利用淀粉生產可降解性材料研究進展

胡麗娜 尚麗娟 王瑞軍 衣海龍

摘 要 利用淀粉生產可降解性材料具有許多天然的優勢，如原料的來源廣，價格低廉，成品可以降解，屬于環境友好型產品。本文從近幾年來國內外關于利用淀粉生產環保型材料研究進展入手，對不同種類的材料研究現狀及一些具體的應用，進行了綜述。

關鍵詞 淀粉 可降解材料 可降解性薄膜 熱塑性材料

中圖分類號：TQ324.9文獻標識碼：A

0前言

目前，全球每年生產約2億噸塑料供人類使用，塑料包裝材料在促進商品流通和經濟發展的同時，也由于它的不可降解和降解速度慢等缺點對環境造成的危害日趨嚴重。新型的包裝材料來替代傳統的塑料包裝材料已迫在眉睫?？山到馓烊桓叻肿觼碓从趧游?、植物、微生物，是取之不盡、用之不竭的可再生資源。淀粉資源豐富且價格低廉，具有生物降解性，是一種理想的可降解性原料。

1不同途徑制備的可降解性淀粉材料

1.1淀粉制備可降解性膜材料

淀粉是一個剛性較大又帶有許多支鏈的天然大分子，在淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉通過氫鍵締合形成結晶膠束區，直鏈淀粉賦予淀粉的成膜性。薛麗等人以玉米復合變性淀粉為主料，海藻酸鈉和明膠為增強劑，甘油為增塑劑制備的可降解膜具有良好的機械性能和阻隔性能，可用于食品的內包裝材料如油料包等油性物質和豆粉、調料粉等粉料。李鳳紅等對高淀粉含量玉米淀粉膜的制備及結構性能進行了研究，結果表明甘油塑化玉米淀粉膜的 型結晶結構被破壞，并隨甘油量的增加玉米淀粉膜的結晶度下降，甘油塑化的淀粉糊為假塑性流體，其黏度隨剪切速率的增加而降低。當淀粉/水質量比為0.06時，甘油加入量為淀粉質量的40%時，甘油塑化淀粉膜的綜合力學性能較好。馬冰潔進行改性馬鈴薯淀粉膜研究，在馬鈴薯淀粉中添加醋酸酯淀粉、羧甲基纖維素鈉、甘油和硫酸鋁鉀作為輔助組分，可顯著提高馬鈴薯淀粉膜的性能。改性淀粉膜的抗拉強度比原淀粉膜提高58.5%，伸長量提高17.8%，水滴滲透時間提高39.8%，膜透明度提高17.9%。

高群玉等用異淀粉酶將淀粉脫支形成直鏈淀粉，成膜后其抗張強度、伸長率和耐折度均增加。楊宜功等以玉米淀粉和NaH2PO4為原料制備的酯化淀粉可取代糯米紙。姜燕等研究了超聲波處理玉米磷酸酯淀粉膜液對膜性能的影響，結果表明對玉米磷酸酯淀粉基可食膜液進行超聲波處理，并對所成膜的抗拉強度、斷裂伸長率、透氧率及膜表面微觀結構進行了分析。結果表明超聲波處理使膜的抗拉強度、斷裂伸長率及阻氧性能提高，膜面均一性也有了一定的改善。

1.2淀粉制備熱塑性可降解材料

淀粉的熱塑加工的前提是破壞或者削弱淀粉本身存在很強的分子內和分子間的氫鍵，氫鍵的存在導致其玻璃化轉變溫度和熔融溫度都高于它的分解溫度，從而不能直接像合成塑料那樣進行直接加工，但可以通過加入一定量的增塑劑可以削弱淀粉分子間氫鍵的作用，使其玻璃化轉變溫度和熔融溫度大大降低，實現淀粉的熱塑加工。

土豆淀粉用甘油和水做增塑劑是通過反應擠出得到熱塑性淀粉材料，當它的含水量少于9%時，該淀粉材料呈現玻璃態，其彈性模量為400-1000Mpa，當含水量為9-15%時，材料呈現出良好的韌性和較高的斷裂伸長率。玉米淀粉由于直鏈淀粉含量較高，而比含有更多支鏈淀粉的土豆淀粉更容易被塑化。除甘油外，淀粉的增塑劑還有山梨醇，乳酸鈉，尿素，乙烯基乙二醇，二乙基乙二醇，聚乙二醇，以及丙三醇乙二酯等，用帶氨基的化合物作為增塑劑已經制得一系列熱塑性淀粉塑料，它們不僅有優良的力學性能，而且還能有效的抑制淀粉的重結晶，從而提高材料的穩定性。

周江等綜述了提高熱塑性淀粉材料耐水性的研究進展，為了降低熱塑性淀粉對環境濕度的敏感性，可以在材料或其制品的表面引入疏水層，切斷材料中水分與環境中水分交換的路徑，進而降低材料對環境濕度的敏感性。一種簡單易行的方法就是在熱塑性淀粉制品的表面涂覆防水涂層，如可降解的玉米醇溶蛋白和殼聚糖。采用的方法是將加工成型的制品浸入涂層溶液中，取出后使制品表面的疏水涂層液固化成膜。這種方法對降低制品的環境濕度敏感性是很有效的，但是需要解決涂層與基體的粘接強度問題，如涂覆在熱塑性淀粉表面上的玉米醇溶蛋白就很容易脫落。

2展望

熱塑性淀粉樹脂是目前最具發展前途的的完全生物降解材料，綜合目前國內外科研水平，特別是我國從事天然高分子研究的隊伍與先進國家相比還有相當大的差距。但是從技術角度來講，全淀粉塑料仍是淀粉基生物降解塑料發展的終極目標，隨著科學技術的進一步發展和相對生產成本的逐步降低，全淀粉降解塑料有望在不久的將來替代普通塑料發揮其巨大潛力。

作者簡介：胡麗娜（1987.5-）女，漢，山西運城人，研究生，黑龍江農墾科技職業學院，講師，研究方向：食品營養與檢測。

參考文獻

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