Page 126 - 《精细化工》2020年第12期

·2488· 精细化工 FINE CHEMICALS
米淀粉脂肪酸包合物的解聚作用和分解过程
三阶段为 360~500 ℃，质量损失率为 4.38%，平均
失重速率为 0.23%/min，可能是中间产物的完全分
解，样品在 500 ℃后热分解基本完成，800 ℃时剩
余物主要为灰分，包合物剩余 15.21%的灰分，大于
玉米 淀粉 灰分 （ 12.83% ）和 物理混 合物 灰分
（12.45%）。玉米淀粉脂肪酸包合物的第一阶段分解
温度小于玉米淀粉（30~140 ℃）和物理混合物
（ 30~180 ℃），质 量损失 率也小于 玉米淀 粉
（14.00%）和物理混合物（12.00%），可能是脂肪
酸与玉米淀粉的包合减少了玉米淀粉的自由水和结
合水所致；包合物第二阶段起始分解温度小于玉米
淀粉（260~350 ℃），质量损失率大于玉米淀粉
（59.25%），表明脂肪酸的包合降低了玉米淀粉的热
分解稳定性，可能是脂肪酸与玉米淀粉包合后使玉
米淀粉的晶体类型发生了改变 [18] 。样品的热稳定性
可以通过最大失重速率（DTG max ）来表示
淀粉、物理混合物和包合物最大失重速率对应的分
解温度分别为 309.30、319.62 和 305.31 ℃，最大失重
速率分别为 16.89%/min、15.89%/min 和 19.66%/min，
由此可知，包合物的热稳定性最低，可能是脂肪酸
与玉米淀粉相互作用，玉米淀粉的内部结构被破坏，
分子间作用力减弱，从而使包合物的热稳定性降低。
2.4.3 SEM 分析
为了进一步观察包合物的形貌变化，对玉米淀
粉和包合物进行 SEM 测试，结果如图 9 所示。
图 9 玉米淀粉（a）及包合物（b、c、d）的 SEM 图
Fig. 9 SEM images of corn starch (a) and corn starch-fatty
acid inclusion compound (b, c, d)
由图 9a 可见，玉米淀粉颗粒多为不规则的多边
形和球形结构，颗粒表面光滑 [33-34] ；由图 9b 可见，
包合物的形貌有两种，少部分颗粒由于溶液温度过
高出现糊化现象，大部分颗粒的形貌还是维持原玉
米淀粉的形貌，在更大的放大倍数下（图 9c、d）
可以看到，包合物的两种形貌都存在大量的孔洞结
构，可能是在溶液中，玉米淀粉颗粒结构遭到破坏，
第 37 卷
[31] ；第 与脂肪酸结合，形成包合物而产生的小孔结构，间
接说明包合物的形成。
3 结论
通过单因素实验和星点设计-响应面法优化得
到玉米淀粉脂肪酸包合物的最佳制备工艺条件为：
m(玉米淀粉)∶m(脂肪酸)=8∶1，包合时间 82 min，
包合温度 51 ℃，在该条件下得到的包合物对刚果
红的吸附率为 91.65%，实验值与预测值接近，各因
素的影响次序为：包合时间>包合温度>投料比。采
用星点设计响应面法优化得到的模型可靠，对玉米
淀粉和脂肪酸的包合工艺具有指导意义。对包合物
进行 IR、TG、SEM 分析，证明玉米淀粉脂肪酸已
经形成包合物，包合物的热稳定性降低，包合物表
面存在大量孔洞结构。玉米淀粉脂肪酸包合物是由
两种天然物质制备而得，是一种天然高分子可再生
[32] ，玉米
吸附材料，对偶氮染料刚果红的吸附效果很好，为
玉米淀粉和脂肪酸用于吸附材料提供了一条新途
径，也实现了金樱子果渣高值化利用，扩大了淀粉
的应用价值，为脂肪酸淀粉包合物在吸附应用方面
提供了理论基础。
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