变性淀粉的研究进展

2019-10-30 版权声明 举报文章

摘要:本文综述了几种典型的变性淀粉,如酯化淀粉、氧化淀粉、醚化淀粉,交联淀粉及接枝共聚型变性淀粉。认为开发多品种变性淀粉, 充分了解它们的性能, 拓宽其领域是一项十分有意义的工作。

关键词:酯化淀粉 氧化淀粉 醚化淀粉 交联淀粉 接枝淀粉 酶法变性淀粉

淀粉是地球上第二大天然高分子,是一种可再生天然资源,产量高,资源丰富,价格低廉,应用广泛。但随着工业生产技术的发展,原淀粉已经不能满足各个工业领域的需要,因此根据淀粉的结构和理化性质开发了变性淀粉,即以淀粉为原料经过一系列化学反应,通过分子的切断、重排、氧化或在淀粉分子中引入取代基制得。目前变性淀粉用量越来越大,已成为一种重要的化工原料, 有广阔的市场前景。

一、酯化淀粉

酯化淀粉就是指淀粉结构中的羟基被有机酸或无机酸酯化而得到的一类变性淀粉。酯化淀粉易糊化, 糊化温度低,粘度稳定, 溶液呈中性, 成膜性能好, 膜的柔软性和延伸性也较好, 糊的透明度得到改善, 热稳定性和冷融稳定性有较大提高。

于海莲[1]等以马铃薯淀粉为原料,醋酸乙烯酯为酯化剂,制备低取代度醋酸酯淀粉,研究了各反应因素对产品取代度的影响,并以取代度为指标,用单因素试验,确定了其最佳工艺条件,即反应体系pH值10.25,反应温度26℃,反应时间1h,酯化剂用量1g。

酯化淀粉可用于增稠剂、塑料、医药等方面。酯化淀粉具有广阔的发展前景,它是以选择新的酯化剂,提出新的制备工艺,提高酯化效率、降低成本。随着科技的不断进步,酯化淀粉在各个领域将具有广阔的应用前景。

二、交联淀粉

交联淀粉是以淀粉为原料,通过交联剂的交联作用而制备,淀粉经交联后,性能稳定且优于原淀粉,制备交联淀粉时是在淀粉中依次加入氯化钠溶液和氢氧化钠溶液,搅拌一段时间后,再加入特定的交联剂。反应停止后用盐酸调节pH值,过滤,用无水乙醇洗涤,滤饼干燥。

徐忠等[2]以玉米淀粉为原料,研究了醚化法制备交联微孔淀粉的工艺条件。结果表明淀粉经交联、酶解处理后影响颗粒表面及内部,但未影响到晶体结构,采用交联再微孔化的处理方法改善多孔淀粉的结构强度和吸附功能是可行的。

交联淀粉由于其耐酸、耐碱以及抗剪切能力强,应用非常广泛:可用作造纸助剂;用于冷冻食品,还可用作乳胶套等乳胶制品的润滑剂。高度交联的淀粉可用作杀虫药和除草剂的载体,喷雾使用方便等。

三、醚化淀粉

醚化淀粉是在催化剂的存在下,经选用活泼的醚化剂,通过化学方法对玉米淀粉进行技术加工而制成。醚化淀粉粘度稳定性好,且在强碱性条件下醚键不易发生水解。醚化淀粉的生产工艺路线不长、技术简单,便于形成生产规模。

陈建初[3]采用活泼的醚化剂,在催化剂的存在下,用化学方法处理玉米淀粉,通过配料,醚化,净化,分离,干燥,粉碎,过筛,最后包装的工艺流程成功地制备了变性的醚化淀粉。

醚化淀粉在食品工业中应用广泛,用于蛋糕、布丁和油炸食品中。在纺织物的碱性印花中, 醚化淀粉用于浆纱。醚化淀粉还用于粘合剂、玻璃纤维的上浆剂等等。随着科学技术的不断进步, 醚化淀粉在我国的应用领域将会得到拓宽。

四、氧化淀粉

淀粉在一定的介质中与氧化剂作用所得产品即为氧化淀粉。氧化淀粉黏度低、固体分散性高、凝胶化作用极小。氧化结果除了甙键断裂外,有限地引入醛基和羧基,使淀粉分子官能团发生变化,部分解聚。淀粉在酸、碱、中性介质中都可以与氧化剂反应生成氧化淀粉,氧化程度主要取决于氧化剂的种类和介质的pH。

陈佑宁等[4]在氧化淀粉合成工艺研究中以硫酸铜为催化剂、双氧水为氧化剂,制备氧化淀粉。结果表明:氧化淀粉的氧化程度可用羟基含量来衡量,羧基含量越高,说明氧化程度越深。催化剂用量对氧化淀粉中羧基含量的影响最显著。

氧化淀粉最重要的用途之一是作为瓦楞纸箱生产的粘合剂。传统的瓦楞纸箱粘合剂为水玻璃,水玻璃易吸收空气中的水分,使纸箱严重受潮、变形,甚至腐蚀箱内的产品。用氧化淀粉代替水玻璃,不仅可以很好地解决以上间题,而且具有重量轻、工艺简单、成本低等特点。氧化淀粉还可作为造纸工业的施胶剂,纺织工业的上浆剂等。

五、接枝淀粉

接枝共聚淀粉是由淀粉与某些化学单体接枝共聚反应生成。淀粉能与丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯和其它多种人工合成高分子单体一起接枝共聚反应,为新型化工产品,用途多。

王彦斌等[5]在碱性条件下,玉米淀粉经环氧氯丙烷交联处理后,在引发剂存在下,与醋酸乙烯酯进一步接枝共聚制得了交联玉米淀粉-醋酸乙烯酯乳液,的出了较好的乳液制备工艺,结果表明:交联玉米淀粉-醋酸乙烯酯接枝聚合乳液冷热稳定性较好。

接枝淀粉的应用主要有以下几个方面,用于制备高吸水树脂:淀粉接枝共聚物经皂化和后处理后,可制得水溶性的聚合物。这种物质具有优良的保水性能,可用做婴儿一次性尿布等。还用于废水处理造纸助剂等各个方面。

六、酶法变性淀粉

酶法是采用在淀粉浆中添加不同酶进行生化反应以改变淀粉性能。对淀粉进行酶法改性通常是用于糖浆的生产而不是为了改良淀粉的某些特性。然而,利用α-淀粉酶来轻度水解淀粉形成麦芽糊精,一般将其看作一种改性作用而非水解作用。

李德海等[6]以异淀粉酶水解玉米淀粉制备的高直链玉米淀粉为原料,采用六偏磷酸钠为交联剂,制备交联酶解高直链玉米淀粉。结果表明,酶解高直链玉米淀粉经交联后淀粉的糊化温度、粘度和粘度稳定性较大程度上得到了提高。

七、结束语

随着工业技术的发展,工业产品规模不断扩大,变性淀粉在造纸、纺织、建筑、化工等领域的应用越来越广泛,其需求量日益增加。因此,变性淀粉的制备工艺备受人们关注。目前,变性淀粉的研究非常活跃,其应用前景广阔,开发更多不同品种的变性淀粉,充分了解它们的各种性能,不断开拓它们在各个领域的应用,是一项具有重要意义的工作。

参考文献

[1]于海莲,杜均,周世民,徐龙泉.化学工程师.2010(1):52~53.

[2]徐忠,王鹏.黑龙江大学自然科学学报.2006(06):730-733.

[3]陈建初.湖北化工.1996(04):33-34.

[4]陈佑宁,杨小玲,张知侠.中国胶粘剂.2011(08):456-459.

[5]王彦斌,苏琼.化学世界.2008(09):529-531.

[6]李德海,马莺.食品工业科技.2011(07):253-259.

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