淀粉衍生物的研究及应用

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1、淀粉衍生物的研究及应用高分子081班谭凯08404300115淀粉衍生物的研究及应用淀粉是绿色植物进行光合作用的最终产物，是一种天然的高分子化合物，且价格低廉、易生物降解、对环境无害，因此日益成为人们重视的原材料。由于淀粉具有难加工、力学性能差、低温时水分散性不好、渗透力差等缺点，其应用受到了限制。因此，通过衍生化来改变淀粉固有的性质，使之适应生产需要就显得非常必要和重要。目前常见的淀粉衍生化手段有物理改性、化学改性和酶法改性等，通过这些方法可以得到一系列的改性淀粉。1淀粉的结构及特点淀粉是以颗粒状态存在，在显微镜下观察是透明

2、的。不同品种的淀粉在颗粒人小和形状方面存在差异，根据这种差异能区别和确定淀粉的种类。淀粉颗粒的形状大致可以分为圆形、蛋形(椭圆)和多角形等。在偏光显微镜下观察，可以发现在颗粒中间处呈现黑色十字，称为“偏光十字”。淀粉颗粒具有结晶性结构，呈现出X．光衍射图样，而不同物种的淀粉其衍射图样有差异。一般，谷类淀粉呈现“A”型图样，薯类淀粉呈现“B”型图样。通过x-光衍射图样的变化，证实淀粉颗粒中的水分也参与其结晶结构。此外，淀粉颗粒存在无定形区。淀粉颗粒具有渗透性，水和水溶液能自由渗入颗粒内部。从化学结构上看，其分子式为(C6H

3、10O5)n，根据淀粉分子链的结构可将淀粉分为两类，即直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉由D葡萄糖经．ａ-1，4糖苷键连接而成；支链淀粉在支链交叉处为．ａ-1，6糖苷键连接，其余部分由．ａ-1，4糖苷键连接。直链淀粉难溶于水，支链淀粉易溶于水。两种淀粉分子链中都存在着大量可反应的羟基，从而为淀粉的改性提供了结构上的基础。但是由于淀粉颗粒中存在结晶区和无定形区，而化学反应主要发生在无定形区，因此改性时需要充分破坏结晶区，才能得到良好的改性效果。2淀粉的改性方法淀粉衍生化的改性方法主要有物理改性、化学改性和酶法改性等，

4、其中化学改性是最主要的，也是应用最广泛的。(1)物理改性。物理改性并没有改变其化学结构，仅仅是改变淀粉粉末的物理性质，一般通过预糊化、超高频辐射和热降解处理等，使淀粉的宏观结构发生变化，外观状态、颜色等有所改变，从而使原淀粉的一些特征发生变化，具有某些方面的优点。(2)化学改性。化学改性的原理依赖淀粉结构中的醇羟基，它是反应的活性部位，可以与一定的化学试剂发生醚化、酯化、氧化、交联等反应。组成淀粉的每个脱水葡萄糖单位都具有三个醇羟基，C6为伯醇羟基，C2和C3为仲醇羟基。淀粉分子中含有众多的羟基，只要少数发生化学反应，

5、便可以改变淀粉的糊化难易、粘度高低、稳定性、成膜性、凝沉性和其他性质，还可以具有新的功能，如带有阴或阳电荷，扩大其应用范围。三个位置的羟基发生反应的难易程度不同，当然各羟基的相对反应活性还因不同反应条件而存在差异。例如：曾有人研究羟丙基醚化淀粉反应，C2、C3和C6位羟基的反应速度比例33：5：6。C2仲醇羟基为何具有如此的反应活性，现在还未能充分了解。除羟基的反应外，淀粉分子中存在的糖苷键也是一个反应部位，在此位置主要是通过苷键的水解断裂而发生反应。研究发现，羟基基团上的氧或糖苷上的氧均为新余核氧原子，体现出淀粉分子的酸性

6、特征强于其碱性特征。氧原子的质子化优先发生在葡萄糖的连接键上，因此反应是从断裂羟基连接键开始的。(3)酶法变性淀粉是淀粉在酶的作用下发生生物化学作用而制备的，如直链淀粉、糊精、普鲁兰等。在改性过程中，除淀粉本身的化学结构外，改性所需的辅助条件同样重要。例如：温度、pH值、反应体系(即溶剂)、时间、催化剂等都对反应的进行有着至关重要的作用。反应之前，淀粉的预处理或活化也会有助于得到理想的结果。不同的化学工艺将会得到不同的产品，而且产品的性能也会有所不同。对变性淀粉的改性程度进行分析，通常采用的是物理性质、粘度和功能基团。其中物理

7、性质的测试，最先是通过外观、ISI感及其他感觉来完成的，随着现代分析仪器的发展，可采用扫描电镜(SEM)、示差扫描量热法(DSC)、x射线衍射和色谱等分析方法。粘度测试可以也用来评价产品的流变学性能、触变性等。功能基团的分析是很重要的一个项目，可以判定反应是否发生。首先，通过红外、核磁共振等方法确定引入了目的基团，然后通过化学滴定或仪器分析的方法测定基团的含量。通常用DS或MS，即取代度或摩尔取代度来表示基团的含量。3淀粉衍生物及其应用3.1物理改性淀粉主要包括预糊化淀粉、电子辐射处理淀粉、热降解淀粉等，以及对糊精进行焙烧得到

8、一系列产品3.2化学改性淀粉3.2.1氧化淀粉用氧化剂来处理淀粉有较早的历史，最早追溯到l829年，用氯来处理淀粉。目前氧化剂的种类繁多，比如：过氧化氢、过醋酸、高锰酸钾及过硫酸等，目前工业上应用最广泛、最经济的氧化剂是次氯酸钠。淀粉经氧化作用引起解聚，结果产生低粘度分散体系