作者：唐洪波 孫敏 李艷平 董四清 單位：沈陽工業大學理學院  沈陽航空航天大學圖書館

結果與分析

1反應時間對交聯乙酰化葛根淀粉取代度的影響反應時間對交聯乙酰化葛根淀粉取代度的影響如圖1所示。反應條件：反應溫度30℃，pH8.5，醋酸酐用量6%(占干交聯葛根淀粉質量，以下均同)。由圖1可見，當反應時間小于60min時，隨著反應時間增加，交聯乙酰化葛根淀粉取代度增加；當反應時間大于60min時，隨著反應時間增加，交聯乙酰化葛根淀粉取代度略有降低。這說明乙酰基在堿性條件下，易于從淀粉分子上脫落。因此，較適宜反應時間為60min。

2反應溫度對交聯乙酰化葛根淀粉取代度的影響反應溫度對交聯乙酰化葛根淀粉取代度的影響如圖2所示。反應條件：反應時間60min，pH8.5，醋酸酐用量6%。由圖2可見，反應溫度對交聯葛根淀粉乙酰化反應影響小于反應時間的影響。當反應溫度小于30℃時，交聯乙酰化葛根淀粉取代度隨著反應溫度增加而增加；當反應溫度大于30℃時，交聯乙酰化葛根淀粉取代度隨著反應溫度增加而降低。其原因可解釋為：體系溫度升高，分子熱運動加快，有利于交聯葛根淀粉乙酰化反應，但體系溫度升高會使體系乳液黏度因淀粉顆粒膨脹而增加，同時增加了醋酸酐副反應，其結果導致反應溫度升高反而使交聯乙酰化葛根淀粉取代度降低。本試驗結果顯示，較適宜的反應溫度為30℃。

3pH對交聯乙酰化葛根淀粉取代度的影響pH對交聯乙酰化葛根淀粉取代度的影響如圖3所示。反應條件：反應溫度30℃，反應時間60min，醋酸酐用量6%。由圖3可知，當pH小于8.5時，隨著pH增大，交聯乙酰化葛根淀粉取代度增加；當pH大于8.5時，隨著pH增大，交聯乙酰化葛根淀粉取代度降低。淀粉乙酰化的機理是淀粉分子在氫氧化鈉的作用下先生成淀粉鈉鹽，然后再與醋酸酐進行乙酰化反應。當體系pH較小時，體系中淀粉分子在氫氧化鈉作用下產生的淀粉鈉鹽也減少，而導致交聯乙酰化葛根淀粉取代度降低；當體系pH較大時，一方面醋酸酐副反應增加，另一方面也因淀粉顆粒膨脹使體系黏度增加，從而導致醋酸酐分子擴散減慢，其結果導致pH增加反而使交聯乙酰化葛根淀粉取代度降低。因此，較適宜pH為8.5。

4醋酸酐用量對交聯乙酰化葛根淀粉取代度的影響醋酸酐用量對交聯乙酰化葛根淀粉取代度的影響如圖4所示。反應條件：反應溫度30℃，反應時間60min，pH8.5由圖4可見，隨著醋酸酐用量的增加，交聯乙酰化葛根淀粉取代度增加。當醋酸酐用量小于6%時，隨著醋酸酐用量的增加，交聯乙酰化葛根淀粉取代度增加較快；當醋酸酐用量大于6%時，隨著醋酸酐用量的增加，交聯乙酰化葛根淀粉取代度增加變緩。產生這種現象的原因可解釋為：當醋酸酐用量較小時，醋酸酐分子與淀粉分子有效接觸增多，從而使交聯葛根淀粉乙酰化反應效率較高；當醋酸酐用量較大時，醋酸酐在堿性條件下，副反應增加，而導致交聯葛根淀粉乙酰化反應效率下降。本實驗醋酸酐用量選6%。

5交聯乙酰化葛根淀粉正交試驗交聯葛根淀粉乙酰化正交試驗設計與結果如表1、表2所示。醋酸酐用量6%。由表2可見，制備交聯乙酰化葛根淀粉的最佳工藝條件確定為：A2B2C2，即反應溫度30℃，反應時間60min，pH8.5。影響因素主次順序依次為：pH、反應時間、反應溫度。在優化工藝條件下，醋酸酐用量6%，制備交聯乙酰化葛根淀粉3次，其取代度平均可達0.0584。

6交聯、乙酰化對凍融穩定性、膨脹能力與熱黏度穩定性影響交聯、乙酰化對葛根淀粉凍融穩定性、膨脹能力與熱黏度穩定性影響如表3所示。析水率越大，凍融穩定性越差；反之，析水率越小，凍融穩定性也越好。由表3可知，葛根淀粉經交聯、乙酰化后，其凍融穩定性、熱黏度穩定性增強，且交聯對葛根淀粉的凍融穩定性、熱黏度穩定性改善明顯。葛根淀粉經乙酰化后，其膨脹能力增大；葛根淀粉經交聯后，其膨脹能力降低。交聯乙酰化葛根淀粉的凍融穩定性、膨脹能力和熱黏度穩定性介于交聯葛根淀粉與乙酰化葛根淀粉之間。這說明葛根淀粉的交聯、乙酰化復合改性優于葛根淀粉的交聯或乙酰化改性。

7交聯、乙酰化對抗酸性、抗堿性影響交聯、乙酰化對葛根淀粉抗酸性、抗堿性影響如表4所示。黏度變化越小，抗酸、堿性越強；黏度變化越大，抗酸、堿性也越弱。由表4可知，葛根淀粉經交聯、乙酰化后，其抗酸、堿性增強，交聯能明顯改善葛根淀粉的抗酸、堿性。在酸性條件下，葛根淀粉、交聯葛根淀粉、乙酰化葛根淀粉和交聯乙酰化葛根淀粉的黏度均降低；在堿性條件下，葛根淀粉、交聯葛根淀粉、乙酰化葛根淀粉和交聯乙酰化葛根淀粉的黏度均增加。交聯乙酰化葛根淀粉的抗酸、堿性介于交聯葛根淀粉與乙酰化葛根淀粉之間。交聯使葛根淀粉黏度降低，但乙酰化使葛根淀粉黏度增加。因此交聯乙酰化淀粉可應用于交聯淀粉和乙酰化淀粉應用效果欠佳的場合。

8紅外光譜葛根淀粉、交聯乙酰化葛根淀粉（沉降積0.75mL，取代度0.0585，以下均同）的紅外光譜如圖5所示。由圖5可見，葛根淀粉、交聯乙酰化葛根淀粉在波數3440cm-1處有典型吸收帶，為羥基伸縮振動吸收峰；在波數2930cm-1處的吸收峰為亞甲基C-H的伸縮振動峰；在波數1375cm-1、1460cm-1的吸收峰為亞甲基C-H的彎曲振動峰；在波數1155cm-1的吸收峰為C—O—C鍵的伸縮振動峰；在波數1724cm-1處吸收峰為羰基特征吸收峰。在波數1010cm-1處吸收峰為P-O-C鍵的特征吸收峰，說明交聯乙酰化葛根淀粉中有乙酰基和P-O-C基團。

9DSC與TGA葛根淀粉和交聯乙酰化葛根淀粉的DSC、TGA曲線如圖6、圖7所示。由圖6可見，葛根淀粉經交聯乙酰化后，其吸收峰的起始溫度、峰值溫度、結束溫度、焓變均發生了變化，其結果如表5所示。由圖7可見，葛根淀粉在283.25℃～355.13℃之間出現明顯失重，而交聯乙酰化葛根淀粉在301.37℃～327.14℃之間出現明顯失重。當溫度達到600℃時，葛根淀粉和交聯乙酰化葛根淀粉質量殘余率分別為8.2%和11.7%。由此說明，葛根淀粉經交聯乙酰化后，熱穩定性增加。

結論

（1）本文以葛根淀粉為原料，三氯氧磷為交聯劑，醋酸酐為乙酰化試劑，對葛根淀粉進行交聯乙酰化復合改性時，交聯葛根淀粉乙酰化反應的最佳工藝條件為：反應溫度30℃，反應時間60min，pH8.5。影響因素主次順序依次為：pH、反應時間、反應溫度。（2）葛根淀粉經交聯、乙酰化后，其凍融穩定性、熱黏度穩定性、抗酸性、抗堿性增強，且交聯對葛根淀粉的凍融穩定性、熱黏度穩定性、抗酸性、抗堿性改善明顯。葛根淀粉經乙酰化后，其膨脹度增大，而葛根淀粉經交聯后，其膨脹能力降低。交聯乙酰化葛根淀粉的凍融穩定性、膨脹能力、熱黏度穩定性、抗酸性、抗堿性介于交聯葛根淀粉與乙酰化葛根淀粉之間。（3）葛根淀粉經交聯乙酰化改性后，其DSC曲線的峰起始溫度、峰值溫度、結束溫度和焓變降低，但熱穩定性增加。