玉米交联淀粉的研究发展

淀粉精细化学品
玉米交联淀粉的研究进展
班级：10级化工2班
姓名：吴逸涵
学号：P102014176
日期：2012-10-22
玉米交联淀粉的研究进展
摘要：本文对玉米交联淀粉的制备和性质进行了研究，表明：此产品的稳定性好、透明度高、抗冻性好，具有良好的成膜性等性能，具有广阔的应用前景。

关键词：交联；氧化；研究；制备工艺
Abstruct: this passage introduce the corn cross-linked starch preparation and properties ，Show that: the product paste liquid of good stability, high transparency, frost resistance is good, have good film-forming property, such as performance, has the broad application prospect.
Key words:crosslinking， oxidation，study，Preparation technology
淀粉不仅是人类食物的主要成分，也是食品工业、发酵工业、饲料工业的重要原料，随着食品技术的不断发展，食品加工工艺有了很大改变，新工艺对淀粉性质提出了更高的要求。

高温喷射液化和高速搅拌，或是低温冷冻处理等，都会引起淀粉粘度降低和胶体性质的破坏，原淀粉已不能适应这些工艺条件。

为适应这一需要，必须对原淀粉进行变性处理，使之符合新工艺、新技术的应用要求[ 1 ,2 ]。

生产上为了使变性淀粉性质更加丰富，通常将两种单变性淀粉进行复合，以使产品更具优良的性质[3,4]。

本文以玉米淀粉为原料，通过交联氧化的方式得到玉米交联淀粉，目的在于目的在于综合两种淀粉的优点，得到适应性广，应用更为普遍的新型复合变性淀粉[5]。

并对其研究过程进行综述。

玉米淀粉（corn starch），俗名六谷粉，是一种白色微带淡黄色的粉末。

将玉米用0.3%亚硫酸浸渍后，通过破碎、过筛、沉淀、干燥、磨细等工序而制成。

普通产品中含有少量脂肪和蛋白质等。

吸湿性强，最高能达30%以上。

而交联淀粉，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。

因此二者结合，能够取长补短，在食品工业和纺织工业方面均有着巨大的应用前景。

一．生产原理
能使淀粉发生反应的交联剂种类很多, 其中环氧氯丙烷分子中具有活泼的环氧基和氯基, 是一种交联效果极好的交联剂。

由于其反应条件温和, 易于控制, 也是常用的交联剂[1]。

环氧氯丙烷交联反应机理:O OH╱╲│二淀粉—OH+CH2-CH-CH2Cl——→淀粉-O-CH2-CH-环氧氯丙烷二淀粉甘油CH2-O-淀粉+HCl
二．制备方法
A.称取玉米淀粉50 g于烧杯中, 加75m lH2O配制成40% 淀粉乳, 再加入一定量NaC l
固体(抑制淀粉颗粒膨胀), 摇匀, 慢慢加入一定量甲醛溶液, 摇匀后用0. 2 mol/LNaOH 调节pH 值至定值。

在水浴锅内加热一定时间, 并搅拌, 待完成后用0. 1mol/LHCl调节pH值至6. 0~ 7. 0。

用布氏漏斗进行减压过滤, 并将滤渣洗涤3次, 再次减压过滤, 将滤渣干燥, 即得产品。

测定产品的交联度。

B.称取200 g 淀粉( 干基) , 加入到300 mL 碱性溶液中调成粉浆( 碱液是由500 mL 溶解一定量的氢氧化钠和15 g 氯化钠配制而成, 氯化钠的作用是抑制淀粉颗粒的膨胀) 。

将配好的粉浆置于一定温度的恒温水浴锅中, 保持搅拌, 溶解需要量的环氧氯丙烷于50 mL 碱液中, 3~5 min 滴入淀粉乳中, 反应至规定时间。

反应完毕后用盐酸调节溶液的pH 值为6.0~7.0, 静置一段时间, 洗涤, 抽滤, 置于干燥箱中在55 ℃干燥4 h, 制得交联淀粉样品.调制浓度为30% 的淀粉乳，保持不停搅拌，加3%氢氧化钠调至所需pH 值，置于恒温水浴锅中，缓慢加入规定量的次氯酸钠，并加稀盐酸保持要求的反应pH值。

在氧化过程中，羧基生成影响p H 下降，应加稀碱液保持pH 恒定。

反应到规定时间后，用3% 的盐酸中和到pH6～6.5,再加适量10%的亚硫酸氢钠溶液使剩余的氧化剂还原,终止反应。

最后经过滤、洗涤、抽滤，置于干燥箱5 5 ℃干燥4 h ，制得样品。

从制得的交联淀粉中选取交联度低、中、高的三个样品作为原料，将其进一步氧化，反应过程中保持pH 值恒定(pH9)，制备方法同氧化淀粉制备。

C.目前生产交联淀粉的主要方法有湿法和干法，工业制备通常采用湿法。

但是湿法反应时间长、有废水产生、得率较低。

相对而言，干法制备工艺简单、反应时间短、得率高且无污染，目前越来越受到人们的重视。

但干法制备交联淀粉要求的反应温度较高(140～180℃)，传统的加热法存在升温慢、物料受热不均、交联反应不均匀等缺点。

用微波辐射代替常规加热方法进行反应，有着内部加热、清洁、节能和体系易控制等优点[ 6 ]。

近年来，微波辐射逐渐应用到聚合反应中。

由于微波频率与化学基团的旋转振动频率接近，可以使分子构相发生改变，活化某些基团，大大加快反应速度，所以用微波辐射代替一般加热方法来加速聚合反应，可得到结构和性能都很优异的高分子聚合物。

以下为微波法制玉米交联淀粉：交联剂选用三偏磷酸钠将质量为淀粉质量(干基)的1%～3%的三偏磷酸钠溶解于100mL 水中，加入100g 淀粉搅拌，并用质量浓度为5g/100mL 的氢氧化钠溶液调节pH9 ～1 1 ，搅拌均匀后，放入干燥箱中干燥，温度控制在40～45℃，干燥至其水分质量分数为8%～10%，在粉碎机中稍加粉碎，也起到混合各物质的作用。

然后将其放入微波炉中加热，使其进行交联反应，最后将反应后的淀粉调成一定比例的浆，对其进行中和、抽滤、水洗、干燥，所得的白色粉末即为产品。

[9] 二．影响因素及性质
1. 试剂用量的影响
[5]
2. 经实验验证，加热时间，温度等客观因素也能影响淀粉的产量和性质。

[6]
[7]
[8]
3. 性质
（1）经交联－氧化复合变性处理的淀粉，改善了单交联淀粉溶胀速度慢、糊化温度高的特点。

（2）交联阻止了在干燥时分子结构的重新排列，提供了一种更加敞开的内部扭曲的结构，使氧化剂小分子更容易进入淀粉内部，从而增大了氧化程度。

（3）交联－氧化复合变性淀粉粘度稳定性极高，在室温下静置1 周后，粘度变化很小
或基本保持不变，若再加热仍能恢复原来的热粘度水平。

应用这一性质于造纸涂布时，停工后未用完的涂料可冷却放置，性质不变，再开工时再加热使用，效果仍与新配制的涂料相同。

（4）氧化淀粉成膜性好，可得到强度很高，透明度亦高的连续薄膜[15]。

轻度交联淀粉经氧化复合变性后，成膜性能得到大大改善，在适当的条件下，成膜后，不开裂，有一定韧性，透明度也有明显提高。

（5）低交联淀粉经氧化变性后，耐酸性能及抗剪力性能有不同程度的降低，但降低幅度很小，也就是说仍保持较好的耐酸性与抗剪力性能。

高交联淀粉经氧化变性后，耐酸性及抗剪力性能变化甚微，说明交联－氧化变性淀粉仍保持交联淀粉的较好的耐酸性及抗剪力性能。

综上所述，交联淀粉经氧化后可以降低糊粘度，增加流动性，成膜性能增强，抗相分离及抗冻性能提高。

羧基基团的引入，改善了交联淀粉溶胀速度慢、糊化温度高的特点。

同时又保留了交联淀粉耐酸、抗剪切的性能。

四．应用前景
1.在食品工业中，常用于罐头、冷冻、焙烘和干制食品，保持产品质量稳定，也可用于罐状或瓶装婴儿食品，以及用作水果和奶油馅饼的填充料;
2.在造纸工业中，可用作造纸助剂;
3.在医药方面，可用作外科手术用橡胶手套的润滑剂等；
4.在纺织工业中，若用于经纱上浆，其黏度稳定，耐热、耐剪切，能很好地满足纺织工业对浆液热稳定性的要求。

若用于印花浆料，，既可作为色浆的增稠剂，使印花色浆具有一定的黏度，保证花纹轮廓清晰，当印花固色过程完成后便可从织物上除去;也可用作黏着剂，参与染料的固着，使色浆黏着在织物上不易脱落，成为印花的组成部分。

用交联淀粉制成的印花浆料有一定的渗透性，使浆料能渗入织物内部。

烘干后在织物表面形成一层有弹性、耐磨的薄膜。

还可用作织物整理剂，，有利于改善织物的手感，得到耐久性的整理。

[10]
五．玉米原淀粉与交联淀粉的前后比较
由其他文献可知，玉米交联淀粉的支链含量与氢键强度高, 重结晶性能和压缩强度比玉米原淀粉好。

在高交联玉米淀粉含量为12%时, 2种玉米淀粉压缩强度最大, 玉米交联淀粉达到0. 278MPa, 玉米原淀粉达到0. 210MPa; 高交联玉米淀粉能与支链淀粉分子形成支化点, 提高淀粉的重结晶能力, 但随着高交联玉米淀粉含量的增加, 空间位阻增大, 分子之间不易靠近, 重结晶能力降低。

重结晶性能和压缩强度随高交联玉米淀粉含量的增加, 先增大后减小。

[11]支链含量高有利于重结晶, 高交联玉米淀粉可以提高支化点数量, 但是其含量不是越高越好, 只有添加适量高交联玉米淀粉才能提高淀粉的重结晶性能。

六. 结论
玉米交联淀粉既克服了单一变性淀粉的弱点，又保留了其优点。

我国淀粉资源非常丰富，玉米交联淀粉在我国有着非常优越的物质基础和巨大的发展潜力。

[12]就纺织工业来讲，现在我国合成浆料的上浆性能远不能满足要求。

随着纺织品质量的提高和出口量的增加，对交联淀粉等变性淀粉的质量要求更高。

在纺织行业中推广使用低成本、高效率、污染小的新型复合变性淀粉浆料，以满足纺织业快速发展和纺织品进出口的要求。

他无毒害，可自然降解。

因此，在食品、医药、化工、农业等方面具有广阔的应用前景。

参考文献
【1】张力田. 变性淀粉[M] . 广州: 华南理工大学出版社, 1991.
【2】张力田. 交联淀粉[J] . 淀粉与淀粉糖, 1991 ( 4) : 1- 6.
【3】刘利民. 交联- 氧化复合变性淀粉的研制[J] . 淀粉与淀粉糖, 1996 ( 2) : 14- 16.
【4】唐洪波, 马冰洁. 交联玉米淀粉合成工艺及性能研究[J] . 2005 ( 2) : 24-
25.
【5】张平, 王小林, 玉米交联淀粉的制备与特性研究[J]，2006（4）:61
【6】张平, 王小林, 玉米交联淀粉的制备与特性研究[J]，2006（4）:61
【7】张平, 王小林, 玉米交联淀粉的制备与特性研究[J]，2006（4）:61
【8】张平, 王小林, 玉米交联淀粉的制备与特性研究[J]，2006（4）:61
【9】修娇, 马涛, 韩立宏, 等. 微波合成淀粉- 丙烯酸- 聚乙烯醇三元共聚高吸水树脂的研究[J]. 农产品加工: 学刊, 2006(3): 20-23.
【10】任忠海，郭雅琳，刘德钧，等．亚麻织物酶处理的探讨［J］．印染， 2004( 15) : 10-17．
【11】刘大胜. 高性能交联羧甲基淀粉的研究[J ] . 食品科技,2003 , (9) :22 – 24
【12】Kim Meera ,Lee Sun - Ja. Characteristics of corssoinked potatostarch and starch - filled linear low - density polyethylene films[J ] . Carbohydrate
Polymers ,2002 ,50 (4) :331 - 337
感谢：
特此感谢王老师对《淀粉精细化学》课的耐心教导，在内容方面给予了不少帮助；同时也感谢孙老师在论文格式上的要求以及其他同学在困难处的热心帮助！。