改性淀粉的研究进展及其应用综述VIP

改性淀粉的研究进展及其应用综述李月丰（湖南农业大学食品科技学院，湖南 长沙 410128）摘 要：本文综述了改性淀粉的主要特点，阐述了改性淀粉在各领域的应用研究，展望了改性淀粉的发展前景。关键词：改性淀粉；应用；研究进展0、前言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, 被广泛应用于食品、医药、皮革、铸造、造纸、纺织、水处理等行业。1、改性淀粉在不同领域中的应用1.1、在食品行业的应用改性淀粉由于耐热、耐酸，具有良好的黏着性、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1-2: 交联键能加强淀粉颗粒之间的结合作用, 使之较稳定存在, 从而糊液有较好的流动性。李文钊等3将一种T0098 预糊化淀粉应用在面包中,可延缓老化, 使烘焙制品保持柔软蓬松, 延长保存期。王玉田等人4将玉米改性淀粉应用于灌肠制品中，发现灌肠制品在弹性、气味、滋味和组织状态及贮藏方面均有很大改善，并具有较高的成品率和经济效益。1.2、在水处理中的应用改性淀粉作为一种很有发展前途的新型水处理剂，已经得到越来越多的重视。尽管作为絮凝剂直接投加于天然原水中效果并不佳，但作为助凝剂与聚合氯化铝配合使用，它们在处理低温低浊水方面体现了很好的助凝性能。而环状糊精则多用于对水中有机杂质的吸附去除。Tiravanti等5报道利用不溶性淀粉原酸酯作为金属回收的沉降剂，去除工业废水中含有的银、铜、铬、镉、铝等离子。DSab leviciene等6-7以N- ( 2,3- 环氧丙基)三甲基氯化铵为醚化剂, 合成高取代度马铃薯阳离子淀粉，处理50g /L 的高岭土的浊水, 试验取得了成功。SPa l等8 合成了一系列阳离子淀粉, 对硅土悬浮物具有良好的絮凝效果。裘兆蓉等9 合成了一种高密度阳离子高分子絮凝剂。该絮凝剂相对分子质量为66万时, 对石油污水的澄清效果比相对分子质量为800万的聚丙烯酰胺絮凝剂效果好。1.3、在造纸工业中的应用淀粉作为一种来源广泛、价格低廉的天然植物产品，由于其分子结构与造纸纤维原料中纤维分子的结构极其相似而被广泛应用于造纸工业，在造纸工业中占有重要地位。造纸工业中改性淀粉的应用最早是用作表面涂布胶料，后来在湿布加工过程中大量用做各种增强剂和助留助滤剂等。改性淀粉主要应用在制剂的四个部位：湿布、网布、压榨施胶部和涂布部。美国、日本、英国等发达国家早在20世纪70年代就开发了作为助留、增强、助滤及涂布用的两性淀粉，其应用效果明显高于普通阴、阳离子淀粉，但价格较贵。1990年，我国成功开发了适用于草、木浆增强的多元改性淀粉HC-3。近年来又相继开发成功YZ-151、YZ-152、YZ-128等系列多元改性淀粉。由于合成工艺也做了极大的改进，制造成本大幅度下降，因此目前许多大中型纸厂正在使用我国自主研发的多元改性淀粉10。1.4、在医药方面中的应用由于淀粉良好的生物降解性和生物相溶性, 因此淀粉及其改性物在医疗卫生方面有潜在的应用价值。淀粉的溶胀性能、溶解性能、凝胶作用、流变学性能、机械性能和被酶消化的特征等都是影响淀粉在医用领域应用的主要原因。Christoph等11以磁流体包裹淀粉颗粒制得磁性淀粉微球，并将米托蒽醌抗癌药物直接注入淀粉微球内，注入剂量只有常规用药的50%。载药淀粉微球可直接动脉注射给药，体外磁场控制直接达到患处。Marques等12分别将淀粉和乙酸纤维素、乙烯乙烯醇共聚物混合后与羟基磷灰石反应制得一种新型淀粉聚合物，具有高度细胞生物相溶性、低细胞毒性等优点，应用在医学上的骨头支撑物或代替材料。1.5、在制革工业中的应用淀粉是一种性能良好的填充剂，但易发霉，因此，经适当改性且能提高其稳定性，制成的改性淀粉可用于皮革的填充，并赋予皮革良好的品质。吕生华等 13 用经过酶适当降解的淀粉与乙烯基类单体接枝聚合反应, 得到了一种性能优异的改性淀粉复鞣剂, 对降低制革工业污染具有积极意义。赵军宁等人14对乳液接枝共聚改性淀粉的复鞣剂的应用进行了研究，他们发现用改性淀粉的复鞣剂复鞣后的坏革粒面细致，增厚明显，柔软性和丰满性良好，仅染色深时的效果稍差于铬复鞣坏革。郑巨孟等人15以淀粉为主要原料，通过淀粉降解、接枝改性等处理方法制的了性能优异的SAB复鞣剂。1.6、在铸造业中的应用在砂型铸造生产中，为得到高强度、高质量以及适合高效率生产的砂型和型蕊，必须选择适宜的型蕊砂粘结剂。周霞等16以CMS为粘结剂，添加少量膨润土、石墨粉和磷酸盐的蕊砂，可制得综合性能优良的蕊砂。用这种蕊砂代替呋喃树脂砂蕊浇铸的铸件内腔表面质量好、无气孔缺陷。古德17认为改性淀粉在湿型砂中能提高型砂的湿压、湿抗剪强度和热湿拉强度，相对反映出提高型砂的抗热爆性能，更适应及其造型。1.7、在其它领域的应用淀粉是由葡萄糖构成的天然高分子化合物，在表面活性剂工业中被大量用于制备小分子表面活性剂，如山梨酸醇脂肪酸系列小分子表面活性剂、烷基多苷系列小分子表面活性剂等。淀粉的分解产物糊精在纺织印染中可以增稠燃料：低交联度的淀粉可用作纺织染色浆料的添加剂，也可用作粘结剂：阳离子淀粉在纺织中可作浆料和絮凝剂。氧化淀粉具有粘度低、色泽白、成膜性好，不易吸潮、粘结强度高、弹性大、纸箱不易变形，主要用作胶黏剂。此外，改性淀粉还被用作全淀粉可降解塑料的生产原料，可以被用于油田钻井作为泥浆处理剂，被用于轮胎生产作为胶料补强剂，被用于高性能陶瓷制备作为粘结剂、造孔剂等。2、展望改性淀粉的种类很多，通过不同的途径，可得到不同用途的改性淀粉。通过改性改变淀粉的天然性质，增加其某些功能性或引进新的特性，使其更适合于一定应用的要求。但我国淀粉研究仍存在许多问题，和国外相比还有很大差距，主要体现在改性淀粉种类少，性能差、改性工艺和技术不先进、成本高、产业化水平低。因此，未来改性淀粉的研发应合理利用超声、等离子束和微波反应器等新技术、新成果，并将多种改性手段有效结合，开发新型改性淀粉，丰富改性淀粉种类，增强改性淀粉的质量和功能，降低生产成本，避免和减少污染，从而整体提高我国在改性淀粉领域的水平。随着我国经济的增长，工业生产不断扩大，改性淀粉的需求量也将不断增加。改性淀粉是很多石油化工产品的代替品，石油的逐渐减少，势必给改性淀粉带来发展空间。因此改性淀粉的发展前景十分广阔。3、参考文献1 Hung, P. V., Morita, N. Dough properties and bread quality of flours supplemented with cross- linked corn starchJ.Food Research International, 2004,(37): 461- 467.2 Hung, P. V.,Morita, N. Thermal and rheological properties of dough and bread as affected by various cross- linked corn starch substitutionsJ.Starch/Staerke , 2005,(57):540-546. 3李文钊,张坤峰,高静.T0098 变性淀粉在面包中应用效果研究J.粮食与饲料工业，2005，(8):16-17.4王玉田，薛剑.改性淀粉在灌肠制品中的应用效果研究J.研究与探讨食品工业科技，2004，（5）：7980.5 Giovanni Tiravanti, Domenico Petruzzalli, Roberto PassionJ. Waste Management, 1996,16(7):597-605.6 Sab leviciene D, Klmi aviciute R, Bendoraitiene J,et al.Flocculation properties of high-substitued cationic starchesJ.Colloids Surf A: Physicochem EngAspects, 2005, 259: 23- 30.7 Bratskaya S, Schwarz S, Liebert T, et alStarch derivatives of high degree of functionalization: 10 Flocculation of kaolin dispersionsJ.Colloids Surf A: Physicochem Eng Aspects, 2005, 254 (1-3): 75- 80.8 Pal S, Mal D, Singh R P，Cationic starch: an effective flocculating agentJ.Carbohydr Polym, 2005, 59(4): 417- 423.9 裘兆蓉, 裴峻峰, 花震言. 阳离子高分子絮凝剂F2合成及表征J.江苏工业学院学报, 2003, 15(1): 17- 19.10 郑丽萍，姚献平.纸用改性淀粉的新发展J.国际造纸，2002，18（4）：4-6.11 Christoph A, Wolfgang A, Roswiiha J K, et al. Locoregional cancer treatment with magnetic drug targetingJ.Cancer Research, 2000,60:6641-6648.12 Marques AP, Reis RL, Hunt JA. The biocompatibility of novel starch-based polymers and composites: in vitro studies J.Biomaterials,2002,23:1471-1478.13 吕生华,马建中,杨宗邃,等.改性淀粉复鞣剂DF - II 的制备研究J.中国皮革, 2002,