继续延长时，会 造成产品的降解，粘度下降，当温度较高时，还会发 生凝胶，并且因凝胶化而结成的小块会越来越大，不 仅不利于洗涤，也不利于烘干。当反应时间一定时， 随着温度的增加，粘度会上升；但温度较高时，会因 凝胶化而中止反应。
图6温度和时间的交互作用对粘度的影响 nNaOH/nAGU (碱化时）为 0.7 nCCH2COOH/nAGU 为 1.2» nN/nAGU (醚化时）为 0.3 vCH3OH /wAGU 为 3
甲醇浓度为72 5%
2.7最佳实验条件的确定
通过design expert软件建立数学模型，得出高粘 度羧甲基淀粉的实验条件为：nN aCH /nAGU (碱化时） 为 0.69 nCm2GOOH/nAGU 为 0.93 nN aOH /nAGU (醚化时）为0.26反应温度为56°C，反应时间为 2.8坎 vCH3〇H/wAGU 为 2.7 甲醇浓度为 78.7%。
3结论
以玉米淀粉为原料,通过响应面分析获得具有高 粘度羧甲基淀粉的条件为：nNaOH /nAGU(碱化时）.
[15] 李志远，蔡颖荷，等.哈密瓜片干燥特性研究[J].食品 机械，2005 22(4): 32〜34.
[16]娄锦培，刘志金.真空冷冻干燥哈密瓜试验研究[J].
0.69 nCCH2COOH /nAGU 为 0.93 nNaOH /nAGU (醚化时）为0.26反应温度为56°C，高粘度羧甲基淀粉的制备研究,反应时间为 2. 8h vCH3OH/wAGU 为 2.7 甲醇浓度为 78.7%。经
反应，制得的羧甲基淀粉的粘度（浓度为2%)为 21760nPa* 。
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