酶促合成中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的性質(zhì)研究

王 艷 辛嘉英，2 武文龍

（哈爾濱商業(yè)大學(xué)省高校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1，哈爾濱 150076）

（中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所羰基合成與選擇氧化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2，蘭州 730000）

酶促合成中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的性質(zhì)研究

王 艷1辛嘉英1，2武文龍1

（哈爾濱商業(yè)大學(xué)省高校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1，哈爾濱 150076）

（中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所羰基合成與選擇氧化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2，蘭州 730000）

通過(guò)對(duì)玉米淀粉經(jīng)中長(zhǎng)鏈脂肪酸酶促酯化改性后的理化性質(zhì)的分析，考察其性質(zhì)的變化，闡明其潛在應(yīng)用價(jià)值，為其實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)。中長(zhǎng)鏈脂肪酸的引入不僅提高了淀粉乳的黏度、凝沉穩(wěn)定性和凍融穩(wěn)定性，且獲得了良好的乳化性（67%～98%），且乳化效果明顯好于明膠（40%）和蔗糖酯（50%），但與單甘脂（75%）相似。與辛烯基琥珀酸淀粉酯和醋酸淀粉酯相比，低取代度中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的乳化性（92.36%～97.89%）和凍融穩(wěn)定性（析水率為17%～20%）要優(yōu)于辛烯基琥珀酸淀粉酯（析水率為47.2%）和醋酸淀粉酯（析水率為68.63%）。因此，酶促合成的中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯可以作為一種新型的、更為安全的乳化劑和凍融穩(wěn)定劑廣泛的應(yīng)用到食品、醫(yī)藥及化妝品等領(lǐng)域。

玉米淀粉 脂肪酶 中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯 理化性質(zhì)

淀粉是一種多晶高聚物，因其性質(zhì)存在冷水不溶性、淀粉糊易老化、在低溫下易凝沉、成膜性差等方面的缺陷［1］，限制了天然淀粉在生產(chǎn)中的應(yīng)用。中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯具有特殊的熱塑性、疏水性、乳化性和可生物降解性，它們作為多種石油化工產(chǎn)品的代用品越來(lái)越受重視。天然原淀粉經(jīng)氫氧化鈉／尿素混合溶液處理后其粒徑變小為接近于納米級(jí)別，結(jié)晶度降低，晶型發(fā)生轉(zhuǎn)變，這些結(jié)構(gòu)上的變化必然會(huì)使原淀粉的一些理化性質(zhì)發(fā)生改變［2］。而疏水性中長(zhǎng)鏈脂肪酸基團(tuán)的引入，必然會(huì)賦予淀粉一些新的理化性質(zhì)［3］。目前研究較為系統(tǒng)和深入的是硬脂酸淀粉酯［4－6］和油酸淀粉酯［7－8］。但是，國(guó)內(nèi)外對(duì)中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的研究主要集中在其合成方法上［9－11］，而且研究也表明中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的取代度受到很多因素的影響，其中包括淀粉的種類(lèi)、?；噭┑逆滈L(zhǎng)、飽和度及種類(lèi)、制備方法及條件等。但并沒(méi)有對(duì)其理化性質(zhì)進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析與研究，這就大大影響了中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的實(shí)際應(yīng)用。

本研究通過(guò)對(duì)原淀粉、預(yù)處理淀粉以及無(wú)溶劑體系酶促合成的各種中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的溶解度、透明度、黏度、凝沉穩(wěn)定性、凍融穩(wěn)定性和乳化性的測(cè)定研究預(yù)處理淀粉及其酯化淀粉在性質(zhì)上發(fā)生的變化，揭示中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的理化特性與其取代度之間的關(guān)系，對(duì)比酶促合成的中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯與已經(jīng)商品化的辛烯基琥珀酸淀粉酯和醋酸淀粉酯在理化性質(zhì)上的差別與優(yōu)勢(shì)。本試驗(yàn)研究酯化改性淀粉在理化性質(zhì)，為酯化改性淀粉開(kāi)拓新的應(yīng)用領(lǐng)域和中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯在食品、藥用化工品及化妝品行業(yè)中的應(yīng)用提供借鑒。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原料

固定化南極假絲酵母脂肪酶Novozym 435（L4777），10 000 U／g：丹麥 Novozymes A／S公司；辛酸淀粉酯、月桂酸淀粉酯、棕櫚酸淀粉酯、油酸淀粉酯和硬脂酸淀粉酯（GR）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；棕櫚酸、玉米淀粉、辛酸、月桂酸、棕櫚酸、油酸和硬脂酸（AR）：蘇州暢通化學(xué)有限公司。

1.2 主要儀器

NDJ－9旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；Ultra－turrax 725：上海旦鼎國(guó)際貿(mào)易有限公司；DVT－30滴體積界面張力儀：大昌華嘉商業(yè)（中國(guó)）有限公司；Mstersizer 2000激光粒度儀：上海奧威科技開(kāi)發(fā)有限公司；Brook field RVOV－O型數(shù)字流變：美國(guó)博利飛。

1.3 淀粉預(yù)處理

根據(jù)文獻(xiàn)［12］對(duì)淀粉進(jìn)行預(yù)處理。

1.4 無(wú)溶劑體系酶促中長(zhǎng)鏈淀粉酯的合成

根據(jù)文獻(xiàn)［13］所獲得的最佳淀粉酯合成工藝進(jìn)行中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的合成。

1.5 取代度的測(cè)定

根據(jù)王艷等［14］的研究采用氣相色譜法進(jìn)行產(chǎn)物取代度的測(cè)定，首先對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行甲酯化獲得脂肪酸甲酯，通過(guò)氣相色譜掃描，以油酸甲酯或月桂酸甲酯（但測(cè)定油酸淀粉酯的取代度時(shí)內(nèi)標(biāo)物用月桂酸淀粉酯）為內(nèi)標(biāo)物測(cè)定脂肪酸甲酯的含量從而換算出脂肪酸的量。已知脂肪酸的用量便可計(jì)算出脂肪酸淀粉酯的取代度。

1.6 冷水溶解度的測(cè)定

室溫下，取100 mL蒸餾水與1.0 g待測(cè)干基樣品，低速（約500 r／min）攪拌15 s，高速（1 000 r／min）攪拌2 min，將樣品溶液移入250 mL離心管，于6 000 r／min轉(zhuǎn)速下離心15 min，吸取上層清液25 mL于已稱(chēng)重的稱(chēng)量瓶中110℃下干燥6 h后，稱(chēng)重直至恒重，其冷水溶解度計(jì)算公式如下［15］：

式中：m1為25 mL上清液中固體質(zhì)量／g；m0為樣品質(zhì)量／g。

1.7 膨脹度的測(cè)定

制取2.0%樣品乳，95℃的水浴加熱，并攪拌30 min，再以3 000 r／min離心20 min，分離上層清液，烘干至恒重為水溶性樣品的量，根據(jù)式（2）計(jì)算淀粉樣品的溶解度；下層為膨脹淀粉部分，烘干至恒重，根據(jù)式（3）計(jì)算淀粉樣品的膨脹度：

式中：C為溶解的淀粉的質(zhì)量／g；S為樣品溶解度／%；P為樣品膨脹度／%；W為淀粉樣品干重／g；D為膨脹淀粉干重／g。

1.8 黏度的測(cè)定

將樣品配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的乳狀液，在沸水浴中糊化后，冷卻至室溫，25℃下用黏度計(jì)測(cè)定其黏度，轉(zhuǎn)速?gòu)?.3 r／min開(kāi)始逐漸增加到60 r／min，依次測(cè)定樣品糊的黏度［16］。

1.9 透明度的測(cè)定

稱(chēng)取一定質(zhì)量的樣品，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的樣品乳，在沸水浴中加熱糊化，冷卻至室溫。以蒸餾水為空白，用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)和光程為1 cm比色皿在625 nm處測(cè)定其透光率［17］。

1.10 凝沉性的測(cè)定

稱(chēng)取一定質(zhì)量的樣品，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的樣品乳，于沸水浴中加熱糊化，冷卻至室溫。然后將樣品糊放入20 mL的刻度管中，在25℃靜置，記錄靜置24 h后上清液的體積［18］。

1.11 凍融穩(wěn)定性的測(cè)定

稱(chēng)取一定質(zhì)量的樣品，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的乳狀液，在沸水浴中糊化攪拌30 min，冷卻至室溫，于－10～－20℃的冰箱內(nèi)保存24 h后取出，室溫下自然解凍，3 000 r／min離心20 min，分別計(jì)算3個(gè)凍融周期的吸水百分率［19］。

1.12 乳化性質(zhì)的測(cè)定

稱(chēng)取0.5 g樣品分散于一定量的水中，于沸水浴中加熱充分糊化（15 min），冷卻至室溫，于樣品糊中加入25 mL大豆色拉油，均質(zhì)得到乳狀液（30 s）。將此乳狀液轉(zhuǎn)移至10 mL離心管中，以3 000 r／min離心約15 min，記錄乳化層高度和液體總高度。然后將樣品放置24 h，以3 000 r／min離心約15 min，記錄乳化層高度和液體總高度。按下式計(jì)算乳化能力及乳化穩(wěn)定性［20］。

1.13 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)的每個(gè)水平有3個(gè)重復(fù)，數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。顯著性分析由SPSS軟件完成。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶解度的分析

冷水溶解度是考察淀粉物理特性的一個(gè)重要指標(biāo)，它的大小代表著淀粉與水結(jié)合能力的強(qiáng)弱，冷水溶解度與淀粉的分子結(jié)構(gòu)、顆粒大小、直鏈淀粉含量等因素密切相關(guān)［2，21］。原淀粉、預(yù)處理淀粉及不同取代度的各中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的冷水溶解度如表1所示：原玉米淀粉的溶解度很低僅為2.51%，經(jīng)預(yù)處理后其冷水溶解度提高到67.55%，再經(jīng)酯化后，各中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的溶解度又會(huì)有所下降，并且中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的取代度越大，中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的溶解度越小。如辛酸淀粉酯，當(dāng)取代度為0.03時(shí)，其冷水溶解度為45.86%；而當(dāng)其取代度為1.06時(shí)，其冷水溶解度僅為10.53%。這主要是由于經(jīng)預(yù)處理后，淀粉顆粒結(jié)構(gòu)被破壞（如圖1所示），更多的親水性羥基與水分子結(jié)合，使溶解度顯著提高；而酯化反應(yīng)后由于親油性中長(zhǎng)鏈脂肪酸的引入，使淀粉的疏水性增強(qiáng)，并且顆粒發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致溶解度降低。且與已經(jīng)商品化的醋酸淀粉酯和辛希基琥珀酸淀粉酯相比，溶解度與醋酸淀粉酯相似，但明顯高于辛希基琥珀酸淀粉酯。

表1 不同樣品的溶解度

圖1 淀粉和淀粉酯的掃描電鏡圖

2.2 膨脹度的分析

淀粉的膨脹度和溶解度的大小從另一個(gè)角度反應(yīng)出淀粉顆粒結(jié)晶區(qū)內(nèi)氫鍵的結(jié)合程度。原玉米淀粉經(jīng)預(yù)處理和酯化反應(yīng)后其膨脹度的變化如表2所示，在對(duì)原淀粉和預(yù)處理淀粉的晶體結(jié)構(gòu)分析中，得知淀粉經(jīng)預(yù)處理后其晶體結(jié)構(gòu)遭到破壞，淀粉顆粒中的螺旋結(jié)構(gòu)展開(kāi)（如圖2所示），這必然造成淀粉顆粒膨脹度的下降，由原來(lái)的60.35%下降到20.13%。然而，當(dāng)預(yù)處理淀粉與各中長(zhǎng)鏈脂肪酸發(fā)生酯化反應(yīng)后，它們的晶體結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生改變，但由于中長(zhǎng)鏈脂肪酸的空間位阻較大，淀粉顆粒的疏水性增強(qiáng)，使其溶解度有所下降，因而預(yù)處理淀粉酯化后膨脹度大大提高（24.56%～56.03%），但是仍然要小于原淀粉（60.35%）。并且隨中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯取代度的升高，疏水性的脂肪酸鏈增多，因此其膨脹度也就越大，如表2中的辛酸淀粉酯，當(dāng)其取代度為0.03時(shí)膨脹度僅為24.56%，而當(dāng)取代度為1.06時(shí)膨脹度卻又高達(dá)54.24%。然而，不同的脂肪酸淀粉酯即使他們之間取代度均為0.03（如表2中的辛

表2 不同樣品的膨脹度

圖2 淀粉和淀粉酶的X－射線衍射圖

酸淀粉酯和油酸淀粉酯），膨脹度卻并不相同，這說(shuō)明脂肪酸淀粉酯的膨脹度不僅與取代度有關(guān)也與脂肪酸本身的碳鏈長(zhǎng)度有關(guān)。

2.3 黏度

經(jīng)測(cè)定原淀粉、預(yù)處理淀粉以及各中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的黏度如表3所示。預(yù)處理淀粉（21 mPa·s）和脂肪酸淀粉酯（27～68 mPa·s）的黏度明顯低于原淀粉（540 mPa·s），且同一種脂肪酸淀粉酯的黏度隨取代度的升高而升高（如表3中的辛酸淀粉酯，當(dāng)其取代度為0.03時(shí)黏度僅為27 mPa·s，而當(dāng)取代度為1.06時(shí)黏度卻又高達(dá)68 mPa·s。），并且相同取代度的不同中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的黏度也不同，但并沒(méi)有明顯的差別（如表3中的辛酸淀粉酯和油酸淀粉酯）。預(yù)處理淀粉酯化改性后，導(dǎo)致其黏度下降的原因歸結(jié)為2個(gè)方面，一方面是淀粉分子的降解，另一方面是中長(zhǎng)鏈脂肪酸的引入，削弱了淀粉顆粒之間氫鍵結(jié)合力，使淀粉顆粒變的松弛，可以在較低溫度下進(jìn)行糊化。但與商品化的醋酸淀粉酯和辛?；晁岬矸埘ハ啾?，各中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的黏度要明顯低于醋酸淀粉酯，略高于辛?；晁岬矸埘?。

表3 不同樣品的黏度

2.4 透明度

淀粉經(jīng)糊化后會(huì)形成感官透明的淀粉糊，當(dāng)光線通過(guò)淀粉糊時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生光線的穿透、折射和反射現(xiàn)象。穿透淀粉糊的光線越多，表明糊的透明度越好［23］。玉米原淀粉、預(yù)處理淀粉和不同取代度的中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯糊狀液的透明度如表4所示，原玉米淀粉糊的透明度并不高（14.12%），但經(jīng)預(yù)處理后淀粉糊的透明度明顯升高，達(dá)到63.3%。這主要是由于原淀粉不易溶于水，在水中分散性很差，故透明度很低，經(jīng)預(yù)處理后（如圖1和圖2所示），淀粉結(jié)晶區(qū)被破壞，顆粒表面及內(nèi)部均遭到侵蝕，更多的羥基裸露在外面，淀粉與水分子間的締合增加，溶解度增大，分子之間締合減少，淀粉鏈變短，顆粒較易膨脹，從而減弱光的折射和反射，故預(yù)處理淀粉糊的透明度提高。然而，當(dāng)在預(yù)處理淀粉中接入中長(zhǎng)鏈脂肪酸后，淀粉糊的透明度逐漸降低（14.03%～58.76%），且接入不同中長(zhǎng)鏈脂肪酸的淀粉糊的透明度也各不相同（如表4中的辛酸淀粉酯和硬脂酸淀粉酯，雖然取代度均為0.03但是透明度相差10%左右），而且同一種脂肪酸淀粉酯的透明度隨取代度的增加而升高（如表4中的辛酸淀粉酯，當(dāng)取代度為0.03時(shí)透明度為58.76%；而當(dāng)取代度為1.06時(shí)，透明度僅為25.47%）。這主要是由于在預(yù)處理淀粉中接入了疏水性的中長(zhǎng)鏈脂肪酸，阻礙了淀粉分子之間的締合作用，同時(shí)與水分子的結(jié)合能力也明顯下降，減弱了光線的折射和反射強(qiáng)度，導(dǎo)致透明度下降。并且中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯糊的透明度與中長(zhǎng)鏈脂肪酸的種類(lèi)及其取代度密切相關(guān)。

表4 不同樣品的透明度

2.5 凝沉性

淀粉的凝沉實(shí)質(zhì)上是淀粉“老化”的過(guò)程。由于食品主要在常溫保藏，故在此著重研究了常溫下各中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的凝沉情況，結(jié)果如圖3所示：原淀粉經(jīng)預(yù)處理后顆粒結(jié)構(gòu)受到破壞，淀粉鏈變短，淀粉冷水溶解度大大增強(qiáng)，這使淀粉與水分子間締合增強(qiáng)，分子之間締合減弱，從而使淀粉糊的穩(wěn)定性大大提高。然而預(yù)處理淀粉酯化后，疏水性中長(zhǎng)鏈脂肪酸基團(tuán)的接入可以有效地阻止淀粉分子間氫鍵的形成，從而進(jìn)一步提高了淀粉糊的凝沉穩(wěn)定性。一般溫度大于50℃或小于－20℃不易凝沉。

表5 不同樣品的凝沉性

由圖3可以看出，原玉米淀粉經(jīng)預(yù)處理后其抗凝沉性大大提高，不會(huì)產(chǎn)生明顯的沉降。而預(yù)處理淀粉經(jīng)中長(zhǎng)鏈脂肪酸酯化改性后，各中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯都具有較好的抗凝沉性。在相同的靜置時(shí)間里，原玉米淀粉糊（9.5 mL）和預(yù)處理淀粉糊（12.5 mL）的沉降體積明顯比淀粉酯小很多。并隨時(shí)間的延長(zhǎng)，析出更多的清液，使沉降體積減小。而淀粉經(jīng)酯化變性后，24 h內(nèi)幾乎無(wú)清液析出，沉降體積沒(méi)有明顯變化，凝沉性明顯降低。并且由表5可以看出各中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的抗凝沉性隨取代度的升高而加強(qiáng)。但凝沉性要略高于相似取代度的醋酸淀粉酯和辛希基琥珀酸淀粉酯。

圖3 各樣品凝沉性隨時(shí)間的變化

2.6 乳化性及乳化穩(wěn)定性

淀粉是一種親水性高聚物，淀粉分子鏈上眾多的醇羥基賦予其很強(qiáng)的親水性。當(dāng)將疏水性的中長(zhǎng)鏈脂肪酸基團(tuán)引入到淀粉分子鏈上后，淀粉便具有了一定的疏水親油性，這就使淀粉成為一種兩親性聚合物，具有很好的表面活性。而中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的乳化性與中長(zhǎng)鏈脂肪酸的種類(lèi)及其取代度密切相關(guān)。由圖4可以看出，各中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯均具有較好的乳化性。且隨放置時(shí)間的延長(zhǎng)乳化性并沒(méi)有明顯的下降。各中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的乳化性主要取決于其取代度的大小，由圖4所示取代度為0.03的辛酸淀粉酯的乳化性（94.23%）要明顯高于其他淀粉酯。而乳化穩(wěn)定性則與所用脂肪酸的種類(lèi)有關(guān)，如圖4所示，硬脂酸淀粉酯的取代度（0.36）明顯高于棕櫚酸淀粉酯和油酸淀粉酯（0.25），但其乳化穩(wěn)定性卻低于這2種淀粉酯。通過(guò)與明膠、蔗糖酯和單甘酯等3種常用的乳化劑進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，一定取代度的中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的乳化性和乳化穩(wěn)定性（67%～98%）要高于明膠（40%）和蔗糖酯（50%），但與單甘酯的乳化特性相當(dāng)（75%）。如表6所示。低取代度中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的乳化性均高于90%，而高取代度的乳化性也在40%以上。相比之下醋酸淀粉酯基本無(wú)乳化性，而高取代度辛烯基琥珀酸淀粉酯和低取代度辛烯基琥珀酸淀粉酯的乳化性無(wú)明顯差異，在60%～70%之間。

圖4 不同樣品的乳化性與時(shí)間的關(guān)系

表6 中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯與辛烯基琥珀酸淀粉和醋酸淀粉酯乳化性對(duì)比

2.7 凍融穩(wěn)定性

析水率反映了淀粉老化的難易程度。淀粉糊隨著冷凍時(shí)間的增加，凝膠中淀粉分子之間相互作用增大，淀粉分子鏈在平行取向形成凝膠束時(shí)，迫使水分子從凝膠中擠出，即離水作用，從而使凍融穩(wěn)定性變差。從表7可以看出，所有脂肪酸淀粉酯樣品的析水率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原淀粉（48.75%）和預(yù)處理淀粉（23.72%）。低取代度的各中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯在第一個(gè)周期的析水率相差不大（22%左右），高取代度的辛酸淀粉酯的凍融穩(wěn)定性相對(duì)來(lái)說(shuō)較好（經(jīng)過(guò)3個(gè)凍融周期后，析水率僅為27.82%）。原淀粉經(jīng)預(yù)處理后顆粒結(jié)構(gòu)受到破壞、淀粉鏈變短、更多的羥基暴露出來(lái)跟水分子結(jié)合使得淀粉和水分子之間的締合增強(qiáng)，而淀粉分子之間的締合減弱，因此預(yù)處理淀粉的凍融穩(wěn)定性高于原淀粉。而疏水性中長(zhǎng)鏈脂肪酸的引入使淀粉分子間的空間位阻變大，進(jìn)一步抑制了淀粉分子間的重新排列和締合，因此各中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的凍融穩(wěn)定性明顯高于原淀粉，并隨取代度的增加凍融穩(wěn)定性增強(qiáng)（經(jīng)過(guò)3個(gè)凍融周期取代度為0.03的辛酸淀粉酯的析水率為39.84%，而取代度為1.06的辛酸淀粉酯的析水率僅為27.82%），同時(shí)由表7也可以看出所用脂肪酸的碳鏈長(zhǎng)度越長(zhǎng)，相應(yīng)酯化淀粉的凍融穩(wěn)定性越好（如取代度均為0.03的辛酸淀粉酯和硬脂酸淀粉酯的析水率分別為39.84%和38.23%）。辛烯基琥珀酸淀粉酯和中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的凍融穩(wěn)定性均隨取代度的升高而升高，且二者在低取代度和高取代度范圍內(nèi)的凍融穩(wěn)定性無(wú)明顯的差異。而高取代度和低取代度的醋酸淀粉酯的凍融穩(wěn)定性基本相同，且明顯低于辛烯基琥珀酸淀粉酯和中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯。

表7 不同樣品的凍融穩(wěn)定性

3 結(jié)論

原玉米淀粉經(jīng)預(yù)處理和酯化改性后，使其具有良好的乳化性和乳化穩(wěn)定性（67%～98%），淀粉乳的黏度、凝沉穩(wěn)定性和凍融穩(wěn)定性也大大提高，而且這些性質(zhì)的變化不僅與各中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的取代度有關(guān)（隨取代度的升高而升高），還與所用脂肪酸的碳鏈長(zhǎng)度及飽和程度有關(guān)（隨碳鏈長(zhǎng)度的增加而升高，隨不飽和度的增加而降低）。因此，可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)制備不同取代度或者不同種類(lèi)的中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯，從而提高了其應(yīng)用價(jià)值、擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，使其成為一類(lèi)通用性更強(qiáng)的添加劑。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)各中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的乳化效果明顯好于明膠（40%）和蔗糖酯（50%），但與單甘脂（75%）相似。這表明中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯可以代替價(jià)格昂貴的乳化劑應(yīng)用到食品、醫(yī)藥以及化妝品行業(yè)當(dāng)中。而低取代度中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯的乳化性（92.36%～97.89%）和凍融穩(wěn)定性（析水率為17%～20%）要優(yōu)于辛烯基琥珀酸淀粉酯（析水率為47.2%）和醋酸淀粉酯（析水率為68.63%）。這說(shuō)明，中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯在乳化性和凍融穩(wěn)定性方面的應(yīng)用極具商品化價(jià)值。因此，酶促合成的中長(zhǎng)鏈脂肪酸淀粉酯，是一種極具發(fā)展前景和商品價(jià)值的天然乳化劑和凍融穩(wěn)定劑。

［1］Mar′?a P D，Sinisterra JV.Acyl transfer strategy for the biocatalytical characterization of Candida rugosa lipases in organic solvents［J］.Enzyme and Microbial Technology，2006，38：199－208

［2］Singh J，Singh N.Studies on the morphological and rheological properties of granule cold water soluble corn and potato starches［J］.Food Hydrocolloids，2003，17：63－72

［3］胡亞楠，張燕萍.棕櫚油淀粉酯的乳化性和黏度的研究［J］.糧食與飼料工業(yè)，2011（12）：40－43

［4］James W M，Eugene P.Preparation and properties of starch triesters［J］.Industrial＆Engineering Chemistry，1942，34（10）：1209－1217

［5］程發(fā)，張曉紅.淀粉硬脂酸酯的制備［J］.天津大學(xué)學(xué)報(bào)，1995（6）：814－819

［6］趙秀娟，于國(guó)萍.脂肪酶催化合成硬脂酸淀粉酯的研究［J］.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008（10）：89－93

［7］Roy L，Whister A M，Jingan Z.Surface derivatization of granules［J］.Cereal Chemistry，1998，75（1）：72－74

［8］Tracey A N，Charles J K，John F K.Preparation of starch esters［J］.Carbohydrate Polymers，1998，34（4）：433－439

［9］Aburto J，Alric I，Thiebayd S.Synthesis，characterization and biodegradability of fatty acid esters of amylase and starch［J］.Joural of Applied Polymer Science，1999，74（1）：1440－1451

［10］Saiyavit V，Narisa C，Sujin S.Studies of flavor encapsulation by agents produced from modified sago and tapioca starches［J］.Starch，2001，53（8）：281－287

［11］Jonker E H.Fatty esters of starch，method of preparing and use：European patent application，EP0486092［P］，1992

［12］Xin Jiaying，Wang Yan，Liu Tie.Lipase－catalyzed esteri-fication of corn－starch with oleic acid in solvent－free system［J］.Advance Journal of Food Science and Technology，2012，4（5），270－276

［13］Xin Jiaying，Wang Yan，Liu Tie，et al.Biosysthesis of corn starch palmitate by lipase novozym 435［J］.International Journal of Molecular Sciences，2012，13，7227－7234

［14］王艷，辛嘉英，劉鐵，等.無(wú)溶劑體系酶催化油酸淀粉酯的合成［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2012，27（11）：39－49

［15］Kurakake M，Noguchi M.Effects on maize starch properties of heat－treatmet with water－ethanol mixtures［J］.Journal of Cereal Science，1997，25（2）：253－260

［16］李兆豐，顧正彪.酸解氧化淀粉的制備及其性質(zhì)的研究［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2005，31（2）：14－17

［17］徐忠.馬鈴薯梭甲基淀粉糊化特性研究［J］.食品科學(xué)，2001，22（2）：25－28

［18］黃強(qiáng)，楊連生，羅興發(fā).高粘度十二烯基唬拍酸淀粉鈉理化性質(zhì)的研［J］.華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2001，29（12）：42－45

［19］Yasumatsu K S.Whipping and emu1sifying properties of soy bean Products［J］.Agricultural and Biological Chemistry，1972，（36）：719－721

［20］Pearce K N，Kinsella J E.Emulsifying properties of proteins：evaluation of a turbidimetric technique［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，1978，26（3）：716－723

［21］Lin J H，Lee S Y，Chang Y H.Effect of acid－alcohol treatment on the molecular structure and physicochemical properties of maize and potato starches［J］.Carbohydrate Polymers，2003，53（4）：475－482

［22］錢(qián)建亞，顧林.三種常用淀粉糊化測(cè)定方法的比較［J］.西部糧油科技，1999，24（4）：42－46

［23］杜先鋒，許時(shí)嬰，王璋.淀粉糊的透明度及其影響因素的研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2002，18（1）：129－131.

The Properties of Enzymatic Synthesis Medium－Long Chain Fatty Acid Esterification of Starch

Wang Yan1Xin Jiaying1，2Wu Wenlong1
（Local Key Laboratory of Food Science and Engineering，Harbin University of Commerce1，Haerbin 150076）（State Key Laboratory of Oxo Synthesis＆Selective Oxidation，Lanzhou Institute of Chemical Physics，Chinese Academy of Sciences2，Lanzhou 730000）

In order to study the properties of starch after esterification of lipase，the physical and chemical properties of native corn starch，pre－treatment starch by NaOH－Urea solution as well as enzymatic synthesis mediumlong chain fatty acid esters of starch has been investigated.The viscosity，retrogradation stability and freeze－thaw stability of starch emulsion were improved after esterification.The addition of medium－long chain fatty acid endowed starch with better emulsifiability（67%～98%）.The emulsifying effectiveness of medium－long chain fatty acid esters on starch was better than that of gelatin（40%）and sucrose ester（50%）while similar to monostearin（75%）.On the comparison，the emulsifiability（92.36%～97.89%）and freeze－thaw stability（leaching rate of water was 17%～20%）of low DSof medium－long chain fatty acid esters of starch were superior to octenyl succinic anhydride starch ester（leaching rate of water of 47.2%）and also the acetate starch ester（leaching rate of water of 68.63%）.Therefore，enzymatic synthesis medium－long chain fatty acid esters of starch could be used in the food industry，medicine and cosmetics as a new emulsifier with better security.

corn starch，lipase，medium－long chain fatty acid esters of starch，physical and chemical properties

TQ917

A

1003－0174（2015）04－0011－07

國(guó)家自然科學(xué)基金 （21073050），黑龍江省杰出青年基金（jc201106）

2013－12－28

王艷，女，1984年出生，講師，生物催化

辛嘉英，男，1966年出生，教授，生物催化、食品化學(xué)