作者：唐洪波 孫敏 李艷平 董四清 單位：沈陽工業(yè)大學(xué)理學(xué)院  沈陽航空航天大學(xué)圖書館

結(jié)果與分析

1反應(yīng)時(shí)間對交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度的影響反應(yīng)時(shí)間對交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度的影響如圖1所示。反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度30℃，pH8.5，醋酸酐用量6%(占干交聯(lián)葛根淀粉質(zhì)量，以下均同)。由圖1可見，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間小于60min時(shí)，隨著反應(yīng)時(shí)間增加，交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度增加；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間大于60min時(shí)，隨著反應(yīng)時(shí)間增加，交聯(lián)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(yīng)時(shí)間為60min。

2反應(yīng)溫度對交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度的影響反應(yīng)溫度對交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度的影響如圖2所示。反應(yīng)條件：反應(yīng)時(shí)間60min，pH8.5，醋酸酐用量6%。由圖2可見，反應(yīng)溫度對交聯(lián)葛根淀粉乙酰化反應(yīng)影響小于反應(yīng)時(shí)間的影響。當(dāng)反應(yīng)溫度小于30℃時(shí)，交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度隨著反應(yīng)溫度增加而增加；當(dāng)反應(yīng)溫度大于30℃時(shí)，交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度隨著反應(yīng)溫度增加而降低。其原因可解釋為：體系溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加快，有利于交聯(lián)葛根淀粉乙酰化反應(yīng)，但體系溫度升高會(huì)使體系乳液黏度因淀粉顆粒膨脹而增加，同時(shí)增加了醋酸酐副反應(yīng)，其結(jié)果導(dǎo)致反應(yīng)溫度升高反而使交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度降低。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，較適宜的反應(yīng)溫度為30℃。

3pH對交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度的影響pH對交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度的影響如圖3所示。反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度30℃，反應(yīng)時(shí)間60min，醋酸酐用量6%。由圖3可知，當(dāng)pH小于8.5時(shí)，隨著pH增大，交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度增加；當(dāng)pH大于8.5時(shí)，隨著pH增大，交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度降低。淀粉乙酰化的機(jī)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(jìn)行乙酰化反應(yīng)。當(dāng)體系pH較小時(shí)，體系中淀粉分子在氫氧化鈉作用下產(chǎn)生的淀粉鈉鹽也減少，而導(dǎo)致交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度降低；當(dāng)體系pH較大時(shí)，一方面醋酸酐副反應(yīng)增加，另一方面也因淀粉顆粒膨脹使體系黏度增加，從而導(dǎo)致醋酸酐分子擴(kuò)散減慢，其結(jié)果導(dǎo)致pH增加反而使交聯(lián)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(lián)乙酰化葛根淀粉取代度的影響醋酸酐用量對交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度的影響如圖4所示。反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度30℃，反應(yīng)時(shí)間60min，pH8.5由圖4可見，隨著醋酸酐用量的增加，交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度增加。當(dāng)醋酸酐用量小于6%時(shí)，隨著醋酸酐用量的增加，交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度增加較快；當(dāng)醋酸酐用量大于6%時(shí)，隨著醋酸酐用量的增加，交聯(lián)乙酰化葛根淀粉取代度增加變緩。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可解釋為：當(dāng)醋酸酐用量較小時(shí)，醋酸酐分子與淀粉分子有效接觸增多，從而使交聯(lián)葛根淀粉乙酰化反應(yīng)效率較高；當(dāng)醋酸酐用量較大時(shí)，醋酸酐在堿性條件下，副反應(yīng)增加，而導(dǎo)致交聯(lián)葛根淀粉乙酰化反應(yīng)效率下降。本實(shí)驗(yàn)醋酸酐用量選6%。

5交聯(lián)乙酰化葛根淀粉正交試驗(yàn)交聯(lián)葛根淀粉乙酰化正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果如表1、表2所示。醋酸酐用量6%。由表2可見，制備交聯(lián)乙酰化葛根淀粉的最佳工藝條件確定為：A2B2C2，即反應(yīng)溫度30℃，反應(yīng)時(shí)間60min，pH8.5。影響因素主次順序依次為：pH、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度。在優(yōu)化工藝條件下，醋酸酐用量6%，制備交聯(lián)乙酰化葛根淀粉3次，其取代度平均可達(dá)0.0584。

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

7交聯(lián)、乙酰化對抗酸性、抗堿性影響交聯(lián)、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(qiáng)；黏度變化越大，抗酸、堿性也越弱。由表4可知，葛根淀粉經(jīng)交聯(lián)、乙酰化后，其抗酸、堿性增強(qiáng)，交聯(lián)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(lián)葛根淀粉、乙酰化葛根淀粉和交聯(lián)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(lián)葛根淀粉、乙酰化葛根淀粉和交聯(lián)乙酰化葛根淀粉的黏度均增加。交聯(lián)乙酰化葛根淀粉的抗酸、堿性介于交聯(lián)葛根淀粉與乙酰化葛根淀粉之間。交聯(lián)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(lián)乙酰化淀粉可應(yīng)用于交聯(lián)淀粉和乙酰化淀粉應(yīng)用效果欠佳的場合。

8紅外光譜葛根淀粉、交聯(lián)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(lián)乙酰化葛根淀粉在波數(shù)3440cm-1處有典型吸收帶，為羥基伸縮振動(dòng)吸收峰；在波數(shù)2930cm-1處的吸收峰為亞甲基C-H的伸縮振動(dòng)峰；在波數(shù)1375cm-1、1460cm-1的吸收峰為亞甲基C-H的彎曲振動(dòng)峰；在波數(shù)1155cm-1的吸收峰為C—O—C鍵的伸縮振動(dòng)峰；在波數(shù)1724cm-1處吸收峰為羰基特征吸收峰。在波數(shù)1010cm-1處吸收峰為P-O-C鍵的特征吸收峰，說明交聯(lián)乙酰化葛根淀粉中有乙酰基和P-O-C基團(tuán)。

9DSC與TGA葛根淀粉和交聯(lián)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(jīng)交聯(lián)乙酰化后，其吸收峰的起始溫度、峰值溫度、結(jié)束溫度、焓變均發(fā)生了變化，其結(jié)果如表5所示。由圖7可見，葛根淀粉在283.25℃～355.13℃之間出現(xiàn)明顯失重，而交聯(lián)乙酰化葛根淀粉在301.37℃～327.14℃之間出現(xiàn)明顯失重。當(dāng)溫度達(dá)到600℃時(shí)，葛根淀粉和交聯(lián)乙酰化葛根淀粉質(zhì)量殘余率分別為8.2%和11.7%。由此說明，葛根淀粉經(jīng)交聯(lián)乙酰化后，熱穩(wěn)定性增加。

結(jié)論

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