物理法对淀粉化学反应活性影响探究进展

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1、物理法对淀粉化学反应活性影响探究进展　　摘要综述了近年来国内外的物理方法（如微波处理、机械活化、超声波处理、湿热处理、超高压处理、超临界流体处理、反应挤出等）对淀粉化学反应活性的影响，并对其发展前景进行了展望。关键词物理法；淀粉；反应活性；改性中图分类号TS234文献标识码A文章编号1007-5739（2013）14-0267-03天然淀粉由于不溶于冷水、淀粉糊易老化、在低温下易发生凝沉、成膜性差等缺陷，使其在实际中的应用范围受到了限制。因此，有必要对淀粉进行变性处理以改变其结构，使其具有更优良的性质，适应现代化工业新技术、新工艺的要求。可用物理法、化学法、生物法使淀粉变性，如通过加热、

2、酸、碱、氧化剂、酶制剂以及具有各种官能团的有机试剂来改变淀粉的天然性质，制备变性淀粉，以增强某些功能，引进新的特性，扩大淀粉的应用范围。该文综述了近年来国内外淀粉物理改性的研究进展，以为提高淀粉反应活性提供依据。1机械活化处理机械活化（mechanical14activation）是淀粉物理改性方法的一种，属于机械化学的范畴，是指通过摩擦、碰撞、冲击、剪切等机械力作用于固体颗粒物质，改变其晶体结构及物化性，使部分机械能转变成物质的内能，从而增加固体的化学活性[1]。国际上机械活化主要采用球磨机，目前使用的球磨机可以分为普通球磨机和高能球磨机2类。而常用的高能球磨机又分为搅拌式、行星式和振

3、动式3种。球磨机主要依靠球磨介质对物料的冲击和摩擦，利用研磨体与球磨内壁的挤压力与剪切力来粉碎物料[2]，既可用于干磨也可用于湿磨，研磨效果强于气流粉碎[3]。陈渊等[4]研究经机械活化预处理后的玉米淀粉乙酰化反应的规律，发现机械活化能显著提高玉米淀粉乙酰化反应的取代度，缩短了反应时间，降低了反应温度，降低了对催化剂和醋酸酐用量依赖性。活化时间超过30min后，取代度趋于稳定。机械活化作用能破坏玉米淀粉的结晶结构，降低了反应试剂的扩散阻力，乙酰化试剂更易渗透到颗粒内部，增大了乙酰化反应进行的几率，有效地提高了玉米淀粉的化学反应活性。胡华宇等[5]以木薯淀粉为原料，采用边活化边反应的方法开

4、展机械活化固相制备月桂酸淀粉酯的研究，发现机械活化114h，其取代度最大，反应时间过长，破碎的淀粉小颗粒在机械力作用下部分重新发生团聚，反而不利于月桂酸与淀粉颗粒接触；另一方面，反应时间延长，脱水、缩合等副反应增多，形成的淀粉月桂酸酯在强机械力作用下也易结块变性，造成产量的下降。谭义秋等[6]以机械活化木薯淀粉为原料，以CuSO4作为催化剂，以H2O2为氧化剂采用干法制备氧化淀粉，对由不同活化时间木薯淀粉制备的氧化淀粉的溶解度、表观黏度、透明度、冻融稳定性、凝沉性等理化性质进行研究，结果发现机械活化预处理对木薯淀粉氧化产物的理化性质可产生显著的影响，随着机械活化时间的延长，氧化淀粉的溶解

5、度、透明度增大，表观黏度降低，冻融稳定性减弱，凝沉性增强。2微波处理微波（microwave，MW）即指频率在300MHz～300GHz，波长在1～1000mm范围内的超高频电磁波。在一定频率的微波辐照下，介质发生热效应和电磁效应。微波热效应是介质内部无温度梯度加热方式，因在极性高频变换的微波场中，介质分子做有序高频振动，相互碰撞、挤压和摩擦，分子具有的动能转变成热能，介质升温；微波同时还引起介质化学反应动力学变化，使介质反应速度加快或分子结构发生改变[7]。薛秀梅[8]采用微波干法制备辛烯基琥珀酸淀粉脂，研究微波功率（240～1000W）、微波反应时间（2～414min）、碱化剂类型和

6、用量、淀粉的水分质量分数（10%～35%）对产品取代度的影响，发现微波干法合成辛烯基琥珀酸玉米淀粉酯的最佳条件即微波反应功率为800W，微波辐射时间为3.5min，淀粉的水分质量分数为12%，碱化剂质量分数为2%（以淀粉干基计），稀释剂倍数为4倍，碱化剂类型为碳酸钠，稀释剂类型为无水乙醇，原淀粉类型为玉米淀粉，OSA的添加量为3%（以淀粉干基计）。按照最佳条件，得到最终产品的取代度、反应效率分别为0.017、75%。Staroszczyketal[9]用四羟琥珀酸钠采用微波固态辅助制备富锌马铃薯淀粉，并与常规加热方法制备的富锌马铃薯淀粉做对照，微波辅助加工比常规加热方法进行的更快，反应时

7、间从120min减少到30min。微波辐射条件不同，形成的产品也不同，微波功率700W，微波辐射时间1min条件下形成的是单酯，而微波功率450W，微波辐射时间为30min或在100℃下常规加热120min，会导致分子间的交联，得到的产品是交联淀粉酯。3超声波处理超声波是机械波，波长为0.01～10.00cm，频率为20～106kHz，波速为1500m/s[10]。超声波在传播过程中与媒介相互作用，相位和振幅发生变化，改变媒质的物理