氧化淀粉的研究进展

氧化淀粉的研究进展

变性淀粉中目前使用量最大、范围最广的一类是氧化淀粉。本文就氧化淀粉的性能、制备工艺进行了综述。

标签：氧化淀粉工艺性能

近年来人们越来越重视资源的利用，资源的化工利用发展有下列几个阶段：19世纪50年代前是以煤为原料的乙炔化学时代；50-80年代是以石油为原料的乙烯化学时代；80年代-2000年是以C1为原料的C1化学时代，2000年以后进入了利用像淀粉等那样的再生性资源的化学时代。淀粉在自然界存在广泛，植物的块根和种子中就含有。淀粉资源很丰富，并且价格低廉，以淀粉为原料，通过一系列物理、化学的变性和生物降解可制得性质不同、作用不同、适用于各种应用领域的淀粉衍生物。这些制得的变性淀粉产品比天然淀粉性质更优异，使用更广泛，普遍用于纺织、造纸、胶粘剂、食品、石油化工、化妆品等工业。身为农业大国的我们，淀粉资源丰富来源广泛，因此大力开发研究淀粉工业，于我国有着十分重要而深远的意义。

一、氧化淀粉的性能

在工业中氧化淀粉是使用范围最广泛的一类变性淀粉。它是以天然淀粉（如玉米淀粉或馬铃薯淀粉等）为原料，以H2O2、NaClO作氧化剂，在碱性条件下氧化制得的。淀粉葡萄糖单元的C6原子上的伯羟基在氧化反应后被氧化成醛，接着再被氧化成羧基。而C2和C3上的仲羟基也能被氧化成羧基，并发生了环断裂等反应。在氧化过程中促使大分子发生降解的因素是苷键的部分断裂，降低了聚合度，从而淀粉的溶解性能得到了提高。天然淀粉在氧化反应后得到新的官能团，分子中羟基的数量会随之减少，进而阻止了淀粉分子间的缔合，即降低分子间氢键的结合能力。最终制备出洁白、易糊化，强粘合力的氧化淀粉产品。

二、氧化淀粉的制备

而这样一类用途最广的氧化淀粉，在制备工艺中所使用的氧化剂有多种，其中最为常用的是次氧酸钠、过氧化氢、高锰酸钾等。

1.次氯酸钠氧化淀粉法

徐莱等[1]采用玉米淀粉作原料，次氯酸钠碱性溶液作氧化剂，制备粉状氧化淀粉，探究了淀粉氧化反应的机制，研究了温度、PH值、氧化剂用量对产品的影响。研究表明：最佳工艺条件的反应温度为21℃-38℃、pH值为7-10、氧化剂有效氯的量达淀粉用量的5%。茆象千等[2]以自产NaClO为氧化剂，研究了氧化玉米的制备原理、生产工艺，以及影响产物粘度、透明度和羧基含量等特性的有效氯浓度、PH值、反应时间、反应温度等，然后依据研究结果调整这些因素组合，根据你需要的不同规格的氧化淀粉，制定出相应的生产工艺。

2.双氧水氧化淀粉法

王高升等[3]在室温条件下，采用H2O2作氧化剂，Fe2+作催化剂，制备出符合生产要求的淀粉粘合剂。通过与传统的Na2SiO3粘合剂的对比后发现，淀粉粘合剂在初粘力、粘合强度方面更好，而且流动性和生产成本都相当，适用于单机瓦楞纸板生产系统。陈彦逍等[4]选用Cu2+为催化剂、双氧水为氧化剂，研究经氧化处理后的玉米淀粉羧基含量和粘度的变化，探究了影响结果的因素，如催化剂用量、反应时间、反应温度和PH值等。结果表明：最佳工艺条件为催化剂用量0.022%、淀粉干重、反应温度45℃、反应时间4.0h、PH为7.0。在此催化条件下，加入20mL双氧水时，可得氧化淀粉的羧基含量为1.21%。翟广玉[5]用NaClO作氧化剂，研究了PH与粘度关系、温度和催化剂对氧化作用的影响，以及粘度关系、氧化剂与产品贮存稳定性对NaClO用量的影响。结果显示：产品贮存稳定性与用H2O2和KMnO4作氧化剂时相比较，H2O2最好。

3.高锰酸钾氧化淀粉法

吴自强等[6]采用KMnO4为氧化剂制备氧化淀粉，研究了其制备原理和工艺，实验表明：在酸性条件下，在淀粉-COOH含量要求的范围内，淀粉浓度保持在30～35%范围为宜，盐酸的用量为淀粉悬浮液的0.4～0.8%，KMnO4溶液为0.03～0.05%，反应温度控制在其凝胶点或糊化温度以下，一般为43～55℃，反应在30min内即可完成。王琳等[7]在酸性环境中，用高锰酸钾制得氧化淀粉，再使用适当的催干剂、交联剂制成淀粉胶粘剂，有效的提高了干燥速度，解决了淀粉胶稳定性差的问题，用水量为淀粉量的2～3倍，反应温度控制在50～60℃。徐颖惠等[8]研究了使其前期反应在碱性介质中进行的影响，结果表明：这样能够确保前一过程以较快速度进行反应，而且不希望发生的副反应也能避免；而其反应的后者在酸性介质中进行，让KMnO4的氧化能力能够尽力地发挥。如此，从头到尾的反应都能在条件较佳的情况下专一地进行。

三、结束语

由于近年来我们对石油、天然气、煤资源不节制的开采，导致这些资源逐渐枯竭，因此，我们更应该大力开展以再生性资源淀粉为化工原料的产品开发及应用，以适应我国因经济发展而对资源的无限需求。氧化淀粉是在工业中应用最为广泛的变性淀粉，身为农业大国的我们，淀粉资源丰富来源广泛，因此大力开发研究淀粉工业，于我国有着十分重要而深远的意义。

参考文献

[1] 徐莱，罗国平. 次氯酸钠氧化淀粉的制备及研究[J]. 南昌职业技术师范学院学报，2000（3）：27-30.

[2]茹象千. 淀粉与淀粉糖[J]. 1989（4）：30-33.

[3]王高升，滕立军，王倩. 在室温条件下H2O2氧化淀粉粘合剂的制备及影响因素的研究[J].包装工程，2002，23（4）：117-134.

[4]陈彦逍，胡爱琳，王公应. 催化氧化制备氧化淀粉[J]. 中国粮油学报，2005，20（4）：25-28.

[5]翟广玉. 变性淀粉在造纸中的应用[J]. 化工部造纸化学品信息站，1995：10-12.

[6]吴自强，吴昱，李冰梅. KMnO4氧化淀粉的制备与应用[J].建筑人造板，1996（2）：25-29.

[7]王琳. KMnO4氧化淀粉胶粘剂的制备[J]. 吉林师范大学学报，2007（2）：58-59.

[8]徐颖惠. 高锰酸钾氧化法制备氧化淀粉变性淀粉在造纸中的应用[J]. 化工部造纸化学品信息站，1994，13-15.