CN109097419A - 一种低共熔溶剂中淀粉的酯化方法 - Google Patents

一种低共熔溶剂中淀粉的酯化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低共熔溶剂中淀粉的酯化方法，是利用绿色溶剂二组分的低共熔溶剂溶解淀粉，作为反应体系来完成淀粉酯化过程。所述低共熔溶剂为乙二醇和氯化胆碱混合构成，二者混合的摩尔比为2：1。本发明采用低共熔溶剂作为反应体系对淀粉进行酯化，对今后基于低共熔溶剂中的酯化淀粉提供了理论和实验基础。本发明方法简单，反应过程绿色环保，反应条件温和，在高分子材料制备领域具有广阔的应用前景。

Description

一种低共熔溶剂中淀粉的酯化方法
技术领域
本发明涉及一种低共熔溶剂中淀粉的酯化方法，属于生物高分子材料改性领域。
背景技术
淀粉酯化是一种对碳水化合物改性的最普遍的方法。最重要的淀粉衍生物—高级脂肪酸淀粉酯化物可以通过在脱水葡萄糖苷片段上接枝高级脂肪酸得到。一般酯化在溶剂中完成，如DMSO、吡啶、DMF等。但是这些溶剂都有一些限制和缺点，比如说挥发性，易燃性和高毒性。这些性质不仅带来了分离过程中的危险性而且还对环境有危害。因此去寻找一种绿色的环境亲和的溶剂用来改性淀粉势在必行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低共熔溶剂中淀粉的酯化方法，该制备方法操作简单，反应过程绿色清洁无污染，反应条件温和，取代度较高，在生物高分子材料改性领域具有较大应用前景。
本发明低共熔溶剂中淀粉的酯化方法，是利用绿色溶剂二组分的低共熔溶剂(乙二醇与氯化胆碱)溶解淀粉，作为反应体系来完成淀粉酯化过程。
所述低共熔溶剂为乙二醇和氯化胆碱混合构成，二者混合的摩尔比为2：1。
本发明低共熔溶剂中淀粉的酯化方法，包括如下步骤：
步骤1：将乙二醇和氯化胆碱混合，获得低共熔溶剂；
步骤2：将可溶性淀粉加入低共熔溶剂中进行糊化；
步骤3：糊化反应完全后趁热加入生物酶、长链脂肪酸以及相转移催化剂PEG-400，搅拌下恒温反应；
步骤4：步骤3的反应结束后将反应液倒入无水乙醇中，搅拌后抽滤，并用无水乙醇冲洗，将DES和未反应的高级脂肪酸去除，干燥后获得粉状产品。
步骤2中，所述糊化是于100℃下加热搅拌12小时。
步骤3中，所述生物酶为435脂肪酶，具体为NovezymeTM435。
步骤3中，所述长链脂肪酸选自棕榈酸、月桂酸或葵酸。
步骤3中，可溶性淀粉、长链脂肪酸、生物酶与低共熔溶剂的质量比为1:3.7:0.2:50。
步骤3中，反应温度为60-70℃，反应时间为6h。
步骤4中，干燥温度为50℃，干燥时间为1-2天。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明方法采用低共熔溶剂作为反应溶剂，价格低廉，绿色环保。
本发明方法，整个反应过程都在常压低温下进行，安全节能。
本发明方法，反应溶剂与催化剂均可分离出来，可回收利用。
附图说明
图1是傅立叶变换红外光谱，其中(a)原始淀粉，(b)65℃不加PTC的淀粉酯化，(c)65℃月桂酸的淀粉酯化，(d)65℃棕榈酸的淀粉酯化，(e)65℃葵酸的淀粉酯化。从图1中可以看出原始淀粉在900-1200cm-1有三个强度较强的峰，这些属于C-O的伸缩振动，同时在3000和3500cm-1有着两个特征谱带归因于脱氧葡萄糖酐上的羟基伸缩振动。在酯化淀粉的红外图谱中我们可以看出在1729cm-1出现了新的谱带，这说明出现了羰基，由此可以证明高级脂肪酸在淀粉中的酯化成功。
具体实施方式
实施例1：
1、低共熔溶剂的制备
将乙二醇和氯化胆碱按照摩尔比2：1进行配比，各称取23.062g和25.938g放入100mL蓝口瓶中，加热至80℃，等待约30min低共熔溶剂完全溶解变成澄清液体。
2、淀粉的糊化
向步骤1配制的低共熔溶剂中加入1g可溶性淀粉(2％)，并通过摇晃将淀粉完全分散在DES中，在100℃下加热搅拌12小时对淀粉进行糊化处理。
3、淀粉的酯化
糊化处理12小时后，趁热加入0.2g NovezymeTM435、4.7g棕榈酸以及5mL PEG-400，在60℃下搅拌加热6个小时。
4、将反应产物倒入大量无水乙醇中，用玻璃棒搅拌一段时间，用布氏漏斗进行抽滤，并用大量的无水乙醇进行冲洗，将DES和未反应的高级脂肪酸去除，滤纸在50℃的条件下烘干12小时，之后将产品从滤纸上剥离下来，得到干燥的粉状产品。
实施例2：
1、低共熔溶剂的制备
将乙二醇和氯化胆碱按照摩尔比2：1进行配比，各称取23.062g和25.938g放入100mL蓝口瓶中，加热至80℃，等待约30min低共熔溶剂完全溶解变成澄清液体。
2、淀粉的糊化
向步骤1配制的低共熔溶剂中加入1g可溶性淀粉(2％)，并通过摇晃将淀粉完全分散在DES中，在100℃下加热搅拌12小时对淀粉进行糊化处理。
3、淀粉的酯化
糊化处理12小时后，趁热加入0.2g NovezymeTM435、3.7g月桂酸以及5mL PEG-400，在60℃下搅拌加热6个小时。
4、将反应产物倒入大量无水乙醇中，用玻璃棒搅拌一段时间，用布氏漏斗进行抽滤，并用大量的无水乙醇进行冲洗，将DES和未反应的高级脂肪酸去除，滤纸在50℃的条件下烘干12小时，之后将产品从滤纸上剥离下来，得到干燥的粉状产品。
实施例3：
1、低共熔溶剂的制备
将乙二醇和氯化胆碱按照摩尔比2：1进行配比，各称取23.062g和25.938g放入100mL蓝口瓶中，加热至80℃，等待约30min低共熔溶剂完全溶解变成澄清液体。
2、淀粉的糊化
向步骤1配制的低共熔溶剂中加入1g可溶性淀粉(2％)，并通过摇晃将淀粉完全分散在DES中，在100℃下加热搅拌12小时对淀粉进行糊化处理。
3、淀粉的酯化
糊化处理12小时后，趁热加入0.2g NovezymeTM435、3.2g葵酸以及5mL PEG-400，在60℃下搅拌加热6个小时。
4、将反应产物倒入大量无水乙醇中，用玻璃棒搅拌一段时间，用布氏漏斗进行抽滤，并用大量的无水乙醇进行冲洗，将DES和未反应的高级脂肪酸去除，滤纸在50℃的条件下烘干12小时，之后将产品从滤纸上剥离下来，得到干燥的粉状产品。
实施例4：
1、低共熔溶剂的制备
将乙二醇和氯化胆碱按照摩尔比2：1进行配比，各称取23.062g和25.938g放入100mL蓝口瓶中，加热至80℃，等待约30min低共熔溶剂完全溶解变成澄清液体。
2、淀粉的糊化
向步骤1配制的低共熔溶剂中加入1g可溶性淀粉(2％)，并通过摇晃将淀粉完全分散在DES中，在100℃下加热搅拌12小时对淀粉进行糊化处理。
3、淀粉的酯化
糊化处理12小时后，趁热加入0.2g NovezymeTM435、4.7g棕榈酸以及5mL PEG-400，在65℃下搅拌加热6个小时。
4、将反应产物倒入大量无水乙醇中，用玻璃棒搅拌一段时间，用布氏漏斗进行抽滤，并用大量的无水乙醇进行冲洗，将DES和未反应的高级脂肪酸去除，滤纸在50℃的条件下烘干12小时，之后将产品从滤纸上剥离下来，得到干燥的粉状产品。
实施例5：
1、低共熔溶剂的制备
将乙二醇和氯化胆碱按照摩尔比2：1进行配比，各称取23.062g和25.938g放入100mL蓝口瓶中，加热至80℃，等待约30min低共熔溶剂完全溶解变成澄清液体。
2、淀粉的糊化
向步骤1配制的低共熔溶剂中加入1g可溶性淀粉(2％)，并通过摇晃将淀粉完全分散在DES中，在100℃下加热搅拌12小时对淀粉进行糊化处理。
3、淀粉的酯化
糊化处理12小时后，趁热加入0.2g NovezymeTM435、3.7g月桂酸以及5mL PEG-400，在65℃下搅拌加热6个小时。
4、将反应产物倒入大量无水乙醇中，用玻璃棒搅拌一段时间，用布氏漏斗进行抽滤，并用大量的无水乙醇进行冲洗，将DES和未反应的高级脂肪酸去除，滤纸在50℃的条件下烘干12小时，之后将产品从滤纸上剥离下来，得到干燥的粉状产品。
实施例6：
1、低共熔溶剂的制备
将乙二醇和氯化胆碱按照摩尔比2：1进行配比，各称取23.062g和25.938g放入100mL蓝口瓶中，加热至80℃，等待约30min低共熔溶剂完全溶解变成澄清液体。
2、淀粉的糊化
向步骤1配制的低共熔溶剂中加入1g可溶性淀粉(2％)，并通过摇晃将淀粉完全分散在DES中，在100℃下加热搅拌12小时对淀粉进行糊化处理。
3、淀粉的酯化
糊化处理12小时后趁热加入0.2g NovezymeTM435、3.2g葵酸以及5mL PEG-400，，在60℃下搅拌加热6个小时。
4、将反应产物倒入大量无水乙醇中，用玻璃棒搅拌一段时间，用布氏漏斗进行抽滤，并用大量的无水乙醇进行冲洗，将DES和未反应的高级脂肪酸去除，滤纸在50℃的条件下烘干12小时，之后将产品从滤纸上剥离下来，得到干燥的粉状产品。

Claims (9)

1.一种低共熔溶剂中淀粉的酯化方法，其特征在于：是利用绿色溶剂二组分的低共熔溶剂溶解淀粉，作为反应体系来完成淀粉酯化过程。
2.根据权利要求1所述的酯化方法，其特征在于：
所述低共熔溶剂为乙二醇和氯化胆碱混合构成，二者混合的摩尔比为2：1。
3.根据权利要求1或2所述的酯化方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：将乙二醇和氯化胆碱混合，获得低共熔溶剂；
步骤2：将可溶性淀粉加入低共熔溶剂中进行糊化；
步骤3：糊化反应完全后趁热加入生物酶、长链脂肪酸以及相转移催化剂PEG-400，搅拌下恒温反应；
步骤4：步骤3的反应结束后将反应液倒入无水乙醇中，搅拌后抽滤，并用无水乙醇冲洗，将DES和未反应的高级脂肪酸去除，干燥后获得粉状产品。
4.根据权利要求3所述的酯化方法，其特征在于：
步骤2中，所述糊化是于100℃下加热搅拌12小时。
5.根据权利要求3所述的酯化方法，其特征在于：
步骤3中，所述生物酶为435脂肪酶。
6.根据权利要求3所述的酯化方法，其特征在于：
步骤3中，所述长链脂肪酸选自棕榈酸、月桂酸或葵酸。
7.根据权利要求3、5或6所述的酯化方法，其特征在于：
步骤3中，可溶性淀粉、长链脂肪酸、生物酶与低共熔溶剂的质量比为1:3.7:0.2:50。
8.根据权利要求3所述的酯化方法，其特征在于：
步骤3中，反应温度为60-70℃，反应时间为6h。
9.根据权利要求3所述的酯化方法，其特征在于：
步骤4中，干燥温度为50℃，干燥时间为1-2天。
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