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您当前位置:创联食用胶网 » 行业快讯 » 长链脂肪酸淀粉酯的理化性质及合成方法

  • 长链脂肪酸淀粉酯的理化性质及合成方法
  • 来源:网络        2020-01-28         3602
【摘要】

长链脂肪酸淀粉酯具有特殊的热塑性、疏水性、乳化性和可生物降解性。其溶解性受很多因素影响:脂肪酰基的量、淀粉的降解性、淀粉酯的聚合度、淀粉的类型、溶剂的性质以及温度等。长链脂肪酸淀粉酯的合成方法按加工条件的不同可分为有机溶剂法、水媒法、熔融法。按酯化剂的不同,长链脂肪酸淀粉酯的合成方法还可分为酸法、氯法和交换法。

长链脂肪酸淀粉酯,一般指脂肪链在C8以上的脂肪酸淀粉脂,是变性淀粉的一种重要类型。长链脂肪酸淀粉酯具有特殊的热塑性、疏水性、乳化性和可生物降解性。

淀粉

长链脂肪酸淀粉酯的理化性质

一般情况下,长链脂肪酸淀粉酯外观仍同原淀粉相似,多呈白色或微黄色粉状。其溶解性受很多因素影响:脂肪酰基的量、淀粉的降解性、淀粉酯的聚合度、淀粉的类型、溶剂的性质以及温度等。

长链脂肪酸淀粉酯的吸水能力和持水时间均劣于原淀粉,而且随链长度的增加其吸水量减少,这是由于短脂肪链不能将淀粉分子上的羟基有效地包围,致使其亲水性强于长链的长链脂肪酸淀粉酯。

高取代长链脂肪酸淀粉酯一般只有一个可测定的玻璃转化温度(Tg),并且Tg随脂肪酸链长增加而降低,熔融温度(Tm)下降甚全完全消失。长链脂肪酸淀粉酯热稳定性较原淀粉要好,并且随碳链长度和取代度的增加而提高,最高分解温度可达330℃以上。

长脂肪链有内增塑作用,由于大量塑性脂肪链的引入,高取代的长链脂肪酸淀粉酯表现为抗张强度差而膜断裂伸长率较高,且长链脂肪酸淀粉酯膜的断裂伸长率还会随脂肪链的长度和取代度的增加而增加,但它的抗张强度则会降低。

长链脂肪酸淀粉酯的合成方法

长链脂肪酸淀粉酯的合成方法按加工条件的不同可分为有机溶剂法、水媒法、熔融法。

有机溶剂法

以惰性有机溶剂(N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、甲苯等)作为反应介质,在碱性催化剂作用下实现均相反应,可以制各取代度不同的长链脂肪酸淀粉酯。由于使用了有毒的有机溶剂,制备的产品在应用时受到一定的限制。

熔融法

在高温高压下使淀粉与酯化剂直接反应,此法的优点是虽反应速度较快,但工艺条件不易控制,且产品的成本较高。

水媒法

在水中使脂眆酸甲酯和淀粉混合均匀,然后升温,不断将水蒸除,以利于淀粉酯的生成。该法虽不使用有机溶剂,成本最低,但对反应物有特殊要求,只适用于脂肪酸甲酯与淀粉的反应。

按酯化剂的不同,长链脂肪酸淀粉酯的合成方法还可分为酸法、氯法和交换法。

酸酐法

以脂肪酸酐为酯化剂时,在碱性催化剂作用下,酸酐键被打开,其中一端以酯键与淀粉分子中羟基相结合,另一端则产生一个羧酸,整个反应体系的pH值随反应的进行而下降。在反应过程中需不断加入碱液中和产生的羧酸,以维持反应体系的碱性环境,使反应向有利于酯化反应的方向进行。

酰氯法

脂肪酰氯可以在有机溶剂中以吡啶为催化剂直接与淀粉的羟基进行反应。由于长链脂肪酸结构的影响,其他形式的脂化剂不易与淀粉发生酯化反应,通过该法可以制备取代度较高的长链脂肪酸淀粉酯。

酯交换法

酯交换法使用接近于天然的脂肪酸中为酯化剂,在碱性条件下,由脂肪酸甲酯和淀粉生成长链脂肪酸淀粉酯的反应是杀核取代反应,可以看出,为使反应持续进行,必须增加催化剂与淀粉的碰撞概率,使生成的活性中心ST-O-增加。淀粉经过酸水解形成水解淀粉后,分子链变短,但淀粉的结晶结构并未完全破坏,分子内、分子间的氢键依然存在,催化剂难以进入结晶区。只有使淀粉充分溶胀后,催化剂、酯化剂才能够与淀粉分子接触,实现酯化反应。

其他方法

有人直接将硬脂酸和淀粉混合,在酸性条件下使淀粉部分水解后,高温、高压下反应一定时间,制备了硬脂酸淀粉酯,但是取代度相对较低。

表征方法

长链脂肪酸淀粉酯的各种性质取决于取代度、脂肪链饱和度与碳链长度及直链/支链淀粉之比(Ap/Am)等。目前测定取代度的方法主要采用元素分析法、高分辨核磁共振方法。元素分析法是通过测定样品中C、O等元素的百分含量,然后与各理论取代度的样品中C的含量进行对照,以确定样品的取代度。

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参考文献

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