CN104961840A - 一种化学改性阿拉伯胶制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

一种化学改性阿拉伯胶制备方法及其应用，通过使阿拉伯胶在60~80℃水浴中溶解，形成浓度不低于10%（W/W）和不高于40%（W/W），pH为7.5~8.0的阿拉伯胶溶液的工序、将辛烯基琥珀酸酐缓慢加入温度保持38~63℃的阿拉伯胶溶液中进行酯化反应，反应过程中阿拉伯胶溶液pH保持在7.5~9.0，反应持续1-2.5h，反应结束后将反应液pH调到6，最后进行干燥制备出没有色泽和异臭，乳化能力和包埋性能优异化学改性阿拉伯胶。本发明的化学改性阿拉伯胶能够适宜用作乳状液、饮料、微胶囊、香料等方面。

Description

一种化学改性阿拉伯胶制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种化学改性阿拉伯胶的制备方法及其应用，属于化学领域。

背景技术

阿拉伯胶，也成为阿拉伯树胶，一般是豆科金合欢树属的树干渗出物制得的琥珀色干粉，其主要成分为高分子多糖、少量蛋白质及其钙、镁和钾盐。其具有良好的乳化和高浓度低粘度的性能，在食品和药品行业得到广泛应用。但是，已知单独使用阿拉伯胶并不能达到令人满意的乳化性能。由于各产地国的土壤，气候以及树龄的不同，阿拉伯胶在分子量和构成成分组成上有相当大的差距。另外，由辛烯基琥珀酸酐改性的淀粉对阿拉伯胶市场造成一定的威胁。然而，由于阿拉伯胶能够有效阻止包埋的活性成分氧化，挥发，在香料和微胶囊产业其有着不可被替代的作用。因此，需要改性阿拉伯胶来满足不同的工业需求。

目前改性阿拉伯胶的方法主要是物理方法，如：从阿拉伯树胶除去金属离子，获得阿拉伯酸，将其加热改性，提高乳化能力的方法（例如参照专利文献1）；还有通过干燥减量为50质量%以下的阿拉伯树胶在60-140℃下加热30min以上而改性，提高乳化能力的方法（例如参照专利文献2）。化学改性除用蛋白质接枝外，其他化学改性很少见。用辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶不但能减少不同产地来源阿拉伯胶的差异性，而且能提高其乳化性能和包埋性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术不足提供一种化学改性阿拉伯胶的制备方法，以及该化学改性阿拉伯胶的应用。

本发明所述化学改性阿拉伯胶制备方法的技术路线是：阿拉伯胶经溶解，与辛烯基琥珀酸酐反应，最后进行干燥制得辛烯基琥珀酸阿拉伯胶酯，其乳化性能和包埋性大大提高，且部分功能性质（如成膜性和乳液稳定性）有所提高。

一、所述化学改性阿拉伯胶制备方法的步骤如下：

（1）阿拉伯胶溶液制备：将阿拉伯胶放在60-80℃水浴中搅拌直至完全溶解，取出放置至室温，用氢氧化钠溶液调节溶液的pH，抽滤，将滤液转移到大烧杯中，所述氢氧化钠溶液的用量是阿拉伯胶溶液的3%（W/W）；

（2）辛烯基琥珀酸酐溶液的制备：将辛烯基琥珀酸酐与乙醇或异丙醇混合均匀，制备得到辛烯基琥珀酸酐溶液；

（3）酯化反应：调节抽滤后的阿拉伯胶溶液温度38-63℃，将辛烯基琥珀酸酐溶液缓慢加入到阿拉伯胶溶液中，反应时间1-2.5 h,用氢氧化钠溶液调节反应液的pH，氢氧化钠的用量是辛烯基琥珀酸酐溶液和阿拉伯胶溶液总量的3%，使pH保持在恒定的微碱性中；反应结束后用盐酸溶液调节反应液pH，盐酸溶液用量是上述加入氢氧化钠后溶液的3%（V/V），反应1-2.5 h；

（4）干燥：然后依次用乙醇和水交替洗涤反应液，将沉淀出的辛烯基琥珀酸阿拉伯胶酯放在烘箱中烘干，最后将烘干后的产品粉碎，过筛，收集；或者直接将调好pH的溶液进行喷雾干燥，即可得到一种化学改性的阿拉伯胶；

步骤（1）中所述pH为7.5-8.0，浓度为10%-40%；

步骤（2）中所述乙醇或异丙醇与辛烯基琥珀酸酐比例为3:1进行混合；

步骤（3）中所述酯化反应过程中反应液pH保持在7.5-9.0；反应结束后，加入盐酸调节反应液pH为6.0；

步骤（4）中所述烘箱干燥条件：60℃下干燥2h，喷雾干燥条件是：进风温度170-180℃，出风温度90-95℃。

二、所述化学改性阿拉伯胶的应用

（1）制备乳状液：用辛烯基琥珀酸酐进行改性的阿拉伯胶具有优异乳化性能，用来稳定乳状液；首先，将改性的阿拉伯胶在60℃的条件下完全溶解，然后，将其与功能性油脂或其他活性成分在分散机或搅拌机下混合制备预乳状液，最后将预乳状液通过均质机或微射流从而得到乳状液；

（2）制备微胶囊：辛烯基琥珀酸阿拉伯胶酯作为微胶囊壁材包埋功能性油脂，精油，植物活性成分，能够保护芯材防止芯材氧化；首先，将化学改性阿拉伯胶在60℃的条件下完全溶解，然后，将其与功能性油脂或其他活性成分在分散机或搅拌机下混合制备预乳状液，最后将预乳状液通过均质机或微射流从而得到乳状液，将得到的乳状液进行喷雾干燥，从而得到微胶囊；在制备微胶囊的过程中，辛烯基琥珀酸阿拉伯胶酯与乳清蛋白、麦芽糖、乳糖复配作为微胶囊壁材，制备出质量更好的微胶囊。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用辛烯基琥珀酸酐与阿拉伯胶发生酯化反应制备得到辛烯基琥珀酸阿拉伯胶酯，其特点在于只用一种试剂就可以在阿拉伯胶上引入疏水基团与亲水基团。这不仅使得阿拉伯胶的乳化性质和包埋性质大大提高，而且对改性后的阿拉伯胶其他性能没有太大影响（如溶解度），保持了阿拉伯胶原先优良特性。

2、用合适量辛烯基琥珀酸酐化学改性阿拉伯胶，制备得到的产物对人体没有任何毒害作用，并且由于辛烯基琥珀酸淀粉酯的存在极大的威胁了阿拉伯胶的市场应用，而改性后的阿拉伯胶由于其优越的乳化性、包埋性、抗氧化性能够得到广泛应用。

3、由于各产地国的土壤，气候以及树龄的不同，阿拉伯胶在分子量和构成成分组成上有相当大的差距。经过化学改性阿拉伯胶能够降低这些差异性，从而促进阿拉伯胶在工业中的应用。

具体实施方式

实施例1：一种化学改性阿拉伯胶的制备方法，其步骤如下：

（1）阿拉伯胶溶液制备：将阿拉伯胶放在60℃水浴中搅拌直至完全溶解，取出放置至室温，用3%（W/W）氢氧化钠溶液调节溶液至pH8.0，抽滤，将滤液转移到大烧杯中。配制浓度为20%阿拉伯胶溶液。

（2）辛烯基琥珀酸酐溶液的制备：将辛烯基琥珀酸酐与乙醇混合均匀制备得到辛烯基琥珀酸酐溶液。辛烯基琥珀酸酐与乙醇的体积比值为1:3。

（3）酯化反应：将抽滤后的阿拉伯胶溶液调到50℃，将辛烯基琥珀酸酐溶液缓慢加入到阿拉伯胶溶液中，用3%氢氧化钠溶液调节反应液pH8.0。反应持续1-1.5h。

（4）干燥：反应结束后用3%（V/V）盐酸溶液调节反应液pH至6.0。pH调好后，依次用乙醇和水交替洗涤反应液，将沉淀出的辛烯基琥珀酸阿拉伯胶酯放在60℃烘箱中放置2h，最后将烘干后的产品粉碎，过筛，收集、冷却至室温、包装、成品。

实施例2：一种化学改性阿拉伯胶的制备方法，其步骤如下：

（1）阿拉伯胶溶液制备：将阿拉伯胶放在80℃水浴中搅拌直至完全溶解，取出放置至室温，用3%（W/W）氢氧化钠溶液调节溶液至pH7.5，抽滤，将滤液转移到大烧杯中。配制浓度为30%阿拉伯胶溶液。

（2）辛烯基琥珀酸酐溶液的制备：将辛烯基琥珀酸酐与乙醇混合均匀制备得到辛烯基琥珀酸酐溶液。辛烯基琥珀酸酐与乙醇的体积比值为1:3。

（3）酯化反应：将抽滤后的阿拉伯胶溶液调到60℃，将辛烯基琥珀酸酐溶液缓慢加入到阿拉伯胶溶液中，用3%氢氧化钠溶液调节反应液pH7.5。反应持续2-2.5h。

（4）干燥：反应结束后用3%（V/V）盐酸溶液调节反应液pH至6.0。pH调好后，进行喷雾干燥，即可得到辛烯基琥珀酸阿拉伯胶酯。收集、冷却至室温、包装、成品。

实施例3：月见草油乳状液制备，其步骤如下：

（1）辛烯基琥珀酸阿拉伯胶酯溶液制备：将20g辛烯基琥珀酸阿拉伯胶酯溶解在80g水中（水浴60℃），调制20%（W/W）辛烯基琥珀酸阿拉伯胶酯溶液。

（2）制备预乳状液：将其作为乳化剂，向其中添加10g月见草油，立即用分散机分散1min，制备月见草油预乳状液。

（3）高压均质：分散完成后立即过高压均质机（50MPa）2min。

收集乳状液、包装、成品。

实施例4：月见草油微胶囊的制备，其步骤如下：

（1）壁材溶液制备：将200g辛烯基琥珀酸阿拉伯胶酯和600g糊精溶解在1500g水中，制备壁材溶液。

（2）制备月见草油乳状液：将辛烯基琥珀酸阿拉伯胶酯作为乳化剂，向其中加入200g月见草油，用高速分散机分散制备预乳状液，然后立即通过高压均质机进行均质制备月见草油乳状液。

（3）喷雾干燥：将制备好的乳状液立即进行喷雾干燥，进风温度170-180℃，出风温度90-95℃。

（4）收集月见草油微胶囊，冷却至室温，真空包装、成品。

Claims (6)

1.一种化学改性阿拉伯胶的制备方法，其特征是：

（1）阿拉伯胶溶液制备：将阿拉伯胶放在60-80℃水浴中搅拌直至完全溶解，取出放置至室温，用氢氧化钠溶液调节溶液的pH，抽滤，将滤液转移到大烧杯中，所述氢氧化钠溶液的用量是阿拉伯胶溶液的3%；

（2）辛烯基琥珀酸酐溶液的制备：将辛烯基琥珀酸酐与乙醇或异丙醇混合均匀，制备得到辛烯基琥珀酸酐溶液；

（3）酯化反应：调节抽滤后的阿拉伯胶溶液温度38-63℃，将辛烯基琥珀酸酐溶液缓慢加入到阿拉伯胶溶液中，反应时间1-2.5 h,用氢氧化钠溶液调节反应液的pH，氢氧化钠的用量是辛烯基琥珀酸酐溶液和阿拉伯胶溶液总量的3%，使pH保持在恒定的微碱性中；反应结束后用盐酸溶液调节反应液pH，盐酸溶液用量是上述加入氢氧化钠后溶液的3%，反应1-2.5 h；

（4）干燥：然后依次用乙醇和水交替洗涤反应液，将沉淀出的辛烯基琥珀酸阿拉伯胶酯放在烘箱中烘干，最后将烘干后的产品粉碎，过筛，收集；或者直接将调好pH的溶液进行喷雾干燥，即可得到一种化学改性的阿拉伯胶。

2.根据权利要求1所述的一种化学改性阿拉伯胶的制备方法，其特征是：步骤（1）中所述pH为7.5-8.0，阿拉伯胶溶液浓度为10%-40%。

3.根据权利要求1所述的一种化学改性阿拉伯胶的制备方法，其特征是：步骤（2）中所述乙醇或异丙醇与辛烯基琥珀酸酐比例为3:1。

4.根据权利要求1所述的一种化学改性阿拉伯胶的制备方法，其特征是：步骤（3）中所述酯化反应过程中反应液pH在7.5-9.0；反应结束后，加入盐酸调节后反应液pH为6.0。

5.根据权利要求1所述的一种化学改性阿拉伯胶的制备方法，其特征是：步骤（4）中所述烘箱干燥条件：60℃下干燥2h，喷雾干燥条件是：进风温度170-180℃，出风温度90-95℃。

6.一种化学改性阿拉伯胶的应用，其特征是：

（1）制备乳状液：用辛烯基琥珀酸酐进行改性的阿拉伯胶具有优异乳化性能，用来稳定乳状液；首先，将改性的阿拉伯胶在60℃的条件下完全溶解，然后，将其与功能性油脂或其他活性成分在分散机或搅拌机下混合制备预乳状液，最后将预乳状液通过均质机或微射流从而得到乳状液；

（2）制备微胶囊：辛烯基琥珀酸阿拉伯胶酯作为微胶囊壁材包埋功能性油脂，精油，植物活性成分，能够保护芯材防止芯材氧化；首先，将化学改性阿拉伯胶在60℃的条件下完全溶解，然后，将其与功能性油脂或其他活性成分在分散机或搅拌机下混合制备预乳状液，最后将预乳状液通过均质机或微射流从而得到乳状液，将得到的乳状液进行喷雾干燥，从而得到微胶囊；在制备微胶囊的过程中，辛烯基琥珀酸阿拉伯胶酯与乳清蛋白、麦芽糖、乳糖复配作为微胶囊壁材，制备出质量更好的微胶囊。