双氧水氧化马铃薯淀粉的研究进展

双氧水氧化马铃薯淀粉的研究进展

氧化淀粉是低粘度高浓度的增稠剂，广泛应用于纺织、造纸、食品及精细化工行业，文章综述了双氧水氧化对马铃薯淀粉氧化程度的影响，以及对氧化马铃薯淀粉的工艺条件的探索，并对今后双氧水氧化马铃薯淀粉进行了展望。

标签：双氧水淀粉氧化

随着社会工业的发展需求，越来越多的变性淀粉出现在我们的生活中.在变性淀粉中，应用最广泛的还是氧化淀粉，目前估计国内氧化淀粉的年需要量在20万吨左右[1]。合成氧化淀粉最普遍的氧化剂有次氯酸钠、双氧水等，次氯酸钠价格低廉，但不稳定，产品中副产物残留量多，纯度差，双氧水做氧化剂能使淀粉更白，得到纯度更高的产品，并且过量的双氧水最终分解成水，不会污染环境[2]。双氧水氧化淀粉越来越受到社会的青睐。

一、双氧水对淀粉氧化程度的影响

1.双氧水含量对氧化淀粉中羧基含量的影响

双氧水含量对氧化淀粉中羧基的含量有着重要的影响，陈佑宁等[3]通过对氧化淀粉的合成工艺研究发现淀粉中的羧基含量越高，其被氧化程度越深.而在以双氧水做催化剂时，随着其含量增加羧基含量也在增大，因为双氧水含量越多，所提供的氧就越多，则羟基被氧化的几率就越大，但是当双氧水的用量超过10%时，得到的产物淀粉便会分散，粘合力随之下降，当催化剂含量为 3.8～4.0ml 时双氧水氧化淀粉中羧基含量为最大。

2.双氧水氧化淀粉中温度和PH对羧基含量的影响

温度和pH是两个最主要的因素，对氧化淀粉中羧基含量的影响也是不可忽略的，邓宇等[4]通过对淀粉化学品及其应用的研究发现，双氧水氧化淀粉的温度为40～50 ℃时，氧化淀粉中的羧基含量相对来说是最高的.当温度低于或高于此值时，氧化淀粉中的羧基含量都不如其高，究其原因，因为在反应中，温度的升高有利于羧基的生成，温度过高，双氧水也会发生分解，致使氧化淀粉中羧基含量进一步下降，将温度设定在40～50 ℃，pH值亦是影响氧化淀粉羧基含量的一个重要标准[5]，氧化淀粉中的羧基含量随pH值的增加呈现出先增加后下降的趋势，双氧水在酸性条件下氧化能力很强，氧化淀粉各分子之间的氢键作用也有了显著增强，氧化反应便很难进行，表现出酸性条件下羧基含量相对来说较低，当pH值在中性附近时，淀粉中氢键作用减弱，使得其羟基易被活化，提高了氧化反应的效率，自然而然提高了氧化淀粉中羧基的含量，在碱性条件下，催化剂效果同时下降，致使淀粉的氧化反应效率下降，羧基含量自然跟着下降，pH 为7～8时羧基的含量相对较高，氧化淀粉时的最佳pH为7～8。

二、双氧水氧化马铃薯淀粉的最佳条件和特性

用双氧水氧化马铃薯淀粉目前还属于不成熟阶段，杨连利等[6]以马铃薯淀粉为原料，以双氧水为氧化剂，制备淀粉黏合剂，但其侧重点在于对不同贮存条件下马铃薯氧化淀粉黏合剂的物化性质进行研究.韩立鹏等[7]以马铃薯淀粉为原料，双氧水为氧化剂，分别对反应中pH值、双氧水用量、反应温度对马铃薯氧化淀粉中羧基含量的影响进行了探索和研究.

1.双氧水含量对氧化马铃薯淀粉中的羧基含量影响

氧化淀粉的过程中，双氧水的含量也很重要，发现当pH固定在7.8左右时，固定温度，以不同的双氧水用量来氧化马铃薯淀粉，当双氧水用量在4.0 ml以下时，随着双氧水用量的增加，羧基含量成对数增长，随双氧水用量的逐渐增加，马铃薯淀粉链上更多羟基被氧化成羧基，但是双氧水用量超过4.0 ml时，便达到饱和，羧基含量随其用量增加不再明显[6]，经过估算，双氧水含量在反应的马铃薯淀粉的质量的7.8%左右时最为合理。

2.温度和对氧化马铃薯淀粉中的羧基含量影响

温度是一个宏观因素，对马铃薯氧化淀粉中羧基的含量影响易控制，邓宇等[1]把体系的pH固定在7左右，双氧水用量控制在4 ml，反应时间为4小时，当温度在44～46℃时，羧基的含量快速增长，若温度超过46℃，羧基的含量便会下降，因为升高温度会使分子层面的运动加剧，其相互碰撞的机会增多，马铃薯淀粉氧化的程度会比之前更深，致使羧基含量增加. 同时温度过高也会加速副反应的进行，导致产品糊化[8]，致使马铃薯淀粉分子降解速度变快，降低了反应效率. 因此一般把温度控制住44～46℃时比较合适.

3.马铃薯氧化淀粉的优化工艺探究

李祥等[8]在单因素实验基础上对马铃薯氧化淀粉进行了优化的研究，以氧化淀粉羧基含量为响应值，发现并建立了以30%双氧水用量、pH、温度为因素的数学模型，方差分析表明拟合较好，通过对回归方程优化计算，得到氧化最佳工艺条件发现30%双氧水用量为25mL，pH=10，温度为50℃.对所建立的数学模型进行了试验验证，得到马铃薯氧化淀粉羧基含量为与理论接近，对今后马铃薯氧化淀粉起到了很好的引导作用。

三、对双氧水氧化马铃薯淀粉的展望

马铃薯淀粉作为氧化淀粉中的凝沉性最好的，适合应用于精细化工和医学上的广泛应用，在精细化工中应用有皮肤清洗剂、唇膏、胭脂、液体手套、皮肤防护油膏、发光涂料、粘合剂等产品，是精细化工中未来最具前景的一种材料。

参考文献

[1] 刘灿，顾继友，张彦华. 不同催化剂双氧水氧化淀粉的转化及结晶度的

比较. 东北林业大学学报，2012，40（7）：145-148.

[2] 全易，夏天喜，王蕴华等. H2O2固相氧化法合成氧化淀粉及微波催化. 江苏工业学院学报，2003，15（3）：12-14.

[3]陈佑宁，杨小玲，张知侠. 氧化淀粉合成工艺研究. 中国胶粘剂，2011，20（8）：5-8.

[4]邓宇. 淀粉化学品及其应用. 北京：化学工业出版社，2002.

[5]罗勤贵. 变性淀粉的生产与应用现状. 粮食加工，2006，31（6）：50-53.

[6]杨连利，李仲谨. 马铃薯淀粉粘合剂稳定性的探讨. 包装工程，2004，25（2）：15-17.

[7]韩立鹏，刘国琴，李琳等. 双氧水氧化马铃薯淀粉最佳工艺条件及其特性的研究. 河南工业大学学报，2008，29（1）：27-32.

[8]李祥，房媛，文星. 马铃薯淀粉氧化工艺优化研究. 陕西科技大学学报，2011，9（2）：34-36.