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1、天然淀粉的改性及应用高分子11219号黄贤鹏一、天然淀粉的改性淀粉是天然高分子聚合物，是自然界来源最丰富的一种可再生物质，可降解，不会对环境造成污染。由直链淀粉和支链淀粉两部分组成，其水解的终产物为葡萄糖。改性淀粉以天然淀粉为原料经过特定的化学方法、物理方法、酶处理法, 改良其原有性能的淀粉,1、改性淀粉的分类类别处理方法产品举例物理变性类物理方法预糊化淀粉、烟熏淀粉降解、氧化类用酸、高温或酶降解糖苷键糊精、氧化淀粉、酸变性淀粉淀粉衍生物在不引起解聚的情况下导入官能团酯化淀粉、醚化淀粉大分子化或高分子化型加单体、引发剂或双官能团试剂交联淀粉、接枝共聚淀粉1.1、物理变性类天然淀粉用高
2、温、辐射、烟熏等物理方法处理,可得到多种变性淀粉。这里以预糊化淀粉为例说明其改性过程及其工业应用。预糊化淀粉也称Α2淀粉,是将完全糊化的天然淀粉在高温下迅速干燥而得到的一种多孔、无明显结晶现象的淀粉颗粒。其特点是糖苷链之间的氢键断开,具有快速溶于冷水、成糊后粘度高、吸水性强的特性。在食品工业中预糊化淀粉可用于增稠、保型、稳定冷冻食品内部组织结构等方面;在饲料工业中用作饲料的粘合剂;在制药工业中用作西药片的平衡物质兼粘合剂;在化妆品行业中用来制作爽身粉、护肤粉。此外,预糊化淀粉还广泛应用于金属铸造、造纸、建筑、纺织等工业部门。1.2、降解、氧化类这是改性淀粉中的一大类,包括各种酸解、水
3、解、高温降解、酶解、氧化产物。此处着重介绍环状糊精。淀粉在芽孢杆菌分泌的环状糊精生成酶作用下降解可产生具有特殊环状结构的环状糊精;它是由六个以上葡萄糖残基通过Α2(1,4)糖苷键联结而成的环状低聚糖;环状糊精分为Α、Β、Χ三种,分别含有六、七、八个葡萄糖分子;环内侧为疏水区,外侧为亲水区,能吸附一些有机物质或小分子无机物。自1931年维勒斯发现环状糊精以来,其应用日益扩大,其中由七个葡萄糖残基组成的Β2环状糊精效果最好,其作用有以下几个方面:作为香气物质和食用色素的稳定剂,使香气物质减缓挥发、食用色素减缓氧化;改善食品风味,除却异杂味、苦味、腥味;形成包接复合物,保护食品营养成分、保
4、护药品中的有效成分;作乳化剂和起泡助进剂;另外,有报道指出,用Β2环状糊精对蔬菜作预处理,可显著提高脱水蔬菜质量1.3、淀粉衍生物这类改性淀粉是在不引起解聚的情况下导入某种官能团。包括(1)酯化淀粉:即淀粉分子羟基被有机酸或无机酸酯化,如淀粉醋酸酯、淀粉顺丁烯二酸酯、淀粉磷酸酯、淀粉硝酸酯等;(2)醚化淀粉:是淀粉分子羟基被反应活性物质反应而成淀粉取代基醚,它们又可以细分为A:烷基淀粉醚如甲基淀粉、乙基淀粉;B:羟烷基淀粉醚如羟乙基淀粉、羟丙基淀粉;C:取代烷基淀粉醚如阳离子淀粉;D:不饱和烷基淀粉醚;(3)其它取代基淀粉:如羧甲基淀粉。淀粉衍生作用能改变淀粉的糊化和蒸煮特性、减弱直
5、链淀粉凝沉和胶凝倾向、增加淀粉低温分散系的持水性;此外取代羟基的基团具一定特性,使变性产品在胶凝、增稠、粘合及成膜方面得到改善。如淀粉与三聚磷酸纳(STP)通过干热反应可制得淀粉磷酸单脂,它是一种阴离子衍生物,与原淀粉相比,它具有较高粘度、较清晰稳定的分散体系,其分散液对冻结的作用非常稳定;由于其离子化性质,可作为一种良好的乳化剂;在食品工业中淀粉磷酸单脂除作为增稠剂使用外,还具有耐老化性、保水性和保型稳定性,特别适用于需要冷冻贮藏的食品;在造纸工业上,它常被用作添加剂,用以改善纸张强度,提高填料的保持能力。1.4、大分子化或高分子化型这类淀粉分子量比改性前增大。当用双官能团或多官能
6、团试剂处理淀粉时就产生交联反应而成交联淀粉;交联作用可降低烧煮时淀粉的膨胀度,提高膜强度,且其分散液抗剪切性增大,当要求淀粉糊在高温、搅拌剪切作用或低pH值条件下应用时,一般都使用交联淀粉。当原淀粉与引发剂、单体作用时可产生接枝共聚物;不同单体产生的共聚物性质不同;如淀粉与丙烯腈共聚物经皂化成一种无毒无刺激性的强吸水剂,该产品可大量用于婴儿尿布、妇女卫生巾的制造。二、改性淀粉在不同领域中的应用1、在食品行业中的应用2、在水处理中的应用3、在造纸工业中的应用4、在医药方面中的应用5、在制革工业中的应用6、在铸造业中的应用7、在其它领域的应用在食品行业中的应用改性淀粉由于耐热、耐酸，具有
7、良好的黏着性、稳定性、凝胶性和淀粉糊的透明度，较好的弥补和改善普通淀粉的不足，在食品行业有着广泛的用途。交联淀粉广泛应用于食品的增稠剂中,尤其是需要粘度稳定性很好的浓溶液中。低交联度的淀粉可以在水果馅饼中用作填充料，加入罐头中可使其耐灭菌处理。酸法变性淀粉则大大提高了淀粉的凝胶性，用于果冻、夹心饼、软糖的生产。淀粉衍生物醋酸淀粉酯在食品工业中用作耐酸粘合剂。Hung,P.V.和Morita,N.(2004)研究还表明:交联键能加强淀粉颗粒之间的结合作用,使
