姚世龍 姚雙娜 張騰運(yùn)

【摘?要】本文以天然淀粉的性能缺陷為切入點(diǎn)，討論了淀粉的三種化學(xué)改性方法，即酯化改性、交聯(lián)改性和氧化改性。并分析了具體的改性工藝和實(shí)驗(yàn)參數(shù)。

【關(guān)鍵詞】淀粉;改性;生物降解

淀粉是自然界儲(chǔ)備量第二的天然高分子化合物。它是由葡萄糖失水縮合得到的聚合葡萄糖苷。因其來(lái)源豐富、價(jià)格低廉且具有可再生性而受到了研究者的廣泛關(guān)注。但是在使用過(guò)程中由于其物化性質(zhì)的局限性，如乳化能力低、水溶性差、穩(wěn)定性不足等缺點(diǎn)，這些都限制了天然淀粉的應(yīng)用。因此，為了更好的應(yīng)用于包裝降解材料領(lǐng)域，需要對(duì)其進(jìn)行改性，以改變其物化性質(zhì)。

1.天然淀粉的化學(xué)改性方法

淀粉的改性方法分為物理改性和化學(xué)改性2種。物理改性方法簡(jiǎn)單，但改性后淀粉性能得不到明顯改善，而化學(xué)改性可以改變淀粉分子鏈結(jié)構(gòu)，從根本上提高淀粉的物理力學(xué)性能。淀粉常見(jiàn)的化學(xué)改性方法有3種，即酯化改性、交聯(lián)改性和氧化改性。

1.1 酯化改性

徐麗霞[1]等人對(duì)蠟質(zhì)玉米淀粉和馬鈴薯淀粉進(jìn)行了辛烯基琥珀酸酐酯化改性。研究結(jié)果表明，蠟質(zhì)玉米淀粉更容易與辛烯基琥珀酸酐進(jìn)行酯化反應(yīng);蠟質(zhì)玉米淀粉的崩解值增大，說(shuō)明了蠟質(zhì)玉米淀粉在進(jìn)行酯化后熱穩(wěn)定性降低，而馬鈴薯淀粉的崩解值減小，說(shuō)明馬鈴薯淀粉發(fā)生酯化反應(yīng)后其熱穩(wěn)定性增加。任麗麗[2]等人采用兩種烯基琥珀酸酐對(duì)玉米淀粉膜進(jìn)行了酯化改性。研究結(jié)果表明，采用長(zhǎng)鏈改性劑進(jìn)行改性時(shí)，影響反應(yīng)取代度的最主要因素是改性劑的稀釋倍數(shù);而采用短鏈改性劑進(jìn)行改性時(shí)，平衡環(huán)境的相對(duì)濕度成為最主要的因素。鄭志立等人[3]以馬來(lái)酸酐作為酯化改性劑對(duì)玉米淀粉進(jìn)行了酯化改性。研究結(jié)果表明，當(dāng)改性劑/淀粉質(zhì)量比為 0.44：1、酯化反應(yīng)溫度為 120 ℃、酯化反應(yīng)時(shí)間為 2.5 h時(shí)，酯化反應(yīng)的接枝率可以達(dá)到 18.4%。

1.2 交聯(lián)改性

許暉等人[4]采用三偏磷酸鈉對(duì)淀粉進(jìn)行了交聯(lián)改性。研究結(jié)果表明，隨著交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間的增加，交聯(lián)反應(yīng)的取代度也逐漸增大;增大交聯(lián)反應(yīng)取代度會(huì)使淀粉顆粒表面發(fā)生不同程度的變化;紅外光譜檢測(cè)證實(shí)，交聯(lián)反應(yīng)并沒(méi)有破壞淀粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)。閆美珍等人[5]以六偏磷酸鈉為交聯(lián)改性劑，對(duì)玉米淀粉進(jìn)行了交聯(lián)改性。研究結(jié)果表明，在交聯(lián)反應(yīng)中，改性劑的最適宜添加量為 1.5%，最適宜pH值為11，最適宜溫度為40 ℃，最佳反應(yīng)時(shí)間為2 h;影響交聯(lián)反應(yīng)的沉降積因素的主次順序?yàn)榉磻?yīng)的pH值、改性劑用量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間。

1.3 氧化改性

劉冠軍等人[6]以雙氧水為氧化改性劑，對(duì)淀粉進(jìn)行了干法氧化改性。研究結(jié)果表明，在氧化反應(yīng)中，最佳改性時(shí)間為3 h、改性劑和淀粉的最適摩爾比為0.225、最適宜改性溫度為60 ℃、體系內(nèi)水的最佳含量為26.5%、堿和淀粉的最適摩爾比為0.135;在最佳工藝條件下制備氧化淀粉，其羧基含量為0.467%。陳永勝等人[7]以次氯酸鈉為氧化改性劑，對(duì)玉米淀粉進(jìn)行了氧化改性。研究結(jié)果表明，在對(duì)玉米淀粉的氧化改性中，最適宜反應(yīng)溫度為45 ℃，改性劑的最適添加量為15 mL，最適宜pH值為9，最佳改性時(shí)間為4 h;影響氧化反應(yīng)的因素的主次順序?yàn)檠趸男詣┑奶砑恿?、反?yīng)的pH值、氧化反應(yīng)的溫度和氧化反應(yīng)的時(shí)間。陳彥逍等人[8]以雙氧水為氧化改性劑、Cu2+為催化劑，對(duì)玉米淀粉進(jìn)行了氧化改性。研究結(jié)果表明，在氧化反應(yīng)中，催化劑的最佳用量為0.02%，最適宜改性溫度為45 ℃，最佳改性時(shí)間為4 h;最適宜pH值為7。在最佳工藝條件下制備氧化淀粉，其羧基的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到1.21%。

2 總結(jié)

淀粉是可食性材料中最早研究的一種類(lèi)型，也是最有發(fā)展前景的高分子材料。未來(lái)淀粉改性的重點(diǎn)是尋找更加環(huán)保高效的改性劑，以克服淀粉性能的不足，開(kāi)發(fā)淀粉新的性能，促進(jìn)其在包裝降解材料領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐麗霞，周春海，徐正康，黃強(qiáng). 辛烯基琥珀酸淀粉酯的制備及黏度分析[J]. 糧食與飼料工業(yè)，2011

[2]任麗麗，周江，佟金. 烯基琥珀酸酐表面改性淀粉膜羥基取代度的影響因素[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2010

[3]鄭志立，方慶紅. 馬來(lái)酸淀粉酯的制備研究[J]. 沈陽(yáng)化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2008

[4]許暉，孫蘭萍，趙大慶. 鄭桂富. 甘薯交聯(lián)淀粉的制備與結(jié)構(gòu)表征[J]. 包裝與食品機(jī)械，2007

[5]閆美珍，曹龍奎. 疏水化磷酸酯淀粉的制備及條件優(yōu)化[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工，2008

[6]劉冠軍，董海洲，侯漢學(xué)，邱立忠. 王希功干法制備氧化淀粉的工藝研究[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)，2005

[7]陳永勝，李新華，呂曉秀，邊迎秋. 玉米氧化淀粉的制備及性能研究[J]. 內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào)，2003

[8]陳彥逍，胡愛(ài)琳，王公應(yīng). 催化氧化制備氧化淀粉[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2005

（作者單位：吉林建筑大學(xué)）