改性淀粉的研究及应用

改性淀粉的研究及应用

刘兴孝

（西北民族大学化工学院，兰州，730124）

摘要本文主要总结了改性淀粉的特点，阐述了改性淀粉的研究及应用，展望了改性淀粉的发展前景。

关键词改性淀粉；研究应用；发展前景

the characteristics and adhibitions of modified starch

Xingxiao Liu

(Chemical Engineering Institute , Northwest University For Nationalities, Lanzhou,730124) Abstract This paper summarizes the characteristics of modified starch, elaborates modified starch’s research and it’s prospects.

Keywords modified starch; research and application; prospects

前言

淀粉是天然高分子化合物，多糖类化合物，也是目前广泛使用的一类可降解的不会对环境造成污染的可再生的物质。天然淀粉经过适当化学处理，引入某些化学基团使分子结构及理化性质发生变化，生成淀粉衍生物。未改性的淀粉结构通常有两种：直链淀粉和支链淀粉，是聚合的多糖类物质。通常因为水溶性差，故往往是采用改性淀粉，即水溶性淀粉。可溶性淀粉是经不同方法处理得到的一类改性淀粉衍生物，不溶于冷水、乙醇和乙醚，溶于或分散于沸水中，形成胶体溶液或乳状液体。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。

改性淀粉的特点

变性淀粉的品种、规格达两千多种，变性淀粉的分类一般是根据处理方式来进行。加工精白淀粉，必须选用淀粉含量高的白薯品种。经加工后的淀粉虽选用了天然原料,但经人为加工,改性淀粉也就不可能算是天然的了。食用类的专用变性淀粉是不会对身体有副作用的。

淀粉改性的分类

目前，改性淀粉的品种、规格达两千多种，改性淀粉的分类一般是根据处理方式来进行，处理方法有物理改性、化学改性、生物改性、复合改性等。

1)物理改性

糊化法首先要破坏淀粉团粒结构，导致团粒润涨，使淀粉分子进行水合和溶解。糊化方式有以下几种：间接加热法、通电加热法、高压糊化法。其中，间接加热法是最基本的淀粉糊化方式，往往需要加入大量的水，并经过蒸煮烘烤等传统加热处理实现糊化。通电加热法的特点是升温速率快，加热均匀，无传热面，也没有传热面的污染问题，热效率高（90%以上），易于连续操作，能够在较短时间内实现淀粉完全糊化。但通电加热技术目前在我国仍处于探索阶段。高压糊化的优点在于节省能源。它是指淀粉-水悬浮液在较高的压力下发生糊化。但由于体积较庞大，不适于实验室进行淀粉糊化。[1]

2)化学改性

用各种化学试剂处理得到的改性淀粉。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；另一类是使淀粉分子量增加，如交联淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、接枝淀粉等。[1]

3）生物改性（酶法改性）：

各种酶处理淀粉。如α、β、γ-环状糊精、麦芽糊精、直链淀粉等。

4）复合改性

采用两种以上处理方法得到的改性淀粉。如氧化交联淀粉、交联酯化淀粉等。采用复合改性得到的改性淀粉具有两种改性淀粉的各自优点。另外，改性淀粉还可按生产工艺路线进行分类，有干法（如磷酸酯淀粉、酸解淀粉、阳离子淀粉、羧甲基淀粉等）、湿法、有机溶剂法（如羧基淀粉制备一般采用乙醇作溶剂）、挤压法和滚筒干燥法（如天然淀粉或改性淀粉为原料生产预糊化淀粉）等。

改性淀粉的研究进展

国外研究进展

在国外改性淀粉的开发应用已有近200年历史，工业化较早的是欧美国家，改性淀粉产品种类2000多种。美国作为玉米产量大国和淀粉深加工大国，淀粉年产量约为2000万t，占世界总产量的55%~60%。除淀粉糖和发酵酒精外，改性淀粉消耗淀粉总量居第 3 位，占淀粉总量的10%以上，美国改性淀粉年产量为300万t 左右，主要应用领域为造纸行业。全世界生产改性淀粉较大的公司有CPC 国际公司，拥有41 家工厂。美国国家淀粉和化学公司（NSCC）是美国最大的改性淀粉加工厂。日本CPC-NSK 技术株式会社在日本玉米湿磨工业领域中有很高的技术水平，是最大规模CPC国际公司。法国的Lille 玉米淀粉工厂是CPC 集团在欧洲的第二大工厂，每年产生5万吨改性淀粉。荷兰的AyEBE 公司、联邦德国的汉高公司、丹麦曲DDS－克罗耶公司均生产各种改性淀粉。改性淀粉的开发应用不但有助于改进加工过程、提高产品质量、降低环境污染，还能解决农产品出路，提高附加值。目前，欧美等西方发达国家改性淀粉年产量近600万t。亚洲的日本、泰国和中国也是改性淀粉的主要生产国。随着中国经济增长，工业产品规模不断扩大，改性淀粉的需求量也将不断增加。同时，它也是很多石油化工产品的替代品，石油的逐渐减少势必给改性淀粉带来发展空间。

国内研究进展

中国淀粉年产量位居世界第二，仅次于美国，但由于技术水平不高，导致国内淀粉产品过剩，销路不畅；而且从国外进口的高质量淀粉及改性淀粉产品已满足不了各种工业生产的需求，国内淀粉科技工作者必须重视对这方面技术的研究，尽量缩小国内淀粉加工业与世界先进水平的差距。“十五”期间，中国淀粉行业发展取得很大成绩，淀粉产量持续快速增长，产品结构得到调整，新产品琳琅满目，淀粉品种增加了葛根和荞麦淀粉。淀粉糖由6 个品种发展到26 个，改性淀粉由几个常用品种发展到复合改性、两性淀粉、多孔淀粉和抗消化淀粉等百余个。由于改性淀粉具有许多卓越的性质，而且生产工艺简单，设备投资少，改性淀粉的生产和应用得到了迅速发展。欧美发达国家改性淀粉的应用和发展有近200 年的历史，而中国仅有20 年的发展历程。在一些国家，改性淀粉的生产占原淀粉的近1/3，而中国不到1/20。

改性淀粉的应用