天然淀粉化學改性研究進展

姚世龍 姚雙娜 張騰運

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

【關鍵詞】淀粉;改性;生物降解

淀粉是自然界儲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。因其來源豐富、價格低廉且具有可再生性而受到了研究者的廣泛關注。但是在使用過程中由于其物化性質的局限性，如乳化能力低、水溶性差、穩定性不足等缺點，這些都限制了天然淀粉的應用。因此，為了更好的應用于包裝降解材料領域，需要對其進行改性，以改變其物化性質。

1.天然淀粉的化學改性方法

淀粉的改性方法分為物理改性和化學改性2種。物理改性方法簡單，但改性后淀粉性能得不到明顯改善，而化學改性可以改變淀粉分子鏈結構，從根本上提高淀粉的物理力學性能。淀粉常見的化學改性方法有3種，即酯化改性、交聯改性和氧化改性。

1.1 酯化改性

徐麗霞[1]等人對蠟質玉米淀粉和馬鈴薯淀粉進行了辛烯基琥珀酸酐酯化改性。研究結果表明，蠟質玉米淀粉更容易與辛烯基琥珀酸酐進行酯化反應;蠟質玉米淀粉的崩解值增大，說明了蠟質玉米淀粉在進行酯化后熱穩定性降低，而馬鈴薯淀粉的崩解值減小，說明馬鈴薯淀粉發生酯化反應后其熱穩定性增加。任麗麗[2]等人采用兩種烯基琥珀酸酐對玉米淀粉膜進行了酯化改性。研究結果表明，采用長鏈改性劑進行改性時，影響反應取代度的最主要因素是改性劑的稀釋倍數;而采用短鏈改性劑進行改性時，平衡環境的相對濕度成為最主要的因素。鄭志立等人[3]以馬來酸酐作為酯化改性劑對玉米淀粉進行了酯化改性。研究結果表明，當改性劑/淀粉質量比為 0.44：1、酯化反應溫度為 120 ℃、酯化反應時間為 2.5 h時，酯化反應的接枝率可以達到 18.4%。

1.2 交聯改性

許暉等人[4]采用三偏磷酸鈉對淀粉進行了交聯改性。研究結果表明，隨著交聯反應時間的增加，交聯反應的取代度也逐漸增大;增大交聯反應取代度會使淀粉顆粒表面發生不同程度的變化;紅外光譜檢測證實，交聯反應并沒有破壞淀粉的化學結構。閆美珍等人[5]以六偏磷酸鈉為交聯改性劑，對玉米淀粉進行了交聯改性。研究結果表明，在交聯反應中，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 ℃，最佳反應時間為2 h;影響交聯反應的沉降積因素的主次順序為反應的pH值、改性劑用量、反應溫度和反應時間。

1.3 氧化改性

劉冠軍等人[6]以雙氧水為氧化改性劑，對淀粉進行了干法氧化改性。研究結果表明，在氧化反應中，最佳改性時間為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，對玉米淀粉進行了氧化改性。研究結果表明，在對玉米淀粉的氧化改性中，最適宜反應溫度為45 ℃，改性劑的最適添加量為15 mL，最適宜pH值為9，最佳改性時間為4 h;影響氧化反應的因素的主次順序為氧化改性劑的添加量、反應的pH值、氧化反應的溫度和氧化反應的時間。陳彥逍等人[8]以雙氧水為氧化改性劑、Cu2+為催化劑，對玉米淀粉進行了氧化改性。研究結果表明，在氧化反應中，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，其羧基的質量分數達到1.21%。

2 總結

淀粉是可食性材料中最早研究的一種類型，也是最有發展前景的高分子材料。未來淀粉改性的重點是尋找更加環保高效的改性劑，以克服淀粉性能的不足，開發淀粉新的性能，促進其在包裝降解材料領域的廣泛應用。

參考文獻：

[1]徐麗霞，周春海，徐正康，黃強. 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，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]. 吉林大學學報（工學版），2010

[3]鄭志立，方慶紅. 馬來酸淀粉酯的制備研究[J]. 沈陽化工學院學報，2008

[4]許暉，孫蘭萍，趙大慶. 鄭桂富. 甘薯交聯淀粉的制備與結構表征[J]. 包裝與食品機械，2007

[5]閆美珍，曹龍奎. 疏水化磷酸酯淀粉的制備及條件優化[J]. 農產品加工，2008

[6]劉冠軍，董海洲，侯漢學，邱立忠. 王希功干法制備氧化淀粉的工藝研究[J]. 食品與發酵工業，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]. 內蒙古民族大學學報，2003

[8]陳彥逍，胡愛琳，王公應. 催化氧化制備氧化淀粉[J]. 中國糧油學報，2005

（作者單位：吉林建筑大學）