淀粉衍生物的性质及其应用

赵志伟

（西北民族大学化工学院，甘肃 兰州 730124）

1 概述

淀粉是绿色植物经光合作用得到的有机产物，广泛地应用于人类生产活动的各个领域，但由于自身的缺陷，其发展在当今社会受到一定的限制。所以，改性淀粉成为了人类研究的新方向，改性淀粉以其毒性低、易生物降解等特点受到人们的青睐。

2 淀粉的结构和特点

淀粉是一种高聚糖的均质物质，分子式为（C6H10O5）n，聚合度n一般在800-3000之间。一般由两种多糖聚合物组成，其结构有直链和支链淀粉两种。直链淀粉是一种线型聚合物，卷曲成螺旋形状态，链上只有一个还原性端和非还原性端，不同植物的淀粉中，直链淀粉的平均聚合度不同；支链淀粉由线型直链淀粉短链组成，具有间隔性的分支链，支链淀粉以其特性能够降低聚合物的流动性。相比于直链淀粉，支链淀粉溶液难以形成坚韧的薄膜。经研究表明，淀粉颗粒中存在结晶区和无定形区，只有破坏其结晶区才能实现淀粉改性。

3 淀粉衍生物的性质及应用

3.1 淀粉衍生物

以淀粉为原料，经物理、化学加工或生物技术加工，在淀粉的固有特性基础上，改善其加工操作性能，扩大淀粉的应用范围；或者是通过分解，复合产生的新产品，都成为淀粉衍生物。淀粉的改性方法通常有化学、物理和酶改性三种。

3.2 化学改性淀粉

3.2.1 交联淀粉

淀粉与具有多个官能团的交联剂反应，使淀粉分子间的羟基结合，形成的衍生物称为交联淀粉。交联淀粉的形状颗粒与原淀粉相同，但受热糊化和糊液的性质发生很大的变化。交联反应强化了颗粒中的氢键，使淀粉具有糊化温度高、膨胀性小、粘度大和耐高温等性质。交联剂主要有环氧氯丙烷、碳酰氯等卤化物；三聚磷酸盐、三篇磷酸盐等三盐基化合物；甲醛、乙醛等醛类物质；尿素、二羟甲基脲等氨基化合物和混合酸酐。一般在30℃到50℃下，向碱性淀粉中添加适合交联剂，在通过中和、过滤、洗涤和干燥的操作制的交联淀粉。

因交联淀粉具有适当的糊粘度，可作为食品增稠剂和灌装食品添加剂，也可做带馅食品的调味剂。以其抗高压灭菌的特性，可代替滑石粉应用做外科乳胶手套的润滑剂和赋形剂。交联淀粉还可用作造纸工业的打浆施胶机、纤维纺织上浆、石油钻井泥浆、干电池电解质和爽身粉等。

3.2.2 磷酸酯淀粉

淀粉与磷酸盐反应制得磷酸酯淀粉，能够明显地改变原淀粉的性质，通常分为磷酸单酯和磷酸单酯、双酯和三酯混合物两种。淀粉磷酸单酯属于阴离子淀粉衍生物，有较高的粘度、透明度和稳定性，其粘度受pH值的影响。可作为涂布胶黏剂、间层增强剂应用于造纸工业，在食品工业中用作很好的乳化剂，也可做废水处理的絮凝剂和药物填充剂。

3.2.3 氧化淀粉

淀粉在酸、碱或中性条件下与氧化剂作用，制得的产品称为氧化淀粉。采用不同的氧化工艺、原淀粉和氧化剂可制得性能各异的氧化淀粉。氧化淀粉的颗粒形状与原淀粉相似，保持着偏振十字和碘染色特征；由于原淀粉中有色物质的氧化，使得氧化淀粉白度增加；氧化淀粉的成膜性能好，透明度高，能够制出强韧、清晰、连续的薄膜；由于羧基的存在，氧化淀粉糊液冷却后不易凝胶，保持有较强的粘结力和加好的流动性与透明度，糊液稳定性提高。通常以次氯酸钠、次氯酸钙、高锰酸钾和过氧化氢等作为氧化剂，加入到淀粉颗粒悬浮液中，等达到希望的转化程度时后，调节悬浮液pH值到中性或微酸性，最后将悬浮液离心机脱水、热空气烘干，得到所需产品。该氧化过程一般为放热反应，操作时要做好热交换。

氧化淀粉的主要用途为造纸工业施胶机和胶黏剂，纺织工业上浆剂，食品工业添加剂和建材胶黏剂。

3.3 物理改性

3.3.1 欲糊化淀粉

高温干燥处理还未糊老化的淀粉，得到的衍生物就是欲糊化淀粉，也称之为α化淀粉。目前常用的淀粉欲糊化方法有三种，即滚筒法、喷雾法和挤压法。其中，喷雾法得到的产品为空心球，且成本高，不适用于高粘度糊液；挤压法需要的原料用量少，用于蒸发干燥的热源费用低，是最经济的欲糊化制备法。欲糊化淀粉的溶解速度很快，主要是因为其多孔的结构，能够快速的在溶液中溶胀，形成糊液。欲糊化淀粉主要用于制作软布丁、肉汁、馅、酱、调味剂以及果汁软糖等食品。还可用于钻井泥浆失水剂、矿产品的浮选剂、纺织上浆剂和粘合剂等。

3.4 酶法变性淀粉

3.4.1 糊精

糊精是淀粉经过不同的降解方法而制得的的分子量较小的多糖，糊精的分子结构有直链、支链和环状。糊精的颗粒外形与天然淀粉相似；色泽随反应温度和反应时间的增加而变深；糊精粘度随反应程度的深入而下降；在冷水中，糊精的溶解度随反应的深入而增加。糊精的制备方法有热解法和酸解法，目前，也采用酶解法或者酶结合的催化水解法。淀粉经用嗜碱芽孢杆菌发酵发生葡萄糖基转移，就可得到相应的环状糊精。

糊精主要作为胶黏剂使用，应用于纸箱、纸袋、墙纸、胶带等的粘合。糊精可作为表面施胶剂和涂布胶黏剂应用于造纸工业。也可以制作香料、色素、抗生素发酵营养料，用于纺织工业的上浆印染和织物整理。

5 淀粉衍生物的发展前景

淀粉产品的种类繁多，目前，淀粉及其改性衍生物广泛地应用与造纸、纺织、印染、建材、水处理和石油工业等领域。我国淀粉深加工近年来呈迅速发展的趋势，但与发达国家比，还存在较大差距。新的研究中指出，在塑料中加入适当淀粉，可以促进塑料的降解，减少塑料带来的白色污染，这将为淀粉工业开辟更新的更加广阔的发展空间。所有这些，使得一些新的淀粉产品应运而生。

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