变性木薯淀粉糊精制备实验报告

变性木薯淀粉糊精的制备一、实验目的：1、对变性淀粉有一定的认识2、了解制备变性淀粉的相关方法3、了解木薯淀粉糊精的制备方法4、掌握实验设计的方法以及进一步提高实验操作能力5、研究不同反应时间对木薯淀粉糊精糖含量的影响二、实验原理：在淀粉的固有特性的基础上，为改善淀粉的性能和扩大应用范围，利用物理和酶法处理，改变淀粉的天然性质，增加其某些功能性或引进新的特性，使其更适合于一定应用的要求。这种经过二次加工，改了性质的产品统称为变性淀粉。目前，变性淀粉的品种、规格达两千多种，变性淀粉的分类一般是根据处理方式来进行。按变性方式：1、物理变性预糊化（a-化）淀粉、y射线、超高频辐射处理淀粉、机械研磨处理淀粉、湿热处理淀粉、预糊化淀粉、油脂变性淀粉、烟熏变性淀粉、挤压变性淀粉、金属离子变性淀粉、超高压辐射变性淀粉等。2、化学变性用各种化学试剂处理得到的变性淀粉。其中有两大类：一类是使淀粉分子量下降，如酸解淀粉、氧化淀粉、焙烤糊精等；另一类是使淀粉分子量增加，如交联淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、接枝淀粉等。3、酶法变性各种酶处理淀粉。如a、8、丫-环状糊精、麦芽糊精、直链淀粉等。4、复合变性采用两种以上处理方法得到的变性淀粉。如氧化交联淀粉、交联酯化淀粉等。采用复合变性得到的变性淀粉具有两种变性淀粉的各自优点。另外，变性淀粉还可按生产工艺路线进行分类，有干法（如磷酸酯淀粉、酸解淀粉、阳离子淀粉、羧甲基淀粉等）、湿法、有机溶剂法（如羧基淀粉制备一般采用乙醇作溶剂）、挤压法和滚筒干燥法（如天然淀粉或变性淀粉为原料生产预糊化淀粉）等。酸法水解制备变性淀粉酸法水解是淀粉改性方法中最古老的一种，它的主要优点是工艺过程简单，在不显著破坏淀粉颗粒结构的基础上改变了淀粉的性能，并可获得不同聚合度的麦芽糊精制品。淀粉酸改性必须是在淀粉的糊化温度以下进行，水介质中糊化温度一般不超过80°C,使得反应时间较长，影响其推广应用。而在孙静文，刘继伟，郝晓敏，谷长生，宋文东的变性木薯淀粉糊精的制备工艺及其性质研究中，以木薯淀粉为原料，在高于水介质糊化温度的条件下，改变反应时间及其他条件（酸浓度、硫酸浓度、乙醇浓度）下，研究其醇介质中反应水解工艺条件及其产品糊精的特性，为开发木薯的糊精制品在食品基料工业中的潜在应用提供理论依据。酸法水解反应机理：在用酸处理淀粉过程中，酸作用于糖苷键使淀粉水解，淀粉分子变小。淀粉颗粒是由直连淀粉和支链淀粉组成，前者具有。-1,4键，后者除。-1,4键还有a-1,6键，这两种键被酸水解的难易程度不相同，由于淀粉颗粒结晶结构的影响，直连淀粉分子间经氢键结合成晶态形式，酸渗入困难，其a-1,4键不易被酸水解，而颗粒无定形区域支链淀粉分子a-1,4键、a-1,6键较易被酸水解。所以，酸水解分两步，第一步快速水解无定形区直链淀粉；第二步是水解结晶区域的直链淀粉和支链淀粉，速度较慢。酸法水解制备变性淀粉的工艺流程如图所示:水无机酸碱水1111淀粉f淀粉乳f反应f中和f洗涤f脱水f干燥f成品反应条件：1、淀粉乳的浓度一般为36%~40%。2、酸的种类及用量，酸是作为催化剂而不参与反应。不同的酸催化剂作用不同，盐酸越强，其次是硫酸和硝酸。酸的催化作用及用量有关，用量大，则反应激烈。糊精的类型：工业上生产的糊精品种有麦芽糊精，环状糊精和热解糊精三大类。通常指的是热解糊精，它利用干热法使淀粉降解，呈高支链状，包括白糊精、黄糊精和英国胶三种。白糊精是加酸（硝酸或盐酸）于淀粉中低温加热而得，温度10~130C，颜色为白色；黄糊精是加酸在高温加热而得，温度大约在130~170C，颜色为黄色英国胶是不加酸直接高温加热而得，温度大约180~220C，反应时间为20h，颜色为棕色。糊精反应机理：在糊精转化过程中会发生两种反应类型：一类心-1,4键水解，一类是重聚反应。根据操作条件不同，重聚反应可能是转苷反应，也可能是复合反应。糊精在较低的温度下加热，主要是水解反应。黄糊精是两类反应的综合结果，即水解和重聚。糊精生产工艺流程：淀粉f预处理一干燥一热转化一冷却一成品本实验以木薯淀粉为原料，在高于水介质糊化温度的条件下，改变反应时间，其他条件（硫酸浓度、乙醇浓度）不变，研究其醇介质中反应水解工艺条件及其产品糊精的特性。酸法水解是淀粉改性方法中最古老的一种，它的主要优点是工艺过程简单，在不显著破坏淀粉颗粒结构的基础上改变了淀粉的性能，并可获得不同聚合度的麦芽糊精制品。淀粉酸改性必须是在淀粉的糊化温度以下进行，水介质中糊化温度一般不超过80r，使得反应时间较长，影响其推广应用。本实验以木薯淀粉为原料，在高于水介质糊化温度的条件下，改变反应时间，其他条件（硫酸浓度、乙醇浓度）不变，研究其醇介质中反应水解工艺条件及其产品糊精的特性，为开发木薯的糊精制品在食品基料工业中的潜在应用提供理论依据。水解淀粉糊精的制备工艺：木薯淀粉…乙醇溶液中酸水解…加热至沸点（80—81°C）-回流并连续搅拌f水解后过滤分离出淀粉麦芽糊精（注意准确量取洗涤液的体积）f分散在蒸馏水中一用10%NaOH中和一脱水一蒸馏水洗涤数遍f乙醇脱水f40C干燥4h。糖含量是糖液中的还原糖含量占干物质的百分率，反映了淀粉分子内糖苷键断裂。由大分子变成小分子，水解中还原糖的量逐渐增加，主要生成含有游离醛基和游离酮基的单糖和其他还原性糖类，如葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖等。苯酚一硫酸法测定糖含量：糖在浓硫酸的作用下，水解生成单糖，并迅速脱水生成糖醛类衍生物，然后与苯酚缩合成橙黄色化合物，且颜色稳定，在波长490nm处和一定的浓度范围内，其吸光度与多糖含量呈线性关系正比，从而可以利用分光光度计测定其吸光度，并利用标准曲线定量测定样品的多糖含量。三、实验试剂与仪器：试剂：苯酚、葡萄糖、无水乙醇、浓硫酸、木薯淀粉、氢氧化钠、pH试纸。仪器：紫外分光光度计、粘度计、离心机、干燥箱、布氏漏斗、电热恒温水浴锅、数显恒速搅拌器、电子分析天平、各种玻璃器皿四、实验步骤：1、木薯淀粉糊精的制备称取5.00g木薯淀粉在40mL质量浓度为3%的硫酸和40mL无水乙醇的溶液中水解，加热保持温度在80C左右，回流并连续搅拌，分别制取5份，反应时间分别为2.0h、2.5h、3h、3.5h、4.0h，水解反应结束后，将溶液以3000r/min离心15min后得上清液并准确量出体积留待下一步用。离心得到的沉淀物用蒸馏水洗出，用10%的NaOH中和至中性，转移到布氏漏斗抽滤，用蒸馏水和无水乙醇洗涤数遍，置于40C的烘箱中干燥，即可得到木薯淀粉糊精。2、糖含量的测定葡萄糖标准溶液的配制：准确称取干燥恒重的葡萄糖100mg,用蒸馏水准确定容至100mL，得到浓度为1mg/mL的葡萄糖溶液。摇匀后准确吸取10mL该溶液，用蒸馏水稀释定容至100mL，即可得到100以g/mL的葡萄糖标准溶液。苯酚溶液的配制：准确量取苯酚6mL，用蒸馏水溶解并稀释到100mL，得到6%的苯酚液，置于棕色瓶中避光保存。标准曲线制作步骤管号01234567葡萄糖(mL)0.00.10.20.40.60.81.01.2蒸馏水(mL)2.01.91.81.61.41.21.00.8苯酚液(mL)1.01.01.01.01.01.01.01.0浓硫酸(mL)5.05.05.05.05.05.05.05.0取8支干净的试管，按照上表的方法配制8份待测液，摇匀放置5min，然后置于沸水浴中加热15min，取出迅速冷却至室温，以0号试管作为空白调零，在490nm处测定吸光度。以葡萄糖浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，并用软件求得回归方程。待测样品多糖的测定与计算：量取反应提取出的待测上清液1.0mL，用蒸馏水稀释定容至1000mL(使葡萄糖含量落在标准曲线范围内)。吸取稀释液1.0mL，加入1.0mL蒸馏水，1.0mL苯酚液，摇匀，再加入浓硫酸5.0mL，摇匀放置5min，然后置于沸水浴中加热15min，取出迅速冷却至室温，以0号试管样液为参比液，于490nm处测定吸光度，以标准曲线计算糖含量，再折算出上清液中总葡萄糖含量。糖含量=CxNXV其中：C一稀释后由苯酚一硫酸法所测吸光度由回归直线方程求得的浓度，mol/L；N-稀释倍数；V—上清液的体积，mL。3、水解率的测定水解率=0.9*上清液中的葡萄糖总量/水解用原淀粉的重量4、持水性的测定：准确称取一定质量的淀粉糊精分散在蒸馏水中，以3000r/min离心15min。将离心管上部的水去掉并称重，持水力可用以下公式计算：持水力=(分散样品的水量一离心管上部去除的水量)/淀粉糊精的质量5、粘度测定准确配制干基浓度为l5%的淀粉糊精乳化液，在沸水浴中糊化15min后，冷却至室温，

在室温（18°C）下用粘度计测定其粘度。五、实验记录：1月2日时间实验步骤备注10:00配制质量浓度为3%的硫酸溶液10mL浓硫酸溶解在316.7mL蒸馏水中10：05称取5g木薯淀粉至三口烧瓶10：10量取40mL硫酸和40mL无水乙醇至装有木薯淀粉的三口烧瓶内，并放入磁力搅拌子，安装仪器，回流并搅拌。木薯淀粉乳液为白色乳液10：51溶液温度到80C，并保持80-82C下，回流并搅拌，水解2h。10：55配制葡萄糖标准曲线待测液11：30用分光光度计测定待测液的吸光度0-7号试管吸光度分别为：参比：0.000（调零）①0.053②0.072③0.090④0.126⑤0.188⑥0.225⑦0.23812：51水解2h结束溶液呈微粉红色13：00将溶液用离心机离心15min得到上清液62.6mL13：15离心得到的白色沉淀用氢氧化钠中和后抽滤、干燥，留待下一步使用。得到暗粉色块状固体14：10稀释上清液，以参比液为标准测定其吸光度。测得吸光度为0.09414:20称取5g木薯淀粉至三口烧瓶14：25量取40mL硫酸和40mL无水乙醇至装有木薯淀粉的三口烧瓶内，并放入磁力搅拌子，安装仪器，回流并搅拌。14：30溶液温度到80C，并保持80-82C下，回流并搅拌，水解3h。17：30水解3h结束乳液为微粉色17:45将乳液用离心机离心15min得到上清液62.9mL，为浅黄色18：00离心得到的白色沉淀用氢氧化钠中和后抽滤、干燥，留待下一步使用。得到暗粉色块状固体18：40稀释上清液，以参比液为标准测定其吸光度。测得吸光度为0.1381月3日时间实验步骤备注9：00称取5g木薯淀粉至三口烧瓶9：05量取40mL硫酸和40mL无水乙醇至装有木薯淀粉的三口烧瓶内，放入磁力搅拌子，安装仪器，回流并搅拌。9：20三口烧瓶中乳液温度达80C，并在80-82C下，回流搅拌3.5h。12:50水解3.5h结束。乳液呈微粉红色

13：00将溶液用离心机离心得到上清液62.3mL，浅黄色，黄色较3h深。13：15离心得到的白色沉淀用氢氧化钠中和后抽滤、干燥，留待下一步使用。得到暗粉色块状固体13：50稀释上清液，测定其吸光度。测得吸光度为0.068时间实验步骤备注14：20称取5g木薯淀粉至三口烧瓶14：30量取40mL硫酸和40mL无水乙醇至装有木薯淀粉的三口烧瓶内，放入磁力搅拌子，安装仪器，回流并搅拌。14：40三口烧瓶中乳液温度达80°C，并在80-82°C下，回流搅拌2.5h。17：10水解2.5h结束溶液呈粉红色18：00将溶液用离心机离心得到上清液62.7mL，粉红色，较2h深16：30离心得到的白色沉淀用氢氧化钠中和后抽滤、干燥，留待下一步使用。得到暗粉色块状固体16：50稀释上清液，测定其吸光度。测得吸光度为0.1531月4日时间实验步骤备注9：00称取5g木薯淀粉9：20量取40mL硫酸和40mL无水乙醇至装有木薯淀粉的三口烧瓶内，放入磁力搅拌子，安装仪器，回流并搅拌。9：45三口烧瓶中乳液温度达80C，并在80-82C下，回流搅拌4h。13：45水解4h结束溶液呈粉红色，此次颜色深13：50将溶液用离心机离心得到上清液63.8mL，为粉红色，较2h、2.5h深。14：05离心得到的白色沉淀用氢氧化钠中和后抽滤、干燥，留待下一步使用。得到暗粉色块状固体14：35稀释上清液，测定其吸光度。测得吸光度为0.05814：50持水性测定，称取水解4h的淀粉糊精分别0.200g、0.300g分散在2g和10g水中，离心并称重。分别离心出来的水1.6080、0.4553g15：30准确配制干基浓度为15%的淀粉糊精乳化液1g糊精+6.645g水15：40在沸水浴中糊化15min15：55冷却至室温16：10在室温（18C）下测乳化液粘度粘度为：200mPa・s

六、数据处理：1、葡萄糖标准曲线管号01234567葡萄糖浓度pg.mL-10.001.252.505.007.5010.0012.5015.00吸光度A0.0000.0530.0720.0900.1260.1880.2250.238葡萄糖标准曲线图葡萄糖标淮曲线图2、含糖量及水解率计算根据公式：糖含量=CxNXV水解率=0.9*上清液中的葡萄糖总质量/水解用原淀粉的重量反应时间h2.02.53.03.54.0吸光度A0.0940.1530.1380.0680.058葡糖糖浓度pg.mL-15.09688.90327.87103.22582.6452上清液体积mL62.662.762.962.363.8稀释倍数80008000800080008000总糖含量g2.58924.48724.01731.62321.3564水解率0.46600.80770.72310.29220.24423、持水性和粘度测定(取水解4h的淀粉糊精测定)持水力=(分散样品的水量一离心管上部去除的水量)/淀粉糊精的质量10%淀粉糊精水溶液的持水力二(2g-1.6080g)/0.2g=1.9630%淀粉糊精水溶液的持水力二(1g-0.4553g)/0.3g=1.82粘度为：200mPa-s(18°C)

七、实验结论:木薯淀粉水解时间与糖含量的变化图从上图可知，在2.5h内，反应过程中，木薯淀粉糊精的糖含量逐渐升高，2.5h之后，其糖含量降低，这是因为在实验条件下，木薯淀粉糊精的反应过程基本上是水解反应，a-1,4键、a-1,6键水解生成葡萄糖、麦芽糖、低聚糖等还原糖，糖含量逐渐升高，但反应2.5h之后，由于复合和苷键转移反应，会生成支叉高分子，导致木薯淀粉糊精糖含量降低。并且，从实验处理数据来看，水解率在反应2.5h时最高，因此可得出实验最优反应小时为2.5h。持水性比较：10%产品木薯淀粉糊精水溶液的持水力＞30%产品木薯淀粉糊精水溶液的持水力。在室温18°C下测得产品淀粉糊精的粘度为200mPa.s，粘度较低。而对于酸解淀粉中，一般水解程度越高，其粘度越低，说明水解程度较高。八、结果与总结本次实验是研究不同反应时间对木