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生物表面活性剂

——变性淀粉的开发与应用张玉军河南工业大学化学化工学院8/14/2023HENANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

8/14/2023

淀粉是一种天然高分子化合物，具有资源丰富、价格低廉、来源广泛、可再生、可生物降解、环境污染低等特点，是重要的绿色化工原料。

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8/14/2023一、天然淀粉的来源及组成来源：

主要：玉米、小麦、马玲薯、甘薯、红薯；

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玉米小麦8/14/2023HENANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

马铃薯甘薯8/14/2023

稻米（大米）粟米HENANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

其次：稻、粟、藕。8/14/2023

莲藕红薯HENANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

8/14/2023组成：

淀粉粒由二种葡聚糖组成，即直链淀粉和支链淀粉。

多数淀粉含20～39％的直链淀粉，新玉米品种含直链淀粉可达50—80％；

少数淀粉粒含70—80％支链淀粉，而糯玉米或糯米糯粟含支链淀粉近100％。8/14/2023玉米原淀粉的电镜扫描图8/14/2023二、淀粉的分子结构直链淀粉分子结构：

是一种线形多聚物，由葡萄糖通过1，4-糖苷键连接而成的链状分子，呈右手螺旋结构。聚合度为100～6000之间，一般为几百。分子量为3万2~16万。HENANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

8/14/2023支链淀粉的分子结构主链上分出支链，各葡萄糖单位之间以1，4-糖苷键连接构成它的主链，支链通过l，6-糖苷键与主链相连。支链淀粉分子近似球形，聚合度在1千~3百万之间。

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8/14/2023

天然淀粉由于自身结构和性能的特点，在诸多行业的应用受到限制。运用物理学、化学和生物学（酶转化）等方法处理淀粉，可获得具有新功能的淀粉衍生物，称之为变性淀粉。变性淀粉产品种类繁多，应用前景广阔，广泛应用于纺织、造纸、食品、化工、医药、石油、钢铁等工业和生产部门。HENANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

8/14/2023三、淀粉的变性方法物理变性淀粉：是利用物理变化技术得到的变性淀粉，如预糊化（α-化）淀粉、γ-射线、超高频辐射处理淀粉、烟熏淀粉、机械研磨处理淀粉、湿热处理淀粉等。

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按照处理方式分类：8/14/2023化学变性淀粉：

是用各种化学试剂处理得到的变性淀粉。其中有两大类：一类是使淀粉分子量下降，如酸解淀粉、氧化淀粉、焙烤糊精等；另一类使淀粉分子量增加，如交联淀粉（酯化淀粉、醚化淀粉）、接枝淀粉。

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8/14/2023

生物变性（酶法变性）淀粉

是利用各种生物酶处理的淀粉。如α、β、γ－环状糊精、麦芽糊精、直链淀粉等。HENANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

8/14/2023变性淀粉还可按生产工艺路线进行分类

干法：如磷酸酯淀粉、酸解淀粉、阳离子淀粉、羧基淀粉；

湿法：有机溶剂法（如羧基淀粉制备一般采用乙醇作溶剂）；

挤压法：如天然淀粉或变性淀粉为原料生产预糊化淀粉）等。HENANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

8/14/2023四、变性淀粉的应用在食品工业中的应用

作为增稠剂变性淀粉作为果酱类、饮料类以及调味料等食品增稠剂。作为食品乳化剂原淀粉分子是没有什么乳化性的，不能用它来形成稳定的水、油混合体系。如果在淀粉分子上接上亲水、亲油双重性质的官能团，如辛烯基琥珀酸根，则使它既具有亲水性，又具有亲油性，从而达到乳化稳定水、油混合体系的目的。HENANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

8/14/2023在造纸工业中的应用

纸张添加剂：由含氮阳离子单体接枝而成的淀粉接枝共聚物是造纸生产中无机填料的有效悬浮剂。Henth等指出丙烯酰胺与TMAEMA-MS的质量比为34.9:11.1，该接枝率为46％，可使造纸机排出的废水中悬浮固体含量减至最少，并提高排废水的速率，且改善纸张的拉伸强度。纸张黏合剂：丙烯酸及其酯类的单体与淀粉的接枝共聚物能把羟基隐藏起来，使水分挥发加快，因此可用作快干型纸张黏合剂。HENANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

8/14/2023在医药工业中的应用医药生产离不开淀粉，片剂大部分为淀粉，虽已有许多新辅料代替淀粉，但淀粉无毒性、原料资源丰富、价廉，故仍是很好的辅料。药物制剂厂也需要淀粉或其衍生物作为药用辅料。HENANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

8/14/2023在石油工业中的应用

淀粉在石油工业中最早的应用是钻井液方面。在钻井作业中淀粉及其衍生物如预凝胶淀粉、羧甲基淀粉、羟丙（乙）基淀粉、磺化淀粉、接枝共聚产物和磷酸酯氧化淀粉等用作钻井液的降失水剂。在压裂液中，利用淀粉及变性产品的可水膨胀和在一定条件下降解的特性，用作可降解低伤害的降滤失剂。由特殊工艺变性的淀粉，能够与硼离子等交联成有一定粘弹性的冻胶，为其在压裂液增稠剂方面应用开创了新领域。淀粉和合成聚合物的接枝共聚物以及由淀粉开发的微生物聚合物，在堵水调剂和强化采油等提高采收率方面也有应用。HENANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

8/14/2023日用化工方面

利用吸水性淀粉接枝共聚物对香精具有良好的吸附作用，将吸水性淀粉接枝共聚物用香精浸渍或封于吸水性淀粉接枝共聚物中涂成薄膜，加在透明纸之间制作漂香纸，比用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯树脂加香方法简单，成本低，留香时间长。在代替琼脂作新鲜胶时，无需使用特种乳化剂，且加香方便、干缩慢、留香长、无分离现象。此外，吸水性淀粉接枝共聚物作化妆品基质可用于各种营养型、药物型化妆品，配制方便，效果明显。HENANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

8/14/2023在农业方面土壤保水剂利用吸水性淀粉接枝共聚物吸水量大，保水能力强的特点可改善土壤团粒结构，提高土壤的透水性、透气性，防止土壤中肥料的流失，缩小土壤昼夜温差的变化。将吸水性淀粉接枝共聚物施于土壤中，可持续地给植物提供水分，促进作物良好生长，小麦产量可增加10～15％，烟草产量增加35％，西红柿和大白菜产量提高1倍。用于蘑菇接种培养基，蘑菇产量比锯末和堆肥提高20～30％。HENANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

8/14/2023其他方面玻璃表面防雾剂用丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸钠等分别与淀粉进行接枝共聚反应。所得产品在高效混合器中配制成2％的水溶液，再用聚氧乙烯壬基酚醚稀释，可以制得玻璃表面防雾剂。其在干燥条件下有较好的吸水性，成膜后