雖然機械力減小了淀粉的粒徑，增加了反應(yīng)表面積，提高了反應(yīng)效率，但這種預(yù)處理也導(dǎo)致了淀粉的顯著降解。

Huang等人提出了另一種更加有前景的方法來增加淀粉的表面積，使試劑更容易滲透到淀粉的內(nèi)部。采用α一淀粉酶預(yù)處理的方法制備微孔玉米淀粉，X射線電子能譜分析表明，不僅在淀粉顆粒表明發(fā)現(xiàn)了OS基團，而且在內(nèi)部和晶體區(qū)域也發(fā)現(xiàn)了OS基團。利用同樣的方法，Bai等人采用淀粉酶和葡糖糖化酶的混合物制備微孔蠟質(zhì)玉米淀粉顆粒，由于微孔增加了淀粉顆粒的表面積，改性反應(yīng)效率更高。

4、其他合成過程

另一種提高反應(yīng)效率和縮短反應(yīng)時間的方法是在高溫高壓下對淀粉進(jìn)行OSA改性。Shogren等人在120℃干燥玉米淀粉，然后將其與冰醋酸和OSA混合。反應(yīng)在差示掃描量熱儀（DSC）鍋中進(jìn)行。在180℃反應(yīng)20min后，DS約為0.5，反應(yīng)效率為65％。實驗結(jié)果表明，由于不需要催化劑和中和處理，生成的副產(chǎn)物較少，但淀粉分子鏈明顯降解。Kim等人將淀粉和OSA在水（高溫，低pH）中混合，然后高溫干燥，制備了OSA蠟質(zhì)大米淀粉。而嚴(yán)格的實驗條件會導(dǎo)致分子量的顯著下降，這意味著淀粉在這個過程中發(fā)生了顯著的降解。

另一種快速獲得OSA淀粉（高DS）的方法是微波輔助改性。Biswas等人首先報道了在5min內(nèi)獲得OSA改性淀粉（DS=0.3）。Rivero等人也使用了同樣的方法。首先，將木薯淀粉放入堿性溶液中懸浮活化，然后過濾，真空干燥。將活化后的淀粉與OSA在蒸餾水中混合，然后進(jìn)行微波輻射，7min后得到了OSA淀粉（DS=0.045）。

3 、OSA淀粉的結(jié)構(gòu)特征

（1）支鏈度（DB）的測定

支鏈度（DB）是支鏈點平均數(shù)量占每個淀粉分子中糖苷鍵平均總數(shù)量的百分比。核磁共振（NMR）是一種可靠的表征技術(shù)，只要確保樣品完全均勻溶解，NMR就可以對其準(zhǔn)確測量。然而事實上，水不能完全溶解所有的淀粉樣品，尤其是直鏈淀粉含量高的樣品。DMSO-d₆已被證實可以完全溶解淀粉，然而源于羥基的不穩(wěn)定質(zhì)子或者任何含有可交換質(zhì)子的基團都表現(xiàn)出寬泛的峰，從而隱藏了其他的峰，使DB的計算復(fù)雜化。不過，已有方法消除這些峰。Hemandez等人使用DMSO-d₆和D₂O的混合物（80/20）代替純DMSO—d6，但如果D₂O的添加比例不精確，則會出現(xiàn)溶解度和光譜不清晰的問題。Nilsson等人將淀粉溶于DMSO—d₆前進(jìn)行了預(yù)氘化，即溶于沸騰的D₂O后冷凍干燥，該方法有效但費時費力。Tizzotti等人報道了一種快速直接的方法，使用少量的氘代三氟乙酸（TFA—d₁）就可以使淀粉羥基的可交換質(zhì)子向高頻移動，從而使1H NMR譜圖清晰明確。

（2）OSA淀粉取代度（DS）測定

①滴定法

測OSA淀粉DS的滴定方法有兩種。第一種方法是將產(chǎn)物在堿性溶液中皂化，然后滴定多余的堿。通常，OSA淀粉懸浮在堿性溶液（一般為NaOH或KOH）中，OS基團發(fā)生皂化反應(yīng)。然后用帶有指示劑的鹽酸溶液滴定溶液中過量的堿。

在第二種方法中，OSA淀粉分散在鹽酸/異丙醇溶液中。過濾后，用異丙醇洗滌固體剩余物，直至無氯離子（用硝酸銀溶液檢測），然后分散于蒸餾水中。最后將混合物煮沸，用指示劑和氫氧化鈉溶液滴定中和。

盡管這兩種滴定方法因方便而被廣泛使用，但都存在一定的缺點；（i）每次DS計算需要2～59產(chǎn)物才能保持準(zhǔn)確；（ii）需要對天然未改性淀粉進(jìn)行表征，但有些商業(yè)產(chǎn)品或許已經(jīng)被改性過，難以獲得真正的原料。

②核磁共振（NMR）

核磁共振（NMR）被廣泛用于表征聚合物的化學(xué)改性（如OSA淀粉）。通過OS基團跟淀粉異常質(zhì)子峰強度比值計算DS，如圖4所示。在嚴(yán)格控制的條件下，OS基團和淀粉的峰才能在同一譜圖中顯示出來。跟滴定法相比，NMR的每次表征只需要少量的樣品（一般約2～5mg）。此外，NMR可以同時測定OSA淀粉樣品的DS和DB值，但核磁共振在工業(yè)上并不常用。

Shih等人以D₂O作為溶劑，淀粉樣品部分溶解，然后進(jìn)行NMR表征。水溶性問題可以通過在堿性溶液中水解降低淀粉分子量或者用α一淀粉酶對樣品進(jìn)行預(yù)處理來解決。然而，OSA淀粉是兩親性大分子，通過疏水作用在水中團聚，造成NMR表征結(jié)果重要峰強度減弱，最終導(dǎo)致DS計算結(jié)果偏差。

DMSO/LiBr溶液已被證明可以完全溶解任何濃度的淀粉樣品，OSA還可溶于DMSO，這似乎是最適合OSA淀粉用于NMR表征的溶劑體系。
淀粉分子的主羥基通常比次級羥基反應(yīng)性強，然而，OSA的取代主要發(fā)生在淀粉的C-2和C-3羥基上，在C-6羥基中沒有發(fā)現(xiàn)取代物。

③傅里葉變換紅外光譜（FTIR）

盡管很多論文使用FTIR來研究淀粉改性后是否存在OSA基團，但只有少數(shù)使用其計算取代度（DS）。與天然淀粉的紅外光譜相比，OSA酯化后出現(xiàn)兩個新的吸收峰，1726cm^-1和1572 cm^-1，分別對應(yīng)于酯基的C=O伸縮振動和羧基的不對稱伸縮振動。這兩個吸收帶的強度隨著DS的增大而增大，并且在1726cm^-1處的吸收峰和DS的強度呈線性關(guān)系。然而，F(xiàn)TIR只適用于測定高DS（≥0.3），不適用于大部分的工業(yè)應(yīng)用，如食品級產(chǎn)品（DS≤0.02）。

3、分子結(jié)構(gòu)的測定

OSA淀粉的分子結(jié)構(gòu)少有報道。評價復(fù)雜的多分散支化聚合物的結(jié)構(gòu)特征，需要不同的參數(shù)來體現(xiàn)分子的大小結(jié)構(gòu)。Chung和Thirathumthavom等人利用平均聚合度估算化學(xué)改性前的木薯淀粉、大米淀粉和蠟質(zhì)玉米淀粉的數(shù)均分子量M_n。通過測定強堿完全水解淀粉前后還原糖含量得出M_n。雖然這種方法很常見且易操作，但連接的OS基團或游離OSA都可能干擾還原糖的測定。此外，該技術(shù)僅適用于直鏈淀粉等低分子量物質(zhì)。

（1）體積排除色譜法（SEC）

SEC是依據(jù)分子的體積（流動力學(xué)體積）大小而分離，可用于定量全支化淀粉和酶解支化后淀粉的分子量分布。為了有效地量化分子大小，分子必須完全溶解在溶劑中。通過改變?nèi)軇┑膒H或水解，淀粉可以分解，從而溶于溶劑中。Shogren等人利用SEC測定普魯蘭酶酶解后的OSA蠟質(zhì)玉米淀粉的分子量，洗脫相為0.1 M NaCl，1 mM磷酸鉀緩沖液，0.02％NaN₃，pH為6；Kim等人還使用水洗脫相（50 mMNaNO，）來表征由蠟質(zhì)大米淀粉制成的全支化樣品，樣品在合成過程中發(fā)生了顯著降解，明顯提高了其水溶性。P6rez-Gallardo等人使用DMSO對酸解蠟貢玉米淀粉進(jìn)行預(yù)溶解，然后使用水相流動相（NaN03緩沖+0.02％NaN₃，40℃）進(jìn)行SEC表征。

(2）非對稱流場一流分餾（AF⁴）
SEC會導(dǎo)致高摩爾質(zhì)量支化大分子（如支鏈淀粉）的剪切降解，AF⁴可替代為另一種測量方法。但是，由于DMSO中折射率檢測存在信噪比的問題，該方法不能用于全天然淀粉。Nilsson等人使用AF⁴來確定OSA淀粉的大小；因為淀粉被充分降解，可以溶于水洗脫液中，從而避免了DMSO信號噪聲問題。此外，AF⁴分析數(shù)據(jù)表明，高壓均質(zhì)對淀粉鏈有很強的破壞作用，分子摩爾質(zhì)量降低程度與均質(zhì)過程中的湍流條件有關(guān)。

四、結(jié)語

近十幾年來，OSA淀粉合成和表征領(lǐng)域的文獻(xiàn)數(shù)量顯著增加。盡管一些新的合成過程被報道，但在水中進(jìn)行OSA淀粉改性具有無毒無害和實驗條件溫和（溫度約30至35℃，pH約為8.5）的優(yōu)點，因此仍然是最廣泛使用的技術(shù)。

盡管優(yōu)化合成條件一直是研究的主題，但很少有作者研究改性產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)表征方法。雖然報道者會提供取代度（DS），但往往缺少其他結(jié)構(gòu)參數(shù)如支鏈度（DB）、平均分子量、大分子尺寸結(jié)構(gòu)和多分散性等。然而，這些參數(shù)可能對OSA淀粉的最終功能特性產(chǎn)生重要影響。對OSA淀粉結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行全面的表征，將有助于更好地理解產(chǎn)品的物化性質(zhì)。

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