一种淀粉醋酸酯的合成方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102399841 A (43)申请公布日 2012.04.04 CN 102399841 A *CN102399841A* (21)申请号 201110385824.1 (22)申请日 2011.11.29 C12P 19/04(2006.01) (71)申请人 山东轻工业学院 地址 250353 山东省济南市西部新城大学科 技园山东轻工业学院食品与生物工程 学院 (72)发明人 崔波 徐毅华 檀琮萍 曲静然 (74)专利代理机构 济南泉城专利商标事务所 37218 代理人 张贵宾 (54) 发明名称 一种淀粉醋酸酯的合成方法 (57) 摘要 本发明属于食品生物化工。

2、技术领域， 特别公 开了一种淀粉醋酸酯的合成方法。本发明酯化反 应是在一定温度下加入一定量的木薯淀粉和水， 加入适量脂肪酶， 搅拌均匀并加热至指定的温度 后， 缓慢加入醋酸酐， 反应一段时间， 再经过脱水、 洗涤、 烘干、 粉碎、 筛分得到淀粉醋酸酯产品。 本发 明方法具有酶法生产的条件温和、 绿色安全、 反应 效率高、 产品容易纯化等优点， 与其他制备低取代 度淀粉醋酸酯的方法相比， 具有反应效率高、 操作 简单、 产品取代度较大等优势。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 CN 102399840 A1/1。

3、 页 2 1. 一种淀粉醋酸酯的合成方法， 包括淀粉前处理和酯化反应， 其特征为， 主要包括如下 步骤 ：（1） 往淀粉干基中加入水， 加热使其吸水膨胀 ；（2） 往吸水膨胀后的淀粉中加水制成 淀粉乳， 加入占淀粉干基重量 0.31.5% 的脂肪酶和 19% 的醋酸酐， 在 2545下搅拌反应 1030min， 得到产品。 2. 根据权利要求 1 所述的淀粉醋酸酯的合成方法， 其特征在于 ： 步骤 （1） 中， 淀粉干基 与水的重量比为 3:10， 加热至 40使其吸水膨胀 20min。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的淀粉醋酸酯的合成方法， 其特征在于 ： 步骤 （2） 中， 往淀 粉。

4、乳中加入占淀粉干基重量 1.2% 的脂肪酶和 7% 的醋酸酐， 在 35下， 以 100200rpm 的速 度搅拌 15min。 4. 根据权利要求 1 或 2 所述的淀粉醋酸酯的合成方法， 其特征在于 ： 步骤 （2） 中， 所述 淀粉乳的浓度为 40%， 制备淀粉乳的水为蒸馏水。 5. 根据权利要求 1 或 2 所述的淀粉醋酸酯的合成方法， 其特征在于 ： 步骤 （2） 中， 产品 经过脱水、 洗涤、 烘干、 粉碎、 筛分， 其中烘干温度为 70以上。 6. 根据权利要求 1 或 2 所述的淀粉醋酸酯的合成方法， 其特征在于 ： 所述淀粉干基为 木薯淀粉。 权 利 要 求 书 CN 102。

5、399841 A CN 102399840 A1/4 页 3 一种淀粉醋酸酯的合成方法 0001 （一） 技术领域 本发明属于食品生物化工技术领域， 特别涉及一种淀粉醋酸酯的合成方法。 0002 （二） 背景技术 淀粉醋酸酯又名乙酰化淀粉， 是淀粉大分子中的羟基在一定条件下， 与醋酸或其 他醋酸衍生物发生反应得到的一种衍生物， 它是变性淀粉的一个重要类型。淀粉醋酸酯其 取代度 DS 的范围包括高、 中、 低三个种类。高度乙酰化的淀粉酯 , 其取代度为 2 3; 范 围在 0.3 1 的为中等取代度淀粉醋酸酯 ; 而低酯化淀粉是取代度从 0.01 0.2 的低 取代度衍生物。低取代度淀粉醋酸酯用。

6、途广， 成本低， 性能稳定， 更适合于商品化和用户需 要， 主要应用于食品工业， 具有糊化温度低、 粘度及透明度高、 不凝胶等特点 ； 高取代度淀粉 醋酸酯主要在生物可降解材料等领域应用， 成膜性好。淀粉醋酸酯易糊化 , 糊化温度降低 粘度性稳定, 溶液呈中性, 即使冷却也不形成凝胶, 凝沉性减弱, 不易老化, 成膜性较 好 , 膜的柔软性和延伸性也较好 , 糊的透明度得到改善 , 热稳定性和冷融稳定性有较大 提高 , 其综合性能得到了很大改善。美国食品药物管理局 (FDA) 法案规定， 乙酰基含量在 2.5以下的醋酸酯淀粉才可用在食品加工中。 0003 淀粉醋酸酯是一类重要的变性淀粉， 可生。

7、产出抗凝性、 透明度及其它使用性能均 好于原淀粉的产品。脂肪酶是一类具有多种催化能力的酶， 可以催化三酰甘油酯及其他一 些水不溶性酯类的水解、 醇解、 酯化、 转酯化及酯类的逆向合成反应。使用酶催化法与传统 的方法相比， 反应条件温和， 高效且得到的产品更纯。 目前已有很多关于具有水解脂肪作用 的脂肪酶促进酯合成的研究。 0004 在我国尚未有利用脂肪酶催化合成淀粉醋酸酯的报道。 目前制备低取代度淀粉醋 酸酯的方法主要是以氢氧化钠溶液为催化剂， 以醋酸酐为酯化剂， 在一定温度和 pH 的条件 下制备而得。 袁怀波 （2010） 等人以木薯淀粉为原料， 以冰醋酸和醋酸酐为酯化剂， 在加热条 件下。

8、， 干法快速制备醋酸酯化淀粉， 得到取代度达 0.076 的淀粉醋酸酯产品。快速干法制备 虽然反应时间短， 但反应温度高。林武滔 （2009） 等人以木薯淀粉为原料， 醋酸酐为乙酰化 试剂， NaOH 为催化剂， Na2SO4为膨胀抑制剂， 制备了低取代度木薯淀粉醋酸酯， 取代度 （DS） 可达0.0643。 变性淀粉的不同乙酰化程度， 使淀粉表现出不同的糊化特性， 并且使淀粉糊的 透明度也随其产生变化。 0005 淀粉醋酸酯现已应用于食品、 纺织、 造纸、 粘合剂等多部门中。在其他方面的应用 还有待同行共同努力去开拓推广， 醋酸酯淀粉作为一种成本较低的变性淀粉拥有很大的开 发潜力， 其前景是。

9、很广泛的。 0006 （三） 发明内容 本发明为了弥补现有技术的不足， 提供了一种反应效率高、 产品易纯化的淀粉醋 酸酯的合成方法。 0007 本发明是通过如下技术方案实现的 ： 一种淀粉醋酸酯的合成方法， 包括淀粉前处理和酯化反应， 主要包括如下步骤 ： （1） 往淀粉干基中加入水， 加热使其吸水膨胀 ； 说 明 书 CN 102399841 A CN 102399840 A2/4 页 4 （2） 往吸水膨胀后的淀粉中加水制成淀粉乳， 加入占淀粉干基重量 0.31.5% 的脂肪酶 和 19% 的醋酸酐， 在 2545下搅拌反应 1030min， 得到产品。 0008 由于淀粉微溶于水， 晶体。

10、结构致密， 醋酸酐很难进入颗粒内部， 难以发生反应， 所 以对淀粉进行前处理， 使其吸水膨胀之后空间结构变得蓬松， 有利于反应的进行 ； 酯化反应 以水为反应介质， 利用脂肪酶催化酯化反应。 0009 本发明的更优方案为 ： 步骤 （1） 中， 淀粉干基与水的重量比为 3:10， 加热至 40使其吸水膨胀 20min ； 经过试 验确定， 淀粉在 40吸水膨胀 20min 后， 后期获得的产物取代度值和反应效率最大。 0010 步骤 （2） 中， 往淀粉乳中加入占淀粉干基重量 1.2% 的脂肪酶和 7% 的醋酸酐， 在 35下， 以 100200rpm 的速度搅拌 15min。 0011 在一。

11、定的反应时间内， 酶添加量控制了酯合成反应产率和取代度 ； 在一定酶浓度 范围内， 酶浓度的增加会使产物取代度增大， 当酶浓度提高到一定程度后， 再增加其浓度， 反应转化率也不再有明显提高 ； 本发明中催化剂脂肪酶添加量为淀粉干基的 0.3%-1.5%， 优选 1.2%。 0012 酯化反应中醋酸酐的添加量为淀粉干基的 1%-9%， 试验发现其添加量为 7% 时产品 的取代度达到最大值。 0013 酯化反应过程通过搅拌增加酶与底物间的接触， 搅拌速度为 100200rpm。 0014 温度是酶促反应的一个重要的影响因素， 反应温度对淀粉酯化反应的影响是比较 复杂的。随着温度的升高， 分子扩散加。

12、快， 有利于提高脂肪酶酯化反应的速率。本发明反应 温度由 25增加到 45， 当反应温度从 25增加到 35时反应效率和取代度都很有明显 的增加， 之后随着温度的增加反而下降， 因此优选反应温度为 35。 0015 反应时间的确定 ： 实验中采用的反应时间为 ： 10min、 15 min、 20 min、 25 min， 30min， 结果发现在 15min 时出现最大取代度值， 因此优选反应时间为 15min。 0016 步骤 （2） 中， 所述淀粉乳的浓度为 40%， 制备淀粉乳的水为蒸馏水。 0017 步骤 （2） 中， 产品经过脱水、 洗涤、 烘干、 粉碎、 筛分， 其中烘干温度为 。

13、70以上。将 上述酯化完的反应液经过脱水、 洗涤、 烘干、 粉碎、 筛分得到淀粉醋酸酯产品 ； 因为本发明采 用脂肪酶催化合成淀粉醋酸酯， 应在 70以上温度下烘干产品以使酶失活。 0018 所述淀粉干基为木薯淀粉。 0019 目前合成醋酸酯淀粉时所用的原淀粉多数都是玉米淀粉， 小麦淀粉， 马铃薯淀粉 等 ； 制备方法也很多， 主要的酯化剂有 4 种 ： 醋酸酐、 醋酸、 醋酸乙烯酯、 乙烯酮， 不同原料和 方法所生产的产品其性能具有一定的差别。 0020 在单因素实验的基础上， 设计四因素三水平响应面分析实验， 因素和水平如下表 所示， 优化出脂肪酶催化合成淀粉醋酸酯的最佳工艺条件 ： 淀粉。

14、乳浓度为 40%， 醋酸酐添加 量为7% （淀粉干基） ， 脂肪酶加入量为1.2% （淀粉干基） ， 反应温度为35， 反应时间为15min， 取代度可达到 0.1187。 说 明 书 CN 102399841 A CN 102399840 A3/4 页 5 0021 本发明可以大大提高产物的反应效率和成本， 淀粉醋酸酯的取代度达到约 0.1187。 0022 本发明方法具有酶法生产的条件温和、 绿色安全、 反应效率高、 产品容易纯化等优 点， 与其他制备低取代度淀粉醋酸酯的方法相比， 具有反应效率高、 操作简单、 产品取代度 较大等优势。 0023 （四） 具体实施方式 实施例 1 ： （1。

15、） 淀粉前处理 称取 60g 淀粉放入 200ml 水中， 40吸水膨胀 20 分钟， 过滤。 0024 （2） 酯化反应 向处理后的淀粉中加入 90ml 水配制成 40% 的淀粉乳， 然后加入脂 肪酶 0.36g， 加热至 30恒温， 醋酸酐加入量 5%， 30恒温水浴搅拌反应 10min， 搅拌速度 150rpm， 得到淀粉醋酸酯， 经测定淀粉醋酸酯取代度达到 0.0302。 0025 实施例 2 ： （1） 淀粉前处理 称取 60g 淀粉放入 200ml 水中， 40吸水膨胀 20 分钟， 过滤。 0026 （2） 酯化反应 向处理后的淀粉中加入 90ml 水配制成 40% 的淀粉乳， 。

16、然后加入脂 肪酶 0.54g， 加热至 40恒温， 醋酸酐加入量 9%， 40恒温水浴搅拌反应 10min， 搅拌速度 150rpm， 得到淀粉醋酸酯， 经测定淀粉醋酸酯取代度达到 0.0426。 0027 实施例 3 ： （1） 淀粉前处理 称取 60g 淀粉放入 200ml 水中， 40吸水膨胀 20 分钟， 过滤。 0028 （2） 酯化反应 向处理后的淀粉中加入 90ml 水配制成 40% 的淀粉乳， 然后加入脂 肪酶 0.36g， 加热至 35恒温， 醋酸酐加入量 9%， 35恒温水浴搅拌反应 15min， 搅拌速度 150rpm， 得到淀粉醋酸酯， 经测定淀粉醋酸酯取代度达到 0.。

17、0733。 0029 实施例 4 ： （1） 淀粉前处理 称取 60g 淀粉放入 200ml 水中， 40吸水膨胀 20 分钟， 过滤。 0030 （2） 酯化反应 向处理后的淀粉中加入 90ml 水配制成 40% 的淀粉乳， 然后加入脂 肪酶 0.72g， 加热至 30恒温， 醋酸酐加入量 9%， 30恒温水浴搅拌反应 20min， 搅拌速度 150rpm， 得到淀粉醋酸酯， 经测定淀粉醋酸酯取代度达到 0.0861。 0031 实施例 5 ： （1） 淀粉前处理 称取 60g 淀粉放入 200ml 水中， 40吸水膨胀 20 分钟， 过滤。 0032 （2） 酯化反应 向处理后的淀粉中加入。

18、 90ml 水配制成 40% 的淀粉乳， 然后加入 脂肪酶 0.72g， 加热至 40恒温， 醋酸酐用量 5%， 40恒温水浴搅拌反应 15min， 搅拌速度 说 明 书 CN 102399841 A CN 102399840 A4/4 页 6 150rpm， 得到淀粉醋酸酯， 经测定淀粉醋酸酯取代度达到 0.1。 0033 实施例 6 ： （1） 淀粉前处理 称取 60g 淀粉放入 200ml 水中， 40吸水膨胀 20 分钟， 过滤。 0034 （2） 酯化反应 向处理后的淀粉中加入 90ml 水配制成 40% 的淀粉乳， 然后加入 脂肪酶 0.72g， 加热至 35恒温， 醋酸酐用量 7%， 35恒温水浴搅拌反应 15min， 搅拌速度 150rpm， 得到淀粉醋酸酯， 经测定淀粉醋酸酯取代度达到 0.1187。 说 明 书 CN 102399841 A 。