淀粉改性的研究进展.docx

改性淀粉衍生物的研究进展陈凌霆(西北民族大学化工学院,兰州, 730030 ) 摘要本文简要介绍了淀粉的结构、变性淀粉的分类,以及一些制备淀粉衍生物的改性方法(物理改性法、淀粉酶处理和化学氧化法),针对化学氧化法的氧化方法及其机理,作了详细的阐述,并对未来制备改性淀粉衍生物的研究方向进行了展望。关键词改性方法氧化机理催化剂 Research progress on modified starches ’ derivatives Abstract: This paper Briefly introduces the classification, structure of modified starch .And Modification method for preparation of starch derivatives (physical modified method, amylase treatment and chemical oxidation method). According to the method of chemical method and oxidation mechanism described in detail. Expectations of future research directions for preparation of modified starch derivatives. Key word : M odified method ; Oxidation mechanism ; Catalyst ; Expectations , 是一种葡萄糖的高聚体[ (C 6H 10O 5) n]。它大量广泛存在于谷类(如大米、玉米、小麦等)、豆类(绿豆、豌豆等)、薯类(木薯、甘薯和马铃薯等)等主要农作物。因此它是一种廉价的可再生天然高分子材料,无毒、无害、易生物降解;成为现代有机化工的重要原料。目前,国内外对淀粉变性及衍生物的研究十分活跃。氧化淀粉是淀粉衍生物中的主要品种之一。与天然淀粉相比,氧化淀粉具有流动性好、黏度稳定性高、渗透性强和粘结力好等特点,广泛用于纺织、造纸、食品、制革、医药、冶金和水处理工业等行业。[1-2] 2. 淀粉的化学结构淀粉分子式为(C 6H 10O 5 )n,是由多个α-D- 吡喃葡萄糖结构单元组成的高聚糖, 它的结构有直链淀粉与支链淀粉两种。直链淀粉是一种线型多聚物,都是由α-D- 吡喃葡萄糖经α-1,4糖甙键连接而成的链状分子;支链淀粉是一种高度分枝的大分子,主链上分出支链,各葡萄糖单元之间以α-1,4糖甙键连接构成它的主链,支链通过α-1,6糖甙键与主链相连接。支链淀粉的分枝是成蔟和以双螺旋形式存在,它们形成很多小结晶区,这个结晶区是由支链淀粉的侧链有序排列而生成的。在脱水葡萄糖单元(AGU) 的2,3,6位有醇羟基,因此淀粉存在可大量反应的基团[3]。 3. 淀粉的分类(1) 物理变性淀粉:包括挤压变性淀粉、预糊化淀粉、烟熏变性淀粉、金属离子变性淀粉、超高压辐射变性淀粉等。(2) 化学变性淀粉:其中有两大类:一类是使淀粉分子量下降,如酸解淀粉、氧化淀粉、焙烤糊精等;另一类是淀粉分子量增加,如交联淀粉、酷化淀粉、醚化淀粉、接枝淀粉等"。(3) 酶法变性淀粉:各种酶处理淀粉"如α、β、γ-环状糊精、麦芽糊精、直链淀粉等。(4) 复合变性淀粉:采用两种以上处理方法得到变性淀粉,如氧化交联淀粉、交联酯化淀粉等[ 4-5 ]4. 淀粉的改性制备改性淀粉的方法有很多种,主要是通过物理改性、生物酶处理、化学试剂氧化、电化学氧化,化学试剂氧化主要是由于在制备氧化淀粉时,原淀粉中葡萄糖单元上的羟甲基被氧化成羧基,使得胶黏剂的稳定性得到明显的改善;同时氧化反应减少了淀粉分子中羟基的数量,使分子缔合受阻,减弱了分子间氢键的结合能力;另外反应过程中糖苷链的断裂使大分子降解,从而降低了淀粉胶黏剂的黏度并提高了流动性、耐水性、干燥速度等性能,使之实用性增强。[6] 物理改性物理改性是指合成塑料或天然聚合物与淀粉胶液直接共混,以提高其应用性能。共混前将淀粉微细化,通过挤压机破坏淀粉结构或添加偶联剂、增塑剂、结构破坏剂(如水、尿素、碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物)等添加剂,以增强淀粉和合成塑料或天然聚合物的相容性。可总结为三大物理改性技术[7] (1)湿热处理技术: 将一定水分( 14%-27% )的淀粉在 100% 相对湿度的条件下,于100 ℃或更高温度下加热较长时间( <5h-8h ),可以使淀粉的物理性质发生很大改变而不发生化学变化。湿热处理淀粉的晶形发生变化而导致凝胶性质、糊化行为、膨胀行为、