CN102863550B - 辛烯基琥珀酸魔芋葡甘聚糖酯制备方法 - Google Patents

Abstract

一种辛烯基琥珀酸魔芋葡甘聚糖酯制备方法，采用微波半干法制备辛烯基琥珀酸魔芋葡甘聚糖酯(KGOS)，制备的KGOS的取代度为0.0073-0.0173。与传统方法相比，本方法的反应体系为半干状态，没有废水的处理和排放，而且高效、节能。本发明为推动一种新型乳化剂的制备，以及魔芋相关产业的发展奠定了良好的基础。

Description

辛烯基琥珀酸魔芋葡甘聚糖酯制备方法

技术领域

本发明涉及食品加工技术领域，特别是涉及一种辛烯基琥珀酸魔芋葡甘聚糖酯的制备方法。

背景技术

魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan，简称KGM），是由分子比l:1.5-l:1.78的葡萄糖和甘露糖残基通过β-1,4糖苷键和β-1,3糖苷键聚合而成的水溶性多糖，该糖主链的甘露糖基C-3位有β-1,3键的支链，每19个糖残基(C-6位)上连接有一个乙酰基。天然的KGM是由放射状排列的胶束组成的，其晶体结构有α型(非晶型)和β型(结晶型)两种。KGM具有较高的分子量，主要分布在20万-200万Da之间，其分子式为(C₆H₁₀O₅)_n，可吸水膨胀80-100倍，具有良好的增稠性能。1% KGM水溶液的粘度可达数十至200Pa·s。然而天然KGM固有的一些缺陷，限制了其应用，如流变性较差，水中的溶解度较小，水溶液稳定性差，耐碱能力弱，易降解，不易存放等。因此，在实际应用中，常通过脱乙酰基、降解、醚化、酯化、交联、接枝共聚等方法改性KGM，这些改性均是从改变其理化性质出发，改善其物理、化学、生物学性能，以便能开拓其应用范围。

KGM通过与辛烯基琥珀酸酐(OSA)进行酯化反应，从而引入了亲水的羧酸基团和疏水的烯基长链，使其具有两亲性，羧酸基团的引入使KGM的水溶性增加、水溶液稳定性增强、热稳定性提高；烯基长链可使KGM的耐酸、耐碱性增强。同时由于它含有一个多糖长链，在用于油/水乳状液时，亲水的羧酸基团深入水中，亲油的烯基长链深入油中，使多糖长链在油/水界面上形成一层很厚的界面膜，使乳化体系具有很好的稳定性，目前，对于KGOS的合成工艺尚未见文献报道。

干法和半干法连续合成反应工艺是高分子改性研究的热点，具有快速、高效、无废水排放、降耗等特点。微波法又因其热效率高，升温快，成为固(半固)相连续合成法的研究重点。

微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电磁波(波长1米-1毫米)。物料介质由极性分子和非极性分子组成，在电磁场作用下，这些极性分子从随机分布状态转为依电场方向进行取向排列。而在微波电磁场作用下，这些取向运动以每秒数十亿次的频率不断变化，造成分子的剧烈运动与碰撞摩擦，从而产生热量，达到电能直接转化为介质内的热能。因此，微波加热是介质材料自身损耗电场能量而发热。微波应用于魔芋多糖的改性加工具有如下优点：微波加热是通过微波能与魔芋多糖直接相互作用进行表面与内部一致的整体加热，加热速度快、时间短、产品质量高、加热均匀，且加热过程具有自动热平衡性能，反应灵敏易于控制，热效率高，设备占地面积少等。

微波加热是国家推广应用的一项节能技术，将微波加热应用于KGM的改性，能够达到高效、节能、减排、降耗的效果。将微波技术应用于KGOS的制备，目前国内外尚无相关研究报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种辛烯基琥珀酸魔芋葡甘聚糖酯制备方法，该方法将微波的快速升温加热方式应用到KGOS制备领域，比传统方法省事省时、节能。

本发明依次通过以下步骤实现：

（1）将辛烯基琥珀酸酐OSA用3-5倍质量的乙醇配制成辛烯基琥珀酸酐乙醇溶液；

（2）将魔芋葡甘聚糖与质量比浓度为95%的乙醇溶液混合均匀，魔芋葡甘聚糖与质量比浓度为95%的乙醇溶液的质量体积比为2kg：1.5-3L，用浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液和1mol/L的盐酸溶液调pH值为2.5-3.0，过滤后滤渣边搅拌边喷入辛烯基琥珀酸酐乙醇溶液，魔芋葡甘聚糖与辛烯基琥珀酸酐乙醇溶液的质量体积比为1kg：1-2 L，搅拌混合均匀，置于2~40千瓦的微波反应器中进行微波加热酯化反应，在60秒内将温度升至55℃~105℃的设定温度，在此温度下反应3～20分钟；

（3）将反应完毕的物料用浓度为0.5mol/L的盐酸溶液和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液中和至pH为7后，用乙醇洗去副反应产生的物质和未参与反应的辛烯基琥珀酸酐，重复洗涤3次后，滤去洗液，将滤饼粉碎进入50℃的鼓风干燥箱中烘干至样品达到恒重，干燥后的物料经粉碎过100目筛，即得到辛烯基琥珀酸魔芋葡甘聚糖酯KGOS白色粉末。

用本发明方法制备的KGOS的取代度为0.0073-0.0173。

本发明具有以下优点：

将微波应用于KGOS的产品生产，高效、节能；与传统合成的溶剂法相比，本方法的反应体系为半干状态，没有反应过程的废水排放和处理。本发明为推动一种新型乳化剂的制备，以及魔芋相关产业的发展奠定了良好的基础。

具体实施方式

实施例1：

将辛烯基琥珀酸酐OSA用3倍质量的乙醇配制成辛烯基琥珀酸酐乙醇溶液；

将200Kg的KGM和150L 质量比浓度为95%的乙醇溶液，在1000rpm的高速混合机中混合均匀，滴加入浓度为1mol/L的氢氧化钠和1mol/L的盐酸溶液调节pH至3.0，过滤后滤渣边搅拌边喷入辛烯基琥珀酸酐乙醇溶液400 L，送入2千瓦的带式微波反应器中，在60秒内将温度升至设定的反应温度55℃，保温过程持续酯化反应10分钟；反应完毕的物料用浓度为0.5mol/L的盐酸溶液和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液中和至中性后，用乙醇洗去副反应产生的物质和未参与反应的OSA，重复洗涤3次后，滤去洗液，将滤饼粉碎送入50℃的鼓风干燥箱中干燥，干燥后的物料经粉碎过100目筛，即得到辛烯基琥珀酸魔芋葡甘聚糖酯KGOS白色粉末。经测定，其取代度为0.0112。

实施例2：

将辛烯基琥珀酸酐OSA用5倍质量的乙醇配制成辛烯基琥珀酸酐乙醇溶液；

将200Kg的KGM和300L质量比浓度为95%的乙醇溶液，在1000rpm的高速混合机中混合均匀，滴加入浓度为1mol/L的氢氧化钠和1mol/L的盐酸溶液调节pH至2.7，过滤后滤渣边搅拌边喷入辛烯基琥珀酸酐乙醇溶液300 L，送入20千瓦的带式微波反应器中，在60秒内将温度升至设定的反应温度80℃，并保持80℃的酯化温度，保温过程持续反应20分钟；反应完毕的物料用浓度为0.5mol/L的盐酸溶液和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液中和至中性后，用乙醇洗去副反应产生的物质和未参与反应的OSA，重复洗涤3次后，滤去洗液，将滤饼粉碎送入50℃的鼓风干燥箱中干燥，干燥后的物料经粉碎过100目筛，即得到辛烯基琥珀酸魔芋葡甘聚糖酯KGOS白色粉末。经测定，其取代度为0.0145。

实施例3：

将辛烯基琥珀酸酐OSA用4倍质量的乙醇配制成辛烯基琥珀酸酐乙醇溶液；

将200KG的KGM和200L质量比浓度为95%的乙醇溶液，在1000rpm的高速混合机中混合均匀，滴加入浓度为1mol/L的氢氧化钠和1mol/L的盐酸溶液调节pH至2.5，过滤后滤渣边搅拌边喷入辛烯基琥珀酸酐乙醇溶液200 L，送入40千瓦的带式微波反应器中，在60秒内将温度升至设定的反应温度105℃，并保持物料在105℃下进行酯化反应，该反应持续反应过程为3分钟，反应完毕的物料用浓度为0.5mol/L的盐酸溶液和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液中和至中性后，用乙醇洗去副反应产生的物质和未参与反应的OSA，重复洗涤3次后，滤去洗液，将滤饼粉碎送入50℃的鼓风干燥箱中干燥，干燥后的物料经粉碎过100目筛，即得到辛烯基琥珀酸魔芋葡甘聚糖酯KGOS白色粉末。经测定，其取代度为0.0152。

Claims (1)

1.一种辛烯基琥珀酸魔芋葡甘聚糖酯制备方法，其特征在于依次通过以下步骤实现：

（1）将辛烯基琥珀酸酐用3-5倍质量的乙醇配制成辛烯基琥珀酸酐乙醇溶液；

（2）将魔芋葡甘聚糖与质量比浓度为95%的乙醇溶液混合均匀，魔芋葡甘聚糖与质量比浓度为95%的乙醇溶液的质量体积比为2kg：1.5-3L，用浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液和1mol/L的盐酸溶液调pH值为2.5-3.0，过滤后滤渣边搅拌边喷入辛烯基琥珀酸酐乙醇溶液，魔芋葡甘聚糖与辛烯基琥珀酸酐乙醇溶液的质量体积比为1kg：1-2 L，搅拌混合均匀，置于2~40千瓦的微波反应器中进行微波加热酯化反应，在60秒内将温度升至55℃~105℃的设定温度，在此温度下反应3～20分钟；

（3）将反应完毕的物料用浓度为0.5mol/L的盐酸溶液和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液中和至pH为7后，用乙醇洗去副反应产生的物质和未参与反应的辛烯基琥珀酸酐，重复洗涤3次后，滤去洗液，将滤饼粉碎进入50℃的鼓风干燥箱中烘干至样品达到恒重，干燥后的物料经粉碎过100目筛，即得到辛烯基琥珀酸魔芋葡甘聚糖酯白色粉末。