淀粉的微观结构与加工过程中相变研究进展.pdf

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1、第6期高分子学报NO．62014年6月ACTAPOLYMERICASINICAJun．，2014·综述·淀粉的微观结构与加工过程中相变研究进展廖丽莎刘宏生刘兴训陈玲余龙陈佩(华南理工大学可再生资源高分子研究中心广州510640)(CSIRO，MaterialsScienceandEngineering，Melbourne，Victoria3169，Australia)(。华南农业大学食品科学学院F-')H510640)摘要综述了近年来不同尺度的淀粉微观结构理论及淀粉在加工过程中相变研究的最新进展，对已取得的主要研究成果进行了归纳总结，同时对于研究淀粉的微观结构及相变的手段和表

2、征方法进行了介绍、对比分析．不仅从微观结构、流变学和相变学等基础理论方面探讨各类淀粉的特性，同时分类总结了淀粉加工技术的发展及应用进展．通过对已有研究中的争议点及不确定性进行了总结，旨在得到淀粉不同尺度结构在加工过程中的结构演变规律，尤其是淀粉的直链／支链结构在热和剪切力作用下的演变历程以及对聚集态结构的影响．关键词淀粉，微观结构，加工，相变，剪切力，热稳定淀粉是自然界中天然生成的数量巨大的高分子改性和加工技术的发展、加工方法和理论体系子碳水化合物，是由单一类型的葡萄糖单元组成的创新．的多糖，经光合作用转化而成，以颗粒形式沉积在本文综述了天然高分子淀粉的微观结构及其植物的种子

3、、块茎或根部中．淀粉广泛地分布于植在加工过程中相变的最新研究进展，尤其是研制物界，是人们摄取能量的主要来源，同时也作为重发展全淀粉可生物降解材料中所面临的难点、争要的工业原料在造纸、纺织、医药、食品和发酵等议点及不确定性等共性问题；同时从化学结构、流方面被广泛应用．变学和相变等基础理论方面探讨淀粉的结构特性近年来，随着石油资源的Et益枯竭和人们环和制备工艺的发展，归纳和总结了最新的研究成保意识的增强，研究、开发和推广可再生天然高分果并提出展望．子材料受到了世界范围内的广泛关注和重视．淀1淀粉的微观结构粉作为天然高分子化合物，来源广泛、价格低廉、安全无毒，能在各种自然环境下完全

4、降解(最终淀粉是绿色植物光合作用的产物，其合成是分解为CO：和HO)，不会对环境造成任何伤害．一个复杂的生化反应过程’．淀粉分子同时具因此，以淀粉为基体的可降解材料已成为国内外有微米和纳米结构，是研究结构、性能与加工之间研究开发最多的一类绿色塑料．淀粉塑料的生产关系的极佳模型材料，全面认识与理解淀粉的多原理是在热力场、外力场和合适的增塑剂作用下，尺度结构及其相关性质，对于开发和深加工淀粉破坏淀粉原有的球晶结构，实现由晶态向无序结及其衍生物产品具有重要的意义．构的转变．由于淀粉分子链排列的多样性和微观1．1直链淀粉和支链淀粉结构的复杂性，淀粉的热加工过程比传统热塑高天然存在的淀

5、粉颗粒，大多包含两种主要的分子复杂得多，涉及到溶胀、糊化、熔化、重结晶、多糖组分，即直链淀粉和支链淀粉(图1)．两种淀分解等多重相转变过程．研究淀粉分子的微观结粉均为均聚物，都是由—D一葡萄糖通过1，4糖苷构与加工中的相变之间的关系，可促进天然高分键连接而成的短链或长链，两者的比例因植物品2013—12-10收稿，2014-02·20修稿；国家自然科学基金(基金号31130042，31301554，31101340)资助项目通讯联系人，E-mail：liuhongsheng@$cut．edu．ca；long．yu@csiro+audoi：10．3724／SP．J．1105，2

6、014．134507616期廖丽莎等：淀粉的微观结构与加工过程中相变研究进展763的天然多晶体系，即轮纹结构．而半结晶生长粒的轮廓像很难观察到表面的细微结构．采用环由结晶和无定形的片层结构交替组成，长度约原子力显微镜(AFM)观察，能很好的提高分辨为9～10nm．实际上，周期性片层结构与支链淀率，获得清晰的细微结构，可广泛应用于研究淀粉粉的簇状结构(clusterstructure)有关，结晶区的颗粒的表面结构、淀粉的分子链结构及分子的内片层结构是由支链淀粉的双螺旋结构组成的，而部结构．而透射电子显微镜(TEM)具有较高的分无定形区的片层结构是由带分支点的支链淀粉和辨率，但是

7、样品必须切成薄片(一般为100nm以直链淀粉组成的．根据双螺旋排列的不同，淀粉又下)，以利于电子束透过．为获得对比效果，通常可以分为A型和B型．A型和B型具有相同的双需要对样品进行蚀刻或染色．螺旋结构，但组合排列方式及分子内水分子含量近年来已有多篇文献报道利用新型的表征方不同：A型结构相对比较紧凑，内部仅含有4个水法揭示淀粉的内部结构，激光共聚焦显微镜分子；B型结构左手双螺旋平行聚集，构成六方体(CLSM)是其中最有效的工具之一．CLSM是随着形，内部中空部分较大，中心部位充满36个结构光学、视频、计算