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交联淀粉

日期:2019-11-22 10:43 来源: 淀粉

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  交联淀粉是一种新的合成物质,属于变性淀粉中的一种。联淀粉是一种重要的淀粉衍生物。其是由含有二元或多元官能团的交联剂与淀粉分子发生羟基反应(生成二醚键、二酯基等基团),从而将两个或多个淀粉分子交叉连接起来,形成的具有空间网状结构的高聚物交联淀粉具有抗剪切性能及耐酸性等性质,在化工、材料、食品、环保、纺织、制药、造纸等行业受到广泛的应用。

  交联淀粉以淀粉为原料,以三氯氧磷、三偏磷酸钠己二酸、六偏磷酸盐为交联剂,氢氧化钠为催化剂,对淀粉进行交联,交联后的淀粉其透光率降低,耐酸碱性、耐机械加工,耐剪切性增强,凝胶性能提高. 但吸水能力减弱。

  淀粉分子的醇羟基于含有二元或多元官能团的化学试剂反应,使不同淀粉分子的羟基间联合起来呈现多维空间网状结构的淀粉衍生物。

  淀粉颗粒中淀粉分子间由氢键结合成颗粒结构,在热水中受热,氢键强度减弱,颗粒吸水膨胀,粘度上升,达到最高值,表示膨胀颗粒已达到了最大的水合作用。继续加热氢键破裂,颗粒破裂,粘度下降。交联化学键的强度远高于氢键,增强颗粒结构的强度,抑制颗粒膨胀、破裂和粘度下降。随交联程度增加,淀粉分子间交联化学键少量增加。约100个AGU有一个交联键时,则交联几乎完全抑制颗粒在沸水中膨胀,不糊化。

  高速搅拌产生剪切力,使淀粉颗粒迅速破裂,粘度降低。通过交联提高了抗剪切能力。

  交联淀粉的糊粘度对热、酸和剪切力影响具有高稳定性。其稳定性随交联化学键不同而有差异。环氧氯丙烷交联为醚键,化学稳定性高,所得交联淀粉抗酸、碱,抗剪切和酶作用的稳定性高。三偏磷酸钠和三氯氧磷交联为无机酯键,对酸的作用稳定性高,对碱作用的稳定性低,中等碱度时能被水解。

  淀粉颗粒在热水中膨胀,并有少部分溶解于水中,交联能抑制膨胀度,降低热水溶解度,随交联度增加,这种影响越大。膨胀度和溶解度的测定方法如下:

  将淀粉悬浮在水中,85℃搅拌加热30min,在2000r/min转速下离心15min,糊下沉部分为膨胀淀粉。将上部清夜分离、干燥,即得水溶淀粉的量,计算出溶解度,由膨胀淀粉的质量计算膨胀度。

  膨胀度=膨胀淀粉质量÷[淀粉样品质量(干)×(100-溶解度%)]×100%

  交联淀粉对氯化锌作用的稳定性高,适用于干电池电解液的增稠剂,能防止粘度降低、变稀、损坏锌皮外壳、漏液发生,并能提高电池保存性。

  淀粉可分为直链淀粉与支链淀粉直链淀粉是α-D-葡萄糖通过α-1,4-糖苷键连接而成的线性高分子化合物,其结构如图;支链淀粉是α-D-葡萄糖通过α-1,4-糖苷键连接的基础上,再通过α-1,6-糖苷键连接淀粉链而成的具有侧链结构的高聚物,受结构影响,直链淀粉比支链淀粉拉伸强度更大、结晶性更高。

  交联淀粉是淀粉分子上大量的羟基与二官能团或多官能团化合物反应形成新的化学键,将淀粉交叉链接起来所形成的淀粉衍生物。由于淀粉上C2、C6位的位阻差异及二者位阻差异对氢键连接方式的影响,C2位上-OH比C3位的-OH具有更强的活性,因此交联剂易与淀粉的α-葡萄糖环的C2位的-OH发生交联。

  化学交联使淀粉分子间形成网状结构,使得交联淀粉分子具有高凝胶强度、耐水、耐酸、热稳定性高、粘度大、抗糊化、溶解性低、流动性低、膜强度较高等优点。交联淀粉根据交联程度可分将交联淀粉为低交联淀粉和高交联淀粉,低交联淀粉具备冷冻稳定性、粘度稳定性、冻融稳定性,可作为食品添加剂。高交联淀粉在沸水中不糊化,在杀菌操作中能保持稳定,因此,可制备橡胶制品防粘剂及外科手套润滑剂。此外,交联淀粉可用于制备耐水性淀粉膜。

  交联淀粉在食品工业领域受到广泛的应用,其可以作为增稠剂、稳定剂、结构改良剂等应用于方便面、乳制品冷冻食品肉制品等食品中。

  交联淀粉具有来源广、价廉、生物相容性好、无毒害、无免疫原性等优点[54]。因此,在材料领域,交联淀粉具有一定的应用价值。可用作胶粘剂、吸附材料等。

  交联淀粉可以吸附重金属离子以及某些有机物,在吸附材料领域具有一定的应用价值。其吸附重金属离子的机理较为复杂,一般认为在吸附过程中离子交换和络合起主要作用。此外,交联淀粉的孔径也影响吸附性能。

  淀粉在胶粘剂领域受到广泛的应用。然而,由于淀粉具有耐水性差的缺点,而交联淀粉可以克服耐水性差的缺点,因此交联淀粉在胶粘剂领域具有重要应用价值。

  交联淀粉可以加工成微球或者微胶囊,因此,在生命科学及医学领域,交联淀粉可作为药物的载体。A.Zhang等先将淀粉与聚乙二醇(PEG)交联,再与硫辛酸(LA)交联后制备得到淀粉-g-PEG-LA共聚物。将多柔比星与淀粉/PEG/LA共聚物乳液混合,是多柔比星负载与淀粉-g-PEG-LA共聚物上。将药物体系进行药物释放、体外细胞等实验后发现形成的胶束对牛血清白蛋白吸附性较弱,可以细胞对药物的吸收。

  交联淀粉可以提高纸张的抗菌性能、抗张力、耐折度、耐破度,因此,交联淀粉在造纸工业上具有一定的应用价值。白春妮等[72]制备了氧化淀粉,并加入甲醛制得轻度交联-氧化双重变性淀粉施胶液。通过对瓦楞原纸的施胶并进行性能测试,发现表面施胶后的瓦楞原纸比未施胶的瓦楞原纸的环压指数提高26%,抗张指数提高22.8%,甲醛残留量低于24mg·Kg-1。Wang.S等使用碳酸锆铵对木薯淀粉进行交联,并添加甘油作为增塑剂,制得交联木薯淀粉施胶剂。该木薯淀粉施胶剂的淀粉的平均粒径为528.6nm;通过SEM发现在纸张中,交联木薯淀粉施胶剂比丁苯乳液施胶剂分散得更均匀,白度更高。

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