天然产物化学第四章 天然高分子

降解淀粉
• 化学变性：如酸变性淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、 醚化淀粉、交联淀粉、接枝共聚淀粉 • 生物变性：酶转化淀粉
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• 淀粉衍生物制备方法的多元化带来了产品系列的 多样化，目前变性淀粉正朝着复合型、多元型及
系列化、特色化、专用化方向发展，从而也越来
越受到各行各业的欢迎。淀粉来自植物，来源广 泛。淀粉衍生物正在逐步成为一个重要行业，其 发展前景十分广阔。
淀粉等。
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• 二、原淀粉的物理性质
•
未经变性处理的淀粉称为原淀粉，呈颗粒结构，
有一定大小和形状，水分含量高、蛋白质少的淀
粉颗粒较大。不同来源的淀粉其物理性质不同，
例如，马铃薯淀粉呈圆形或椭圆形，平均大小为
23m ；米淀粉颗粒小，呈多角形，平均大小为
5m。
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• 淀粉颗粒不溶于水，与水混合生成乳白色、不透明
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• 预糊化淀粉
• 工业上将原淀粉在一定量的水存在下进行加热处
理后，淀粉颗粒溶胀成为糊状，规则排列的胶束 被破坏，微晶消失，生产预先糊化再干燥的淀粉 产品，用户使用时只要用冷水调糊就可以了。这 种经事先糊化并经干燥、粉碎的产品，称为预糊
化淀粉。预糊化淀粉的主要特点是能够在冷水中
溶胀溶解，形成具有一定黏度的糊液，使用方便， 且其凝沉性比原淀粉小。
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• 淀粉衍生物的特性包括物理特性和化学特性两大 类。
• 物理特性，包括淀粉衍生物的白度、颗粒度、胶 化温度、强度、pH值、斑点、水分等指标。 • 化学特性，主要测试所引入化学基因的含量。通 常称为取代度(degree of substitution，DS)和摩尔 取代度 (molar substitution ， MS) ，即用平均每个 脱水葡萄糖单元中羟基被取代的数量。由于大多 数葡萄糖基有 3 个可被取代的经基，所以 DS 的最 大值为3。
Fra Baidu bibliotek
司有：美国国民淀粉和化学公司 (NSCC) ，是美国最大的
变性淀粉公司；荷兰 AVEBE 公司是世界上最大的马铃薯 淀粉公司，年产马铃薯淀粉66万吨，法国的Lille玉米淀粉
是CPC集团在欧洲的第二大厂，每年生产5万吨变性淀粉。
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• 变性淀粉及应用
• 淀粉衍生物的制造方法主要有：
• 物理变性：包括预糊化淀粉、辐射处理淀粉、热
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• 变性淀粉的应用
• 淀粉衍生物广泛用于造纸、食品、纺织、医药、
铸造、建筑、农业、化工、石油工业和选矿等，
其中造纸工业占的比例最大。
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• 变性淀粉的主要特性
• 天然淀粉经过改性．一方而能够改变天然淀粉的 糊化和蒸煮特性，减轻淀粉的凝沉和胶凝倾向， 降低淀粉的胶化温度；另一方面，通过引入其他 的高分子取代基可赋予淀粉疏水特性等待征。
淀粉为 58-72℃。淀粉糊化后就成为淀粉糊，具有
增稠、凝胶、黏合、成膜等性质。
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淀粉的结构
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• 三、淀粉的化学性质 • 淀粉是人类赖以生存的粮食来源，是发酵工业和
制糖的重要原料，为了使淀粉具有更优良的性质，
开辟新的用途，通过物理、化学和酶的方法对淀
粉进行改性，得到多种多样的产品．广泛地用于
各行各业。
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• 淀粉交联
•
使淀粉分子间发生交联反应的含多元宫能团的化合物称 为交联剂。交联剂归纳起来有五大类、①双或三羟基化合 物 ( 如三聚磷酸盐、三偏磷酸盐、己二酸盐、柠檬酸盐、 多元羧酸咪唑盐、多羧酸胍基衍生物、丙炔酸酯等 ) 。② 卤化物(如环氧氯丙烷、磷酰氯、碳酰氯、二氯丁烯、， - 二氯二乙醚、脂肪族二卤化物、氰尿酰氯等 ) 。③醛类 (如甲醛、丙烯醛、琥珀醛、蜜胺甲醛等)。④混合酸酐(如 碳酸和有机羧酸的混合酸酐等 ) 。⑤氨基、亚氨基化合物 (如尿素、二羟基脲、尿素甲醛树脂等 )。但最常见的交联 剂为甲醛、环氧氯丙烷、三偏磷酸钠和三氯氧磷等。
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• 淀粉酯化
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• 淀粉的醚化
羟乙基淀粉制备
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• 淀粉接枝
• 淀粉在适当的催化剂存在下，可与丙烯腈等不饱
和单体进行接枝共聚
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第二节 淀粉的应用
• 目前世界淀粉年均产量达2000多万吨，淀粉衍生物的品种 已有2000多种。美国每年工业用的变性淀粉达200万吨以 上，日本也达25万吨以上。全世界生产变性淀粉较大的公
• 天然高分子是指自然界和生物界存在的高 分子化合物。它的范围很广，包括蛋白质， 来自生物细胞中的核酸，存在于植物体和 生物体的多搪，还有称为植物胶泥的木质 素，弹性材料的橡胶类物质，有生物催化 剂之称的酶类，甲壳素类等高分子。本章 选择多糖类天然高分子中的淀粉、纤维素 和甲壳素，介绍它们的物理化学性质和应 用。
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第一节 淀粉化学
• 淀粉的来源
• 淀粉是自然界中产量仅次于纤维素的糖类化合物， 淀粉以微小的、冷水不溶的颗粒状态广泛存在于 高等植物的籽粒、根、块茎、髓和叶子的细胞组 织中。
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• 尽管界中存在着大量的淀粉，但能用于工
业的品种却相对较少，主要是玉米、马铃
薯、小麦、木薯。淀粉以其植物来源分为
玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、小麦
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• 淀粉的水解
CH2OH O OH O OH CH2OH O OH O OH OH + HO OH OH O OH OH CH2OH O O OH OH CH2OH O O OH OH CH2OH O O CH2OH O H2O O H+
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• 淀粉的氧化
• 用于淀粉的氧化剂种类很多，分为三类。①酸性 介质氧化剂：如硝酸、铬酸、高锰酸钾、过氧化 氢、卤氧酸、过氧乙酸、过氧脂肪酸和臭氧等； ②碱性介质氧化剂：如碱性次卤酸盐、碱性高锰 酸盐、碱性过氧化物、碱性过硫酸盐等；③中性 介质氧化剂：如溴、碘等。淀粉的氧化机理和历 程复杂，反应发生在失水葡萄糖的三个羟基上， 最后生成羧基，氧化过程也引起淀粉分子链的降 解。
的悬浮液，称为淀粉乳。升高温度，淀粉颗粒进一
步吸水膨胀，彼此接触，成为半透明的淀粉糊，是
一种不溶的胶体。这种由淀粉乳转变成糊的现象称
为糊化。发生糊化的温度称糊化温度，来源不同的 淀粉其糊化温度也不同：玉米淀粉的糊化温度为 马铃薯淀粉为56-66℃，木薯淀粉为59-69℃，红薯
62-72℃，小麦淀粉为 58-64℃，米淀粉为 68-78℃，
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• 预糊化淀粉具有冷水溶解的特点，广泛用于各种
方便食品中。此外，还用于以下行业： • 养殖业，配制鳗鱼、甲鱼饲料 • 化妆品中，代替滑石粉和普通淀粉制造皮肤亲和 性好，吸水性强的爽身粉