辛烯基琥珀酸玉米淀粉酯的盐...ckering乳液的稳定性_项宽宽.pdf

2023 年 2 月第 44 卷第 1 期河南工业大学学报(自然科学版)Journal of Henan University of Technology(Natural Science Edition)Feb.2023Vol.44 No.1收稿日期:2022-04-15作者简介:项宽宽(1993),男,河南淮阳人,硕士研究生,研究方向为淀粉加工理论与技术。通信作者:刘洁,博士,副教授,E-mail:。辛烯基琥珀酸玉米淀粉酯的盐酸水解及其 Pickering乳液的稳定性项宽宽1,刘洁1,刘亚伟1,孙春芳21.河南工业大学 粮油食品学院,河南 郑州 4500012.河南新孚望新材料科技有限公司,河南 漯河 462300摘要:为探究辛烯基琥珀酸淀粉酯疏水基团和淀粉粒径对 Pickering 乳液稳定性的影响,使用 1 mol/L盐酸对辛烯基琥珀酸玉米淀粉酯(octenyl succinate anhydride corn starch,OSACS)进行水解处理,得到不同水解程度的样品并将其制成 Pickering 乳液,利用扫描电子显微镜、激光粒度仪、傅里叶红外光谱分析仪、差示扫描量热仪、显微镜、流变仪等分析盐酸水解前后淀粉颗粒的理化性质及乳液的性质。结果表明:随着酸水解时间的增加,OSACS 的取代度由 0.020 3 减小至检测不出,糊化温度逐渐降低,平均粒径由 18.09 m 减小至 6.22 m,结晶度从 19.98%增加至 25.91%;取代度为 0.020 3 的 OSACS 能够形成液滴尺寸较小的稳定乳液,乳液的流变学特性表明所有乳液均具有剪切稀化的性质,未经盐酸水解的 OSACS 颗粒形成乳液的储能模量高于盐酸水解处理后的淀粉颗粒所形成乳液的。微米级粒径的变化范围内,粒度的减小并未对 Pickering 乳液的稳定性产生显著影响,辛烯基琥珀酸基团在 Pickering 乳液的稳定性中起到了主导作用。关键词:辛烯基琥珀酸淀粉酯;玉米淀粉;盐酸水解;Pickering 乳液中图分类号:TS201.2文献标志码:A文章编号:1673-2383(2023)01-0009-08DOI:10.16433/j.1673-2383.2023.01.002Hydrochloric acid hydrolysis of octenyl succinate anhydride corn starch and its role in Pickering emulsion stabilityXIANG Kuankuan1,LIU Jie1,LIU Yawei1,SUN Chunfang21.College of Food Science and Engineering,Henan University of Technology,Zhengzhou 450001,China2.Henan Xin Fu Wang Novel Material Science and Technology Ltd.,Luohe 462300,ChinaAbstract:In order to explore the effect of hydrophobic groups and particle size of octenyl succinate anhydride corn starch(OSACS)on the stability of Pickering emulsion,the study analyzed the physical and chemical properties of OSACS hydrolyzed by hydrochloric acid and the stability of Pickering emulsion.OSACS was prepared from corn starch and octenyl succinate anhydride(OSA)in aqueous slurry systems.OSACS was hydrolyzed by 1 mol/L hydrochloric acid for different times(1 d,2 d,3 d,4 d,5 d)to different degrees,then was formed to Pickering emulsions with soybean oil and water.The physical and chemical properties of hydrochloric acid hydrolyzed OSACS and the properties of particle-stabilized Picker-ing emulsion were investigated by scanning electron microscope,laser particle size distributor,fourier trans-form infrared spectrometer,differential scanning calorimeter,microscope and rheometer.With the prolon-gation of acid hydrolysis time,the results showed that the substitution degree of OSACS decreased from 0.020 3 to undetectable,gelatinization temperature decreased from 67.38 to 56.19,the peak intensi-河南工业大学学报(自然科学版)2023 年ty of IR spectra at wavelengths of 1 750 cm-1 and 1 574 cm-1 was weakened,the average particle size decreased from 18.09 m to 6.22 m,and the crystallinity increased from 19.98%to 25.91%.OSACS with a degree of substitution of 0.020 3 could form stable emulsions with small droplet size.The rheologi-cal properties of emulsions showed that all emulsions had shear thinning properties.The storage modulus of OSACS emulsion was higher than that of hydrochloric acid hydrolyzed OSACS and the storage moduli of emulsions were greater than the loss moduli.It was indicated that the Pickering emulsions stabilized by OSACS particles were elastic and had properties similar to viscoelastic weak gel.The results showed that within the change of particle size at micron level,the decrease of particle size had no significant effect on the stability of Pickering emulsion,while the OSA groups played a dominant role in the stability of Pickering emulsion.The results will provide reference for the study and application of OSACS in Pickering emulsion.Key words:octenyl succinic anhydride starch;corn starch;hydrochloric acid hydrolysis;Pickering emulsionPickering 乳液由吸附在两相界面上的固体颗粒稳定,如二氧化硅1-2、黏土 3-4和四氧化三铁5-6颗粒。近些年研究发现纤维素微粒7、几丁质 纳 米 晶 体8、淀 粉 颗 粒9和 淀 粉 纳 米 颗粒10等有机颗粒也可以稳定乳液,这些环境友好型的颗粒乳化剂由于其较好的生物相容性受到了广泛关注。淀粉是地球上最丰富的天然和可再生物质之一,存在于绿色植物中,具有可降解、易生产、成本低等特点,是能够满足生物医学和食品等要求的优良材料11。淀粉被用于稳定乳液,可应用辛烯 基 琥 珀 酸 酐(octenyl succinate anhydride,OSA)对淀粉进行化学改性赋予其表面疏水性,使淀粉颗粒具有亲水和亲油性12。有研究者将玉米淀粉13、籼米淀粉14、芋头淀粉15进行 OSA酯化,制备出了较高稳定性的 Pickering 乳液。Li等16研究发现随辛烯基琥珀酸淀粉酯(octenyl succinate anhydride starch,OSAS)取代度的提高乳液的稳定性增强,Dokic 等17发现随着 OSAS 颗粒浓度的增加乳液的稳定性增加,也有研究表明淀粉粒径能够影响乳液的稳定性18。由此可见,OSAS 的理化性质对其 Pickering 乳液的稳定性有重要影响。目前,关 于 OSAS 影 响 Pickering 乳 液 稳 定性的研究主要集中在取代度、淀粉来源及浓度等,而辛烯基琥珀酸玉米淀粉酯(octenyl succi-nate anhydride corn starch,OSACS)的 酸 处 理 对Pickering 乳液稳定性的影响研究相对较少。基于此,作者以玉米淀粉和 OSA 为原材料,通过湿法工艺制备得到 OSACS,并对其进行盐酸水解得到不同处理时间的样品,分析酸处理前后玉米淀粉颗粒的理化性质以及其 Pickering 乳液的性质,旨在探究辛烯基琥珀酸淀粉酯的疏水基团和淀粉粒径对 Pickering 乳液稳定性的影响,为 OSACS 在 Pickering 乳液中的研究与应用提供理论参考。1材料与方法1.1材料与试剂玉米淀粉:河南恒瑞淀粉科技股份有限公司;辛烯基琥珀酸酐:国药集团化学试剂有限公司;盐酸、无水乙醇、氢氧化钠、硝酸银:天津市科密欧化学试剂有限公司。1.2仪器与设备MB45 快速水分测定仪:奥豪斯仪器(上海)有限公司;PL2002 电子分析天平、pH 计:梅特勒-托利多国际有限公司;磁力搅拌器:德国 IKA 仪器设备有限公司;数显恒温水浴锅:常州普天仪器制造公司;52i POL 显微镜:日本尼康公司;Quanta 250扫描电镜:美国 FEI 公司;Q20 差示扫描量热仪、DHR-1 流变仪:美国 TA 公司;SALD-301V 激光粒度分析仪:日本岛津有限公司;Nicolet 6700 傅里叶红外光谱仪:美国 Thermo 公司;FA25-D 高速剪切均质机:上海弗鲁克科技发展有限公司;D8-AD-VANCE X 射线衍射仪:德国 Bruker 公司。1.3试验方法1.3.1辛烯基琥珀酸玉米淀粉酯的制备称取 70 g 玉米淀粉(干基)加入蒸馏水,配制成 35%淀粉乳液并在 40 水浴中搅拌,加入1 mol/L NaOH 调节 pH 值为 8.0 8.5,然后缓慢逐滴加入 3%的 OSA(用无水乙醇稀释 5 倍),01第 44 卷第 1 期项宽宽,等:辛烯基琥珀酸玉米淀粉酯的盐酸水解及其 Pic