淀粉凝胶化分析技术的研究进展
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淀粉凝胶化分析技术的研究进展
*
郭 丽,杜先锋
(安徽农业大学茶与食品科技学院,安徽合肥,230036)
摘 要 淀粉凝胶化是水中淀粉粒在加热过程中,淀粉颗粒内部结构由有序状态转变为无序状态。它不仅使淀粉更易于人体消化,并且还能有效控制淀粉基产品的质量与质构。文中综述了近年来淀粉凝胶化分析技术,重点阐述扫描电子显微技术、X 射线衍射、核磁共振和差示扫描量热法这些主要分析技术在淀粉凝胶化研究的发展态势,探讨了各项技术存在的优点和缺陷,并提出了相关建议,以便使各种分析技术能更广泛而深入地应用于淀粉凝胶化研究,更能真实地反映淀粉凝胶化的特性和行为。关键词 淀粉凝胶化,分析技术,研究进展
第一作者:博士(杜先锋教授为通讯作者)
*国家自然科学基金项目(20776002)资助 收稿日期:2008-05-21
淀粉是多数食品的主要组成成分之一,也是人类营养最重要的碳水化合物来源。它不仅为人类提供营养和热量(>80%),而且价格低廉,在食品工业中被广泛用作增稠剂、黏合剂、稳定剂、泡沫稳定剂等。淀粉分子结构上虽有许多羟基,但由于羟基之间通过氢键缔合形成完整的淀粉粒而不溶于冷水,这大大地限制了淀粉的广泛应用。为了解决这一问题,人们将水中淀粉粒进行加热,随着温度的不断上升,淀粉分子振动也随之加剧,致使淀粉分子之间的氢键断裂,导致淀粉分子有更多的位点可以和水分子发生氢键缔合。水滲入淀粉粒,使更多和更长的淀粉分子链分离,致使结构的混乱度增大,同时结晶区的数目和大小均减少。继续加热,淀粉发生不可逆溶胀。此时支链淀粉由于水合作用而出现无规卷曲,淀粉分子的有序结构受到破坏,最后完全转变成无序状态,双折射和结晶结构也完全消失,淀粉的这一过程即为淀粉凝胶化[1]。淀粉凝胶化不仅使淀粉更易于人体消化,并且还能有效控制淀粉基产品的质量与质构[2]。因此,淀粉凝胶化在许多食品加工过程中是一项重要的加工过程,并具有重要的应用价值。
1 淀粉凝胶化机理
淀粉凝胶化的本质是微观结构从有序转变成无序,其分为3个阶段[3]。第1阶段:水温未达到糊化温度时,水分只是由淀粉粒孔隙进入粒内,与许多无定形部分的极性基结合,或呈简单的吸附,为可逆膨
胀过程;第2阶段:加热至糊化温度,大量水渗入到淀
粉粒内,引起淀粉粒溶胀,水分子进入微晶束结构,淀粉原有的排列取向被破坏,黏度增加,转变成淀粉糊,为不可逆膨胀过程;第3阶段:继续分离支解成无定形状态。
2 淀粉凝胶化分析技术
为了更好地研究淀粉凝胶化过程,人们已经采用了多种分析技术,包括光显微技术、扫描电子显微技术、激光光散射、粘度仪和流变仪、溶胀和溶解度测定、动态机械热分析技术、X 射线衍射、核磁共振、差示扫描量热法以及酶分析等各项技术。其中,扫描电子显微技术、X 射线衍射、核磁共振和差示扫描量热法是国内外最为广泛使用的淀粉凝胶化分析技术。因此,本文将以这些分析技术为出发点,总结近年来国内外淀粉凝胶化分析技术的研究发展态势。2 1 差示扫描量热法(DSC)
DSC 是研究淀粉凝胶化最为广泛使用的分析技术之一。DSC 测定包括:DSC 温谱图,它表明淀粉与水在加热过程中吸热变化;糊化焓变,它与断裂淀粉颗粒结构所需的能量相关;糊化温度,它反映了淀粉有序结构消失的温度范围,能够获知凝胶化机理、淀粉颗粒结构以及淀粉特性等方面的信息[4,5]
。然而,
这种热分析技术具有一定的局限性,主要表现3个方
面
[6]
:(1)不能准确地区分出复杂的转变,如淀粉在玻璃化转变过程中伴随吸热过程,使得玻璃化转变看起来像是淀粉熔融过程,因而不能充分描述淀粉凝胶化过程;(2)灵敏度低,对于较弱的转变,当用DSC 测量时需要DSC 曲线的噪音低并且基线的线性范围宽,样品池构成材料的性质随温度也会有变化,所用的
DSC仪器都会有不同程度的基线漂移及产生相应的热效应;(3)分辨率低,要提高分辨率需要少量的样品及较低的升温速度,然而少量的样品和缓慢的升温速度会降低热流信号。也就是说,提高分辨率的前提是降低灵敏度。调制示差扫描量热法(M DSC)可以解决DSC存在的这些问题,它是目前热分析领域中应用最为广泛的一种新型方法[7]。M DSC与DSC的区别从原理上讲是加热方法的改变,从结果来说传统DSC只能得到单一的信号,而M DSC在得到这个信号的同时,还获得更多的信息,可以解释更多的现象[8,9]。MDSC是在传统DSC的线性升降温程序上叠加了一个周期性正弦变化,这样得到的原始信号为调制热流,调制热流通过Fourier转换即得到总热流。总热流信号与传统DSC所得到的热流信号完全相同[10]。但MDSC的优越之处在于同时可以得到样品的热容信号,从而将总热流实时分解为热容成分(可逆热流)和动力学成分(不可逆热流)。可逆热流中包含玻璃化转变、熔融等信息,不可逆热流中包含动力学现象,如固化、挥发、熔融、分解等[11,12]。早在1989年,Slade等人[13]就推测出玻璃化转变与淀粉糊化焓是相互混合的,玻璃化转变和淀粉糊化始温同时发生。因而利用传统的DSC仅能测定糊化焓。Sey ler研究表明[14],玻璃化转变是一种可逆过程,而淀粉凝胶化是一种不可逆过程。由于M DSC技术可以将可逆热流与不可逆热流分开,它可以将与淀粉糊化焓混合在一起的玻璃化转变分离出来。直到目前,仅Lai等人[15,16]利用M DSC研究淀粉凝胶化过程。然而,Lai等人并没有研究从凝胶化中分离玻璃化转变温度,而仅仅讨论了在DSC扫描图谱中可逆与不可逆热流的比较。Paeschke在Lai等人研究的基础上进一步优化M DSC测定条件,利用它来表明淀粉凝胶化转变特征和从凝胶化转变分离玻璃化转变。
2 2 X 射线衍射(XRD)
X 射线衍射法是利用衍射图谱中衍射线的位置2 ,通过Br ag g公式n =2d sin 求出结晶面间距d,图谱上峰的宽度与结晶度有关,通过相对峰高或峰面积比较结晶度,从而可以确定直链淀粉和支链淀粉的晶态结构和结晶程度以及直链淀粉从颗粒中的溶出的过程。在淀粉的X 射线衍射图中,大量的小锯纹一般是由统计波动所引起,可忽略不计,利用谱图可由位置2 求出间距d,谱图上峰的宽度与结晶性有关,峰越窄,则结晶度越大,可通过相对峰高或峰面积比较结晶度[17]。此外,应用X射线数据判断参数n和h,它们分别表示淀粉螺旋结构每一全匝所包含的单糖单元数和每个单体单元沿螺旋轴上升的距离,以此得到允许的链构象范围。通过参数n和h数值的变化,可以确定支链淀粉微晶束的熔解和直链淀粉晶体双螺旋结构的打开及熔解的信息[18]。目前,为研究在更宽的温度范围内淀粉凝胶化过程中淀粉团粒内部的结构变化,人们已将DSC与XRD结合起来,所得到的结果更能全面、准确的反映淀粉凝胶化特性。其中,X 射线衍射不仅能提供淀粉团粒中微晶的晶体结构方面的信息,还能提供晶相以及无定形相的相对的量的信息[19]。
2 3 扫描电子显微技术(SEM)
SEM采用极细的电子探针!扫描固体样品的表面,由样品而产生的次级电子等随试样的表面形状及其它物理、化学性质而变化,利用捕集器收集次级电子等,将其量的变化转变为相应的电子信号并加以放大,再与扫描试样的高能电子束同步扫描到阴极射线管,调节光线强度,就能得到试样的影象[5]。研究淀粉颗粒超微结构,在国内外报道中,最常用方法是使用扫描电子显微镜(SEM)和X 射线衍射(XRD)。SEM是通过测定电子束照射到样品时产生二次电子信息得出样品表面凹凸情况从而确定样品表面形态。W ajira Srinanda Ratnay ake[20]通过SEM照片看出(见图1),在适量水中,马铃薯淀粉从35?加热至85?,其外部形态变化随着温度的升高变化越加明显。当温度高于55?,可清楚看到它们中心部位微洞中有疏松的、纤细的或类似薄片的结构存在,这些结构存在被看作是加热损害其天然结构。随着加热温度升高,中心区域中更多天然结构被破坏而变得更加疏松,也伴随有更多水分吸收,因此,脱水后颗粒内部会表现出一个更大的洞和类蜂巢结构。当马铃薯淀粉颗粒加热至65?时,它们几乎完全表现出蜂巢状或网状结构,只剩下外部一层薄皮。这表明几乎所有内部结构都被破坏,且变得相当疏松,并在外部表面上有许多针状小孔出现。这些针状小孔可能是水分从外部穿过而进入内部结构通道。在该温度下,加热导致变形、波纹生成和折叠相当强,这表明淀粉颗粒开始熔化。随着温度升高(70~85?)会进一步熔化和膨胀,完全失去其颗粒结构,这些变形颗粒束相互连在一起而最终形成类似海绵结构。
2 4 核磁共振(NMR)
淀粉凝胶化是淀粉颗粒吸水肿胀和水化的过程,其将导致淀粉颗粒双折射性质丧失,流变性质改变,
图1 不同温度条件下马铃薯淀粉的
SEM图像(放大倍数1000x)
并影响淀粉的溶解性。因此,水的流动性质可以反映淀粉的凝胶化程度和其他的一些性质[21]。利用NMR可以测定水分子流动性[22~24]:当水和底物紧密结合时,它就高度地被固定,自旋 自旋弛豫T2会降低;而游离水流动性好,有较大的自旋 自旋弛豫T2。另外,在N MR中,磁化矢量M与质子密度N成正比与绝对温度T成反比,通过质子密度可以测定单位体积的总水分含量;如果可以区分不同的相,还可以测定每一相的体积分数和结合方式。此外,由于自旋-晶格弛豫T1形成聚合物网络而抑制水分流动,其与水分子动力学的变化密切相关。对于存在于物质团粒间或孔隙内的自由水来说,由于其可以流动,具有溶解溶质的作用,因此在核磁矩作用下,仍可高速回转,相关时间短,T1较长。对于结合水来说,由于主要与生物体内有机成分的活性基团如#OH, =NH,#NH2,#COOH,#CONH2等以氢键方式结合而不能自由运动,因此在核磁矩作用下,水分子的运动受到限制,T1相应缩短。例如,侯彩云等人[25]利用质子核磁共振谱测定蒸煮过程中稻米水分状态;林向阳等人[26]利用N MR研究蔗糖对面团中分子流动性的影响;陈卫江等人[27]利用核磁共振及其成像技术研究面粉吸水率及其形成过程;Kim,等人[28]利用1H NM R研究糖对玉米淀粉凝胶冷冻行为的影响。近年来,脉冲核磁共振(PNMR)是一种新型核磁共振技术,其原理是利用液态和固态分子在脉冲核磁场下分子驰豫时间不同来测定体系中固形物的含量。例如,Choi等人[29]利用脉冲1H NM R研究小麦淀粉的化学改性对分子流动性的影响;Baranow s ka等人[30]利用低磁场脉冲1H N MR(30M H z)测定马铃薯淀粉与多糖亲水性胶体之间的相互作用。
3 几种现代分析技术的特点分析及建议
DSC的优点在于适用的样品水分范围广,直接可以测出实验中试样的热量变化[19];XRD则是一种非破坏性分析方法,分析过程一般不会使样品受到化学破坏,实验后的样品还能用于继后的其他的测试研究工作中[31]。SEM的试样制备简单,有的试样甚至可以不经制作直接放入电镜内观察,因而更接近物质的自然状态,并能迅速地得到结果。同时,SEM的试样可以在镜内作加热、冷却和变形等操作,以观察试样在温度变化及形变过程中的动态图象[32];NMR在测定中测量不具破坏性即能定性测量,并在时间和空间上都能用各种比例进行广泛测量以求得定量结果以及测定不需要标样等[33]。
DSC的不足之处在于所用的试样量很小(约5~ 20m g),对于不均匀的食品不具有代表性[19]。XRD 则缺乏适宜的操作程序来正确评价结晶度。如Jen kins等人[34]使用未处理的淀粉作为结晶参照样来计算结晶度,这或许过高地估计了处理样品的结晶度。SEM研究溶胀的淀粉颗粒时,存在人为影响的可能性,但目前还未能消除这种可能性[35]。N MR的缺陷主要是数据分析相对较为复杂,可能存在一些难于解决的问题。
淀粉凝胶化研究方法有很多,每种方法都有各自的优缺点,但至今没有任何一种方法能够完全替代其他方法而单独对淀粉凝胶化过程进行测定研究。不同的分析技术在对淀粉凝胶化研究中依据了不同的原理,测定了淀粉凝胶化的不同特性。因此,本文认为同时利用不同的分析技术对淀粉凝胶化进行测定,可以使测定结果更能真实地反映出淀粉凝胶化的特性。在这些分析技术方法中,DSC、SEM、NMR及XRD是淀粉凝胶化深入研究的较理想选择。随着淀粉在食品、医药、饲料、纺织、造纸、铸造等行业中的广泛应用,人们会进一步对淀粉凝胶化进行更深入地研究,这些先进的分析技术必将在淀粉凝胶化研究中得到更广泛而深入地应用,其发展前景十分广阔。
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Research Progress in Analytical Techniques During the Gelatinization of Starches
Guo Li,Du Xianfeng
(College o f T ea and F ood Science and T echnolo g y,A nhui Ag ricultural U niversit y,H efei230036,China)
ABSTRAC T T he gelatinization o f star ches means that the inner str ucture of starch grains in w ater during heating w ill change fro m o rder states to disor der.It is not only m ake the starches easier to dig est in the bo dy,but also effectively co ntro l the quality and tex tur e of the pr oducts based o n the starches.Some analyti cal techniques used during the gelatinization o f starches in r ecent years,including SEM,XRD,NMR and DSC,w ere sum marized.The development situations w ere emphatically dem onstrated.In addition,the mer its and shortco ming s existing in these techniques w ere discussed and relevant improv em ent m ethods w er e pro posed.A nalytical techniques m ore w idely apply to the gelatinizatio n of starches.T he specialties and be haviors o f the g elatinization o f starches w ere also pro posed.
Key words g elatinization o f starches,analytical techniques,resear ch prog ress
行业动态
我国成功研制提取效率高的提取设备
我国首个大型植物提取物专业展览会P EEC2008植物提取物展览会暨研讨会即将于2008年10月16~18日在中
国上海东亚展览馆举办,日前从P EEC主办单位K ing Leap巨光公司获悉,广东装备制造工业研究院将出席PEEC2008,首次展示我国自主研制的植物常温高压连续提取设备,该设备与热回流、超声等常规提取技术相比,提取效率提高约30%。同时,来自该院的技术专家将在同期研讨会发表主题演讲,向与会者介绍常温高压连续提取植物有效成分的相关设备及先进技术。
植物常温高压连续提取设备是由广东装备制造工业研究院、华南师范大学和中山市理科生化药业有限公司三方共同研制而成。该设备具有提取效率高,该设备与热回流、超声等常规提取技术相比,提取效率提高约30%,此外,设备因投入少、运行成本低等特点而受到植物提取生产厂家的青睐。设备为保健品和中药口服液、胶囊的生产提供中药原料,为中药现代化的创新研究提供新的技术手段。目前,该项目已经申报并受理国家发明专利,业内专业人士介绍,该植物提取设备已经达到目前国际先进水平。
据该院专家介绍,常温高压连续提取技术是一种全新的植物有效成分提取技术,它是将预处理过的原料在常温下连续通过高压提取设备进行处理,原料在受到高压作用时,其内部的功效成分会从生物细胞中释放出来,使原料中的成分更多地溶解到溶剂中,该技术可以在常温下实现连续提取。解决了目前中药因受高温提取而导致的有效成分破坏问题,具有其他技术不可替代的优势,是中药实现现代化生产的关键技术。
由于高压提取可将被提取物的组织细胞及亚细胞结构解体,这样可以使细胞内的化学成分与溶媒充分接触得到直接溶解,因此,经过常温高压提取后的中药的固体颗粒中,大部分需要被提取的有效成分已经被提取干净。通过大量实验证明植物常温高压连续提取设备,与热回流、超声等常规提取技术相比,提取效率提高约30%。
常规的提取工艺由于是采用回流加热的方式,而提取物中含有一定的糖分,经过加热后,提取液往往比较粘稠,导致膜分离技术很难在分离纯化过程中使用,而采用常温高压提取,提取液中多糖在常温下溶于水中,不会出现粘稠现象,膜分离非常容易进行。因此与膜分离、大孔树脂技术分离纯化技术相结合,通过提取与分离纯化2个单元连接的优化研究,把高效提取与工业化的膜、大孔树脂分离纯化技术优势结合起来,实现从中药全成分提取到大规模分离制备的一体化,提高产品的纯度和质量,为保健品或中药口服液、胶囊的生产提供中药原料,为中药现代化的创新研究提供新的技术手段。
植物常温高压连续提取设备采用创新的常温高压连续提取技术,无需保压环节,可以在常温下进行提取,一边进料一边出料,连续生产,可以实现提取过程的全自动化控制,提取时间短(瞬时完成提取),效率高。植物常温高压连续提取设备研制成功后,受到了业内植物提取物生产厂家的青睐。
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淀粉的凝胶性质
淀粉的凝胶性质 淀粉具有凝抗性，影响应用。淀粉通常是由链淀粉和支淀粉两种葡聚多糖高分子组成，二者又结合成结晶性颗粒存在，不溶于水，难被酶解。这是一种好性质，能长期贮存，难被破坏。淀粉的用途广泛，但应用淀粉颗粒，一般是加热淀粉乳，破坏原颗粒结构，糊化成淀粉糊，应用所得的糊，在糊中链淀粉和支淀粉分子都是溶解状态存在，但二者的性质不同，链淀粉为直链分子，糊的温度降低则趋向平行排列，经氢键结合成结晶性结构，温度降低到室温，糊变成半固体凝胶，流动性消失。这是由于链淀粉分子间结合，发生凝沉现象所致。温度降低捉进凝沉的发生强度和速度。若再降低温度，则凝沉的结晶结构强而大，不能溶解于水，发生白色沉淀，有水分析出，原来的胶体被破坏。这是由于链淀粉分子凝结而沉淀，称为凝沉（Retrogadation）。此沉淀难再受热溶解。淀粉的这种凝沉性影响糊和凝胶稳定性，不利于应用。 不同品种淀粉含链淀粉量不同，分子大小也不同，都影响凝抗性，例如，玉米淀粉含链淀粉对27％，聚合度200~1200，马铃薯淀粉含直链锭粉20％，聚合度l000~6000，二者的凝沉性大不相同。玉米淀粉的凝胶强度高，不透明，糊丝短而易断。马铃薯淀粉的凝胶强度弱，很透明，糊丝长而不易断。一种玉米品种称为糯玉米的，其淀粉全部由支淀粉组成，没有链淀粉．没有凝沉性，其糊不能形成凝胶。曾经做过实验，链淀粉聚合度100～200的凝沉性最强，玉米淀粉中直链淀粉长度接近此值，所以凝沉性强。支淀粉分子具有支叉结构，没有凝沉性。但近来报道，在较高浓度或较低温度条件下，有时支淀粉分子的侧键间也能凝沉，但程度是低的，支淀粉侧链短，聚合度20－25。 淀粉凝沉不利于若干应用的性质，工业上已能用变性方法引基团入淀粉分子以降低或消除凝沉性，如引人羟乙基，乙酰基等，一般为低取代度产品，在0.l以下，组成淀粉的脱水葡萄糖单位有3个游离经基，C2、C3和C6碳原子，十个葡萄糖单位共有30个羟基，其中只有1个或更少个被羟乙基取代，即能达到要求性质的改变程度，效果是高的。这是一类重要变性淀粉，无凝沉性，糊和凝胶的稳定性高，贮存住好，冻融稳定性高，更适于冷冻食品中应用。这类变性淀粉有稳定淀粉之称，羟乙基称为稳定剂。 凝沉发生的程度和速度受若干因素的影响，链淀粉含量和长短、温度、浓度以及添加其他物质，如表面活性剂和盐类等。 日常生活中常遇到淀粉类食品的凝况现象如馒头、面包的放置陈化，加用淀粉的汤类液体放置粘度会消失，井有沉淀析出。这都是凝沉的结果，不利的，应当避免。新鲜馒头和面包，没有凝沉，松软可口．人们爱吃，但冷却到室温，存放，新鲜度和可口性都降低。不爱吃，这是人们熟知的。热的馒头，面包被冷却凝沉便发生。从前家庭中习惯自制馒头，热吃，不剩余、不存放，这是很好的，但是现在人们一般吃食品工厂的制品是发生了凝沉的淀粉食品。 多数极性具有表面活性剂作用，如甘油一棕榈酸、甘油一肉豆劳动蔻酸、甘油-硬脂酸等，对于淀粉凝抗性有抑制作用，已被加人面包和其他淀粉食品的面团中，增强贮存性。
淀粉的研究进展
淀粉精细化学品 课题名称：淀粉衍生物絮凝剂的研究进展 姓名：马玉林 学号：P102014101 专业年级：10级化学工程与工艺一班 2012年10月22日
淀粉衍生物絮凝剂的研究进展 马玉林 （西北民族大学，甘肃兰州730100） 【摘要】近年来，全世界对淀粉衍生物絮凝剂的研究、开发、应用方面取得了显著进展。文章对淀粉衍生物絮凝剂的研究进行了综述，指出淀粉絮凝剂在研究中存在的问题和发展趋势，认为改性淀粉絮凝剂是最有发展前景的绿色絮凝剂之一。 【关键词】絮凝剂；改性淀粉；废水处理 近年来，合成有机高分子絮凝剂由于具有相对分子质量大、分子链官能团多的结构特点，在市场占绝对的优势。但随着石油产品价格不断上涨，其使用成本也相应增加，并且合成类有机高分子絮凝剂由于残留单体的毒性，也限制了其在水处理方面的应用。20世纪70年代以来，美、英、日和印度等国结合本国天然高分子资源，开展了化学改性有机高分子絮凝剂的研制工作。经改性后的天然高分子絮凝剂与合成有机高分子絮凝剂相比，具有选择性大、无毒、廉价等显著特点。 在众多天然改性高分子絮凝剂中，淀粉改性絮凝剂的研究、开发尤为引人注目。因为淀粉来源广。价格低廉。并且产物完全可被生物降解，因此，进入20世纪80年代以来，改性淀粉絮凝剂的研制开发呈现出明显的增长趋势，美、日、英等国家在废水处理中已开始使用淀粉生物絮凝剂，进几年，我国研究淀粉衍生物作为水处理絮凝剂也已取得了较大的进展。 1 淀粉类絮凝剂 淀粉的资源十分丰富，自然界中淀粉的含量远远超过其他有机物，是人类可以采用的最丰富的有机资源，也是开发最早、最多的一类天然高分子絮凝剂。淀粉分子带有许多羟基，通过这些羟基的酯化、醚化、氧化和交联等反应，可改变淀粉的性质。淀粉还能与屏息脂、丙烯酸、丙烯酰胺等人工合成高分子单体起连枝共聚反应，分子链上接有人工合成高分子链，使共聚物具有天然高分子和人工合成高分子两者的性质。 目前，改性淀粉已广泛用于食品、石油、造纸、电镀、印染和皮革等工业废水处理、污泥脱水，饮用水净化，重金属离子去除和矿物冶炼。淀粉衍生物絮凝剂主要有以下4种。 1.1阳离子型淀粉衍生物絮凝剂 阳离子型淀粉衍生物絮凝剂可以与水中微粒起电荷中和及吸附架桥作用，从而使体系中的微粒脱稳、絮凝而有助于沉降和过滤脱水。它对无机物质悬浮或有机物质悬浮液都有很好的净化作用，使用的pH范围宽，用量少，成本低。 阳离子淀粉是在碱性介质中，由胺类化合物与淀粉的羟基直接发生亲核取代
气凝胶(应用)
世界上第一个气凝胶产品是1931年制备出的。当时，美国加州太平洋大学(College?of?the?Pacific)的Steven.S.?Kistler提出要证明一种具有相同尺寸的连续网络结构的固体“凝胶”，其形状与湿凝胶一致。证明这种设想的简单方法，是从湿凝胶中驱除液体而不破坏固体形状。如按照通常的技术路线，很难做到这一点。如果只是简单地让湿凝胶干燥，凝胶将会收缩，常常是原来的形状破坏，破裂成小碎片。也就是说，这种收缩经常是伴随着凝胶的严重破裂。Kistler推测:凝胶的固体构成是多微孔的，液体蒸发时的液一气界面存在较大的表面张力，该表面张力使孔道坍塌。此后，Kistler发现了气凝胶制备的关键技术(Kistler,??1932)。?????Kistler研究的第一个凝胶是通过硅酸钠的酸性溶液浓缩制备的SiOZ凝胶。然而，他试图通过把凝胶中的水转变成超临界流体的方式来制备气凝胶却没有成功。Kistler再尝试首先用水充分洗涤二氧化硅凝胶(从凝胶中去掉盐)，然后用乙醇交换水，通过把乙醇变成超临界流体并使它跑掉，第一个真正的气凝胶形成了。Kistler的气凝胶与现在制备的二氧化硅气凝胶类似，是具有相当大的理论研究价值的透明、低密度、多孔材料。在之后的几年时间里，Kistler详尽地表征了他的二氧化硅气凝胶的特性，并制备了许多有研究价值的其它物质的气凝胶材料，包括:A1203?,?W03?,?Fe203?,?Sn02、酒石酸镍、纤维素、纤维素硝酸盐、?明胶、琼脂、蛋白、橡胶等气凝胶。? 后来，Kistler离开了太平洋大学，到Monsanto公司供职。Monsanto公司很快就开始生产商品化的气凝胶产品，Monsanto公司的产品是粒状的Si02材料，虽然其生产工艺无人知晓，但人们推断应当是Kistler的方法。Monsanto公司的气凝胶当时是被用来作化妆品及牙膏中的添加剂或触变剂。在以后的近30年中，有关气凝胶的研究几乎没有什么进展。直到20世纪60年代，随着价格便宜的“烟雾状的(fumed)”Si02的研制开发，气凝胶的市场开始萎缩，Monsant。公司停止了气凝胶的生产。? 从此，气凝胶在很大程度上被人淡忘了。直到20世纪70年代后期，法国政府向Claud?Bernard大学的Teichner教授寻求一种能储存氧气及火箭燃料的多孔材料。之后所发生的事情，在从事气凝胶研究的人员中有一种传说。Teichner让他的一个研究生来制备气凝胶并研究其应用，然而，使用Kistler的方法，包括两个耗时、费力的溶剂萃取步骤，他们的第一个气凝胶花了数周时间才制备出来。然后，Teichner告诉这个学生，要完成他的学位论文，将需要大量的气凝胶样品;该学生意识到，如按照Kistler的方法制备，这要花许多年才能完成，他精神崩溃地离开了Teichner的实验室;经过一段短暂地休息、思考，他又回到了实验室，有一种强烈的动机，激发他去寻找一种更好的Si02气凝胶的合成工艺。经过不懈地努力探索，该学生成功地应用溶胶一凝胶化学法制备出Si02气凝胶，这使气凝胶科学研究前进了一大步。这种方法用正硅酸甲酷(TMOS)代替Kistler所使用的硅酸钠，在甲醇溶液中通过TMOS水解一步产生凝胶(称为“醇凝胶”)，这消除了Kistler方法中的两个缺点，即醇水替换步骤及凝胶中存在无机盐，在超临界甲醇条件下干燥这些醇凝胶，就制备出高质量的Si02气凝胶。后来，Teichner的研究组及其他人使这种方法扩展，制备了多种金属氧化物气凝胶产品。?
小麦中的淀粉酶及其研究进展
小麦中的淀粉酶及其研究进展 摘要：从各个方面来研究了小麦中淀粉酶的功能作用以及它的作用机理，通过研究可知，小麦中的а-淀粉酶和β-淀粉酶对食品的品质的影响起着重要的作用。并通过国内外的研究进展来进一步说明小麦中淀粉酶的研究是很有必要的。最后提到了淀粉酶的添加来弥补某些淀粉酶不足以满足食品加工的小麦。本文主要从小麦中的淀粉酶研究意义，国内外小麦中的淀粉酶的研究近况以及未来的发展方向进行了较为全面的综述。 关键词：小麦；淀粉酶；研究进展 在活细胞中进行着大量的化学反应的特点是速度很快，且能有秩序的进行，从而使得细胞同时能进行各种降解代谢及合成代谢，以满足生命活动的需要。生物细胞之所以能够在常温常压下以极高的速度和很大的专一性进行化学反应是由于其中存在一种称为“酶”的生物催化剂。而在小麦的生长，储存，加工等环节中，其中存在的酶就具有非常重要的作用，小麦中的酶会影响着小麦的储存，加工等品质。小麦粉中的淀粉酶主要有3类，即а-淀粉酶，β-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶。其中与面包烘焙有关的主要是а-淀粉酶和β-淀粉酶，而且а-淀粉酶与小麦的储藏品质也有着极其密切的关系。所以对小麦中的淀粉酶进行研究是十分有必要的。 1.研究小麦中的淀粉酶的意义 小麦中的淀粉酶主要有а-淀粉酶，β-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶这三类。面粉有很多用途，可以制成各种不同的成品食品。而面粉大多数都是小麦面粉，可见要研究面粉就的研究小麦，并且小麦中的а-淀粉酶，β-淀粉酶与面包烘焙有关，而且а-淀粉酶与小麦的储藏品质也有着极其密切的关系。所以研究小麦中的淀粉酶是非常有意义的。通过研究可以更好地把握不同小麦品种的淀粉酶的性质，来改善淀粉酶，从而来改进食品品质。 1.1小麦中的а-淀粉酶对面包品质的影响 大量的研究已证实，由于淀粉酶在发酵过程中对淀粉分子进行了有益的修饰，进而改善了面包的质地、体积、颜色、货架寿命等方面的性质,具体影响如下[1,2]： 1.1.1 а-淀粉酶对面包品质的影响 ○1а-淀粉酶能增大面包体积。а-淀粉酶是通过适当阻止面筋的形成来使面包体积增加的，
抗性淀粉研究进展
抗性淀粉研究进展 摘要：抗性淀粉是膳食纤维的一种，对于人体健康具有重要的食用价值和保健作用。本文就抗性淀粉的分类、制备方法、对人体的生理功能、及其在食品中的应用进行综述。 关键词：抗性淀粉；生理功能；食品应用 抗性淀粉(resistant starch，RS)是膳食纤维的一种，是人类小肠内不能消化吸收，但能在结肠发酵的淀粉及其分解产物[1]。1982年，英国生理学家Englyst发现并非所有淀粉都能被α-淀粉酶水解，由此提出抗性淀粉这一概念[2]。因为抗性淀粉在小肠内不被消化吸收，而是进入结肠被肠道微生物利用发酵产生短链脂肪酸再被吸收，有利于其能量缓慢释放，此外，还能产生二氧化碳、甲烷等气体维持结肠良好的微生态环境，有研究发现短链脂肪酸还能降低人体的胆固醇，这些功能都改善了人体健康。抗性淀粉的热量较低，热值一般不超过10.0-10.5KJ/g[3]，具有膳食纤维的功能特性，但在食品加工能克服膳食纤维的某些缺点，改善食品品质。目前，人们已经将抗性淀粉应用在面条、饼干、酸奶等食品中。本文主要从抗性淀粉的分类、制作方法、健康特性、食品应用方面进行阐述。 1 抗性淀粉的分类 普通淀粉的形状为圆形或椭圆形轮廓，光滑平整；抗性淀粉为不规则的碎石状，表面鳞状起伏[4]。高直连淀粉（如玉米、大麦）是RS的主要来源，一般来说，直链淀粉与支链淀粉的比例比值越大，抗性淀粉的含量越高[5]。此外，抗性淀粉的颗粒大，因其体面积比大，与酶接触机会小，水解速度慢。宾石玉[2]等的研究测定高直连玉米淀粉、玉米、早籼稻糙米、糯米的抗性淀粉的含量分别为44.98%、3.89%、1.52%和0。 1.1 物理包埋淀粉（RS1） 因淀粉包埋在食物基质（蛋白质、细胞壁等）中，这种物理结构阻碍了淀粉与淀粉酶的接触而阻碍淀粉的消化，一般通过碾磨、破碎等手段可破坏包埋体系而转变为易消化淀粉。典型代表：谷粒、种子、豆类。 1.2 抗性淀粉颗粒（RS2） 主要存在水分含量较低的天然淀粉颗粒中，由于淀粉颗粒结构排列规律，晶体结构表面致密使得淀粉酶不易作用，从而对淀粉酶产生抗性，可通过热处理如蒸煮使其糊化失去抗性。典型代表：生的薯类、青香蕉淀粉颗粒。 1.3 回生淀粉（RS3） 食品加工过程中发生回生作用而形成的抗性淀粉。因淀粉颗粒在大量水中加热膨胀最终崩解，在冷却过程中，淀粉链重新靠近、缠绕折叠，定向排列成的紧密的淀粉晶体结构，而不易与淀粉酶结合。典型代表：加热放冷的马铃薯、红薯以及过夜的米饭。 1.4 化学改性淀粉（RS4） 通过化学改性（酯化、醚化、交联作用）或基因改良而引起淀粉分子结构发生变化而不利于淀粉酶作用的淀粉。典型代表：交联淀粉、基质改良粘大米。 1.5 淀粉脂质复合物（RS5） 当淀粉与脂质之间发生相互作用时，直连淀粉和支链淀粉的长链部分与脂肪醇或脂肪酸结合形成的复合物称RS5。脂质存在于RS5淀粉链中的双螺旋中，使得淀粉结构发生改变，不溶于水，且具热稳定性，不易与淀粉酶反应[6]。典型代表：含有淀粉和脂质的谷物和食品。 2 抗性淀粉的制备 从抗性的制备工艺方面，RS3 型抗性淀粉具有生产安全、易于控制及热稳定性好的优点，因此是最具有工业化生产与广阔的应用前景的一类抗性淀粉。抗性淀粉的产率与原料中的直链淀粉含量成正比，随着直链淀粉与支链淀粉的比例增高，抗性淀粉产率由7.61%增大至
塑料制品现状及未来发展
本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.360docs.net/doc/e49888423.html,） 塑料制品现状及未来发展 一、我国塑料制品行业市场规模情况 经过数十年的快速发展，我国塑料制品行业发生了巨大的变化。在“十二五”期间，我国塑料制品行业在产业结构调整、转型和升级中不断发展。近年来，我国塑料制品行业保持快速发展的态势，产销量都位居全球首位，其中塑料制品产量占世界总产量的比重约为20%。根据统计，2017年，我国塑料加工业规模以上企业由2011年的12963家增加15350家，市场竞争加剧的同时，行业集中度得到进一步提升;同期，规模以上企业主营业务收入从15584亿元增长至22800亿元以上，年复合增长率为7.93%。 2018年1-8月，塑料制品生产企业累计主营业务收入12426.3亿元，同比增长6.5%;实现利润总额624.9亿元，同比增长0.8%。 二、我国塑料制品行业进出口情况 近年来，受益于我国“稳外贸”政策的提振作用，国内塑料制品出口保持良好的增长态势。根据统计数据显示，2011年-2017年，中国塑料制品出口量从795万吨增长至1173万吨;同期，塑
料制品出口额从234.68亿美元增长至398.1亿美元。总体看来，在政策利好的作用下，我国塑料制品行业出口将呈稳定增长的趋势。 2018年3-6月中国塑料制品出口量呈上升趋势，2018年6月中国塑料制品出口量为118.5万吨，同比增长11.8%。2018年7月中国塑料制品出口量下降，2018年8-9月中国塑料制品出口量回升;2018年9月中国塑料制品出口量为118.3万吨，同比增长23.2%。 2018年1-3月中国塑料制品出口金额明显减少，2018年3月中国塑料制品出口金额为25.30百万美元，同比下降22.5%。2018年4-6月中国塑料制品出口金额呈增长趋势，2018年6月中国塑料制品出口金额为39.67百万美元，同比增长14.3%。2018年7-9月中国塑料制品出口金额回升，2018年9月中国塑料制品出口金额为38.89亿美元，同比增长18.5%。 三、我国塑料制品行业地区分布情况 我国塑料制品行业的区域集中度较高，并逐步形成了以华东地区、华中地区以及华南地区为核心产区，其他区域快速发展的格局。我国塑料制品产量前六个省市(浙江、广东、河南、湖北、江苏、四川)的市场占比超过全国市场的一半。其中，浙江省塑料制品产量为1,072.97万吨，占全国塑料制品市场产量的13.90%，位居全国第一。未来，随着汽车、消费电子、医疗等行
气凝胶研究现状
气凝胶 1、简介 气凝胶，英文aerogel又称为干凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。 按其组分，可分为单组分气凝胶，如SiO2，Al2O3，TiO2，炭气凝胶（有机气凝胶炭化后得到）等；多组分气凝胶，如SiO2/Al2O3，SiO2/TiO2等。最典型的研究最多的气凝胶是单组份的SiO2气凝胶和炭气凝胶（有机气凝胶）。 气凝胶，英文aerogel又称为干凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。如下图所示。 图1气凝胶 按其组分，可分为单组分气凝胶，如SiO2，Al2O3，TiO2，炭气凝胶（有机气凝胶炭化后得到）等；多组分气凝胶，如SiO2/Al2O3，SiO2/TiO2等。最典型的研究最多的气凝胶是单组份的SiO2气凝胶和炭气凝胶（有机气凝胶）。 2、气凝胶的特点 (1)孔隙率很高，可高达99.8%；科学家们表示，因为它有数百万小孔和皱摺，所以如果把1立方厘米的气凝胶拆开，它会填满一个有足球场那么大的地方。它的小孔不仅能像一块海绵一样吸附污染物，还能充当气穴。研究人员认为，一些形式的由铂金制成的气凝胶能用于加速水解及氢的产生。这样的话，气凝胶就能用来生产以氢为基础的燃料。
(2)纳米级别孔洞(~20nm)和三维纳米骨架颗粒(2~5nm)； (3) 高比表面积，可高达1000m2/g； (4) 低密度，可低至0.003g/cm3。 (5) 气凝胶独特的结构决定了其具有极低的热导率，常温下可以低至0.013W/(m·K)，比空气的导热系数还低。下图为不同材料的导热系数对比图。 图2 气凝胶与传统材料导热系数对比图 (6) 强度低，脆性大，由于其比表面积和孔隙率很大，密度很低，导致其强度很低。如SiO2气凝胶杨氏模量不到10MPa，抗拉强度只有16KPa，断裂韧度只有0.8kPa·m1/2)孔隙率很高，可高达99.8%；科学家们表示，因为它有数百万小孔和皱摺，所以如果把1立方厘米的气凝胶拆开，它会填满一个有足球场那么大的地方。它的小孔不仅能像一块海绵一样吸附污染物，还能充当气穴。研究人员认为，一些形式的由铂金制成的气凝胶能用于加速水解及氢的产生。这样的话，气凝胶就能用来生产以氢为基础的燃料。 3、气凝胶应用
小麦抗性淀粉的研究进展
小麦抗性淀粉的研究进展 摘要：该文主要阐述了抗性淀粉的理化性质、制备工艺和遗传特性的研究现状，最后简介其其在食品工业中应用前景。 关键词：小麦、抗性淀粉、RS3 1983 年，英国生理学家 Hans Englyst 首先将一部分在人体肠胃中不被淀粉酶消化的淀粉定义为抗性淀粉（Resistant Starch，简称 RS）[1]。近年来碳水化合物与健康关系的研究发现,抗性淀粉具有提供能量,降低食物热效应[2],调节、保护小肠, 防止糖尿病和脂肪堆积以及促进锌、钙、镁离子的吸收[3]等功能, 因此 RS 已成为近年来碳水化合物研究的热点之一。 抗性淀粉是一种无异味、持水性低、多孔性白色粉末，抗性淀粉至今尚无化学上精确分类，目前大多根据淀粉来源和人体试验结果，将抗性淀粉分为4种类型：RS1（物理包埋淀粉）、RS2（抗性淀粉颗粒）、RS3（回生淀粉）、（化学改性淀粉），其中 RS3是研究和应用最广泛一种。RS3是指糊化后的淀粉在冷却或储存过程中部分重结晶，由于结晶区的出现，阻止淀粉酶靠近结晶区域的葡萄糖苷键，并阻止淀粉酶活性基团中的结合部位与淀粉分子结合，造成不能完全被淀粉酶作用而产生抗酶解性。 小麦是当今产量最大的粮食作物之一。随着小麦深加工的发展,小麦淀粉工业在我国发展迅速,但由于小麦淀粉加工适应性差,其在实际领域中并未得到很好的应用。因此选择以小麦淀粉为原料开发抗性淀粉产品,具有理论和实际上的重大意义。 一、小麦抗性淀粉的理化性质研究 小麦抗性淀粉的数均分子量为3198,重均分子量为7291，抗性淀粉形成过程中,其分子结构特征没有变化[4]。 Behall 等[5]对 RS 的理化特性进行了分析,表明 RS 为白色无异味的多孔性粉末,平均聚合度在 30-200 之间,在 100-165℃之间直链淀粉晶体熔融,产生吸热反应;耐热性高,持水性低,含热量低。X-衍射表明, RS 在空间上形成双螺旋结构,分离的 RS 的衍射图谱显示其为 B 型晶体结构[6]。 邵秀芝等[7]采用微波—酶法制备小麦抗性淀粉，并对其物理性质惊醒了研究。发现其与原小麦淀粉相比，小麦抗性淀粉表面粗糙，形状变得不规则，结晶结构为B 型和 V 型结合体，持水性大于原淀粉，而乳化能力和乳化稳定性均低于原淀粉；在相同溶液浓度条件下，抗性淀粉粘度比原淀粉低得多。 王娟等等[8]利用压热法制备小麦抗性淀粉 RS3，并考察其部分理化性质及结构性质。结果表明，该产品含抗性淀粉 13.89%，透光率较好，持水力、溶解度和膨胀度都随水浴加热温度的升高而上升。其淀粉-碘复合物最大吸收波长为 594 nm，碘吸收曲线在 580~610 nm之间呈较宽的吸收峰。该产品颗粒形状大部分为圆形，偏光十字明显，多呈十字型，且交叉点均位于颗粒中心；起糊温度为68.7 ℃，糊化不易发生，但较易老化。淀粉颗粒结晶结构为 C 型，仍保留了小麦淀粉红外光谱的特征吸收峰。
化学改性淀粉胶黏剂研究进展
收稿日期：2009-05-22 **通讯联系人：阚成友，教授，研究领域：高分子材料科学与工程。 作者简介：吴溪（1983-），男，湖南省东安县人，硕士研究生，研究方向：高分子材料科学与工程。 前言 淀粉是一种廉价的可再生天然高分子材料,它无毒、易生物降解。进一步开发和有效利用淀粉资源已成为材料研究领域普遍关注的课题。淀粉作为 胶黏剂有着悠久的历史，但直接作为胶黏剂时其流动性、渗透性、以及力学性能较差。用物理、化学或生物的方法对淀粉进行改性便可改变淀粉的溶解度、黏度、以及相关性能,是制备淀粉基胶黏剂的有效方法。淀粉分子中含有糖苷键和活性羟基,能和许多物质发生化学反应,是对淀粉进行化学改性的基础[1]，其中氧化、酯化、醚化、交联、接枝等是常用的化学改性方法，现分别予以介绍。 1氧化 相对于原淀粉胶黏剂，氧化淀粉胶黏剂已大量 用于造纸、包装、纺织和食品等行业。这主要是由于在制备氧化淀粉时，原淀粉中葡萄糖单元上的羟甲基被氧化成羧基，使得胶黏剂的稳定性得到明显的改善；同时氧化反应减少了淀粉分子中羟基的数 量，使分子缔合受阻，减弱了分子间氢键的结合能 力；另外反应过程中糖苷链的断裂使大分子降解，从而降低了淀粉胶黏剂的黏度并提高了流动性、耐水性、干燥速度等性能，使之实用性增强[2]。 常用的氧化剂有H 2O 2、NaClO 、KM nO 4等。丁晓民[3]指出H 2O 2在受热或催化剂作用下发生分解，可以释放出具有较强氧化能力的新生态氧，它能将淀粉链葡萄糖单元6位碳上的羟甲基部分氧化成醛基，醛基进一步氧化成羧基并与碱性基结合形成羧酸盐。由于这种变化增强了淀粉的极性，使所得淀粉胶黏剂与纸纤维的结合力大大提高，也增加了胶黏剂的流动性，使之易于贮存。若使用H 2O 2与催化剂在酸性条件下来氧化淀粉，并同时加入交联剂硼砂，所得氧化淀粉胶黏剂的性能会得到明显提高。 陈丽珠等[4,5]以FeSO 4为催化剂、NaClO 为氧化剂来氧化木薯淀粉，并加入硼砂交联后制得氧化淀粉胶黏剂。研究表明，相对于淀粉，当FeSO 4用量为0.5%、NaClO 用量（有效氯）为1.3%~1.6%、NaOH 用量为12%、硼砂用量为2%，反应30min 后所得胶黏剂的综合性能最好。他们还发现在催化剂存在下， 化学改性淀粉胶黏剂研究进展 吴溪，侯昭升，阚成友 （清华大学化学工程系教育部先进材料重点实验室，北京100084） 摘要：淀粉具有来源广泛、廉价、可再生、可降解等优点，因此在胶黏剂领域的应用越来越受到重视，但纯淀粉作为胶黏剂有着很多不足之处，例如耐水性和力学性能差，需要通过物理的或化学的方法对其进行改性，才能满足不同应用领域的性能需求，其中化学改性是制备淀粉类胶黏剂的重要手段。从氧化、酯化、醚化、交联、接枝等几个方面介绍了近年来国内外化学改性淀粉类胶黏剂的研究进展，并指出了化学改性淀粉胶黏剂未来发展的方向。 关键词：淀粉胶黏剂；化学改性；研究进展中图分类号：TQ 432.2 文献标识码：A 文章编号：1001-0017(2009)05-0045-04 Research Progress in Chemical Modification of Starch-based Adhesives WU Xi,HOU Zhao-sheng and KAN Cheng-you (Key Laboratory for Advanced Materials of Ministry of Education,Department of Chemical Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,China) Abstract:Owing to its advantages,such as abundant resource,low cost,biodegradable and renewable,starch is becoming more and more attrac －tive in the field of adhesive.However,since starch has some defects such as poor water-resistance and low strength when it is directly used as materi －als,physical or chemical modification is required to meet the demands for the various applications,and chemical modification is one of the important approaches to produce qualified adhesive.Recent research progresses in chemical modification of starch-based adhesives were reviewed from the as －pects of oxidation,esterification,etherification,crosslinking,and grafting,and the development trend was pointed out. Key words:Starch-based adhesive;chemical modification;research progress
羟丙基淀粉研究进展
羟丙基淀粉研究进展 [摘要] 综述了羟丙基淀粉的理化性质、分析测试方法,合成工艺及以羟丙基淀粉基的复合变性淀粉,并对羟丙基淀粉研究进行了展望。 [关键字] 羟丙基淀粉性质合成工艺复合变性分析测试 [Abstract] This paper examines the physicochemical properties, the instrumental analytical methods, the synthesis technology of hydroxypropyl starch, and the complex modification of hydroxypropyl starch. And this examination includes a prospect of science and technology of hydroxypropyl starch in the last part. [Keywords] hydroxypropyl starch synthesis technology Physicochemical Properties complex modification Analytical Test 羟丙基淀粉是食品、石油、纺织、印刷、造纸、印染等行业不可缺少的生产助剂,随着科技的发展、经济的繁荣、行业竞争的日益激烈,对羟丙基淀粉使用性能、生产工艺、成本控制也提出了更高的要求。 1 羟丙基化对淀粉理化性质的影响 淀粉羟丙基化是指醚化剂与淀粉葡萄糖单元的羟基作用,使淀粉分子在该位置联接一个或多个羟丙基单元,非离子性的羟丙基与淀粉分子之间以强稳定的醚键联结使得羟丙基淀粉具有非常优秀的耐PH值性能。 1.1 降解性 由于羟丙基化使淀粉分子链间隔变大,结晶破坏,因此随摩尔取代度增加淀粉更易降解;但也有实验显示摩尔取度较低的羟丙基淀粉比原淀粉更易水解,但随着摩尔取代度的增加羟丙基淀粉的水解率和水解难易程度都要低于原淀粉,这种现象在马铃薯淀粉,蜡质玉米淀粉,木薯淀粉中都存在,这是由于摩尔取代度高低不同的羟丙基淀粉水解机理不同造成的。 1.2 降滤失性 亲水性羟丙基的引入破坏了淀粉颗粒的内部结构,弱化了分之间的氢键作用力,明显提高了淀粉对水的包容性,降滤失作用。需要注意的是羟丙基淀粉在水中的溶解度随取代度的提高而增大,随温度升高而增大。 1.3 淀粉糊性质 (1)成糊温度:羟丙基淀粉成糊温度随取代度的增加而降低也是本领域公认的事实,James曾测定羟丙基含量每提高1%(W%),成糊温度降低致少6.5℃。(2)糊化
2017年气凝胶行业发展前景展望报告
2017年气凝胶行业发展前景展望报告 (此文档为word格式，可任意修改编辑！） 201年8月
正文目录 一、什么是气凝胶？ (4) 二、气凝胶的分类 (5) 三、气凝胶的制备 (6) (一) 气凝胶的制备过程 (7) (二) 气凝胶的制备技术 (7) (三) 气凝胶改性 (12) 四、气凝胶的产品形式及应用 (12) （一）气凝胶的产品形式 (12) (二) 气凝胶的应用领域 (14) (三) 气凝胶的应用现状 (17) 五、气凝胶的应用市场 (17) （一）气凝胶全球市场分析 (17) (二) 气凝胶国内市场分析 (18) 六、全球主要气凝胶生产厂商 (21) （一）国外主要气凝胶企业 (21) （二）国内主要气凝胶企业 (23)
图目录 图1：气凝胶 (5) 图2：按成分分类的气凝胶 (6) 图3：气凝胶的制备过程 (7) 图4：无机气凝胶溶胶-凝胶技术 (8) 图5：RF气凝胶的制备过程 (9) 图6：CRF气凝胶制备 (10) 图7：SiO2气凝胶的产品形式 (13) 图8：与传统保温材料导热系数对比 (15) 图9：气凝胶全球市场规模 (18) 图10：全球绝热材料和气凝胶市场规模对比 (18) 图11：2014年和2015年国内气凝胶产量情况 (19) 图12：国内气凝胶市场规模预测 (20) 图13：2019年国内气凝胶应用占比预测 (21) 表目录 表1：气凝胶的特性及应用 (4) 表2：常见气凝胶的基本性能 (6) 表3：Aspen产品信息 (22) 表4：CABOT气凝胶产品分类 (23) 表5：埃力生产品信息 (23) 表6：纳诺科技产品信息 (24) 表7：纳诺科技气凝胶发展历程 (25)
淀粉泡沫材料研究研究进展
淀粉泡沫材料研究研究进展 作者：周江，佟金来源：吉林大学 [摘要]：在概述淀粉材料发泡原理的基础上，综述了淀粉泡沫材料研究与开发的最新进展。阐述了材料组成和发泡工艺参数等因素对淀粉泡沫材料的发泡行为和性能的影响，介绍了淀粉泡沫材料在包装领域的应用，并对未来的研发方向做了展望。 泡沫塑料（如聚苯乙烯泡沫）作为缓；中包装材料被大量使用。由于回收利用的可操作性差以及价格等方面的原因，绝大部分使用过的泡沫包装材料被作为废弃物处理掉的。这些泡沫材料质量轻、体积大而且难于腐烂降解，给环境带来了严重的冲击。采用生物降解材料是解决这一问题的有效途径之一。淀粉作为一种天然高分子，既可再生，又能完全降解。其低廉的价格和广泛的来源，使得淀粉成为制备生物降解塑料的主要原料之一[1-2]。以淀粉为原料研制开发的生物降解泡沫材料，在某些领域已经开始取代聚苯乙烯泡沫材料，它既可以抑制废弃的塑料泡沫包装材料造成的环境污染，又能节约有限的石油资源，对于解决目前全球面临的环境危机和资源危机无疑具有重要的意义。本文综述了这方面研究工作的最新进展并对淀粉泡沫材料在包装领域的应用前景进行了介绍。 1 淀粉材料的发泡 淀粉材料的发泡方法可分为2类：1）升温发泡，即在常压下迅速加热材料使得其中的水分汽化蒸发，从而在淀粉材料中形成多孔结构；2）降压发泡，即在一定的压力下加热材料，使得材料中的水成为过热液体，然后快速释放外部压力造成其中过热的水汽化蒸发，从而使淀粉材料发泡。在淀粉材料的发泡过程中，水的作用是非常特殊和重要的。在发泡前，水是淀粉材料的增塑剂，起着促进淀粉塑化的作用；在发泡过程中它又变成发泡剂，是泡体长大的动力。 淀粉材料的粘弹性是影响泡体长大的主要因素。而淀粉材料的粘弹性不但与温度有关，而且与淀粉的塑化程度及其水含量（或其它增塑剂）有关。为了使淀粉材料发泡，首先必须提供足够的热量，使淀粉材料的温度高于其玻璃化转变温度而处在橡胶态。水的存在将有效地降低淀粉材料的玻璃化转变温度。在发泡过程中，随着水的蒸发消失，材料的玻璃化转变温度不断升高，最终从橡胶态回到玻璃态，从而将体内的孔洞结构保持下来。如果材料的最终状态仍然是橡胶态，则体内的孔洞结构将逐渐塌陷萎缩。 2 淀粉材料发泡工艺 2．1 挤出发泡 挤出发泡技术是利用降压发泡的原理，通过挤出机实现的。淀粉和水以及其它添加剂进入挤出机后，在热和剪切的共同作用下，颗粒淀粉的结晶结构被破坏，并形成淀粉高分子的无序化熔体，即所谓的热塑性淀粉。由于螺杆的挤压和挤出机腔体的限制，加热的淀粉熔体中将建立起很高的压力，使得其中的水成为过热的液体（温度可高达220℃）而不汽化蒸发。当淀粉熔体从挤出机机头挤出后，物料中的压力被释放，过热的水瞬间汽化蒸发，在淀粉熔体中形成多孔结构。同时，物料温度的下降和由于水蒸发造成的材料玻璃化温度的上升，使得热塑性淀粉从高弹态回到玻璃态，从而将其中的多孔结构冻结而形成泡沫材料。用挤出发泡技术制备淀粉泡沫包装材料始于20世纪80年代末期，随后又有多项用挤出发泡技术制备淀粉泡沫材料的专利问世。该方法是目前生产缓冲包装使用的淀粉泡沫松散填充材料（loose fill）的主要方法。 2．2 烘焙发泡 Shogren等人利用食品工业中的烘焙技术，在封闭的模具中加热淀粉糊（温度范围175～235℃）制备出淀粉泡沫材料。与挤出发泡技术相比，用烘焙技术得到的淀粉泡沫材料一般在表明层有较
气凝胶薄膜能源材料的研究进展
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 气凝胶薄膜能源材料的研究进展 气凝胶薄膜能源材料的研究进展 吴广明 (同济大学波耳固体物理研究所上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室 先进土木工程材料教育部重点实验室上海200092) 摘要：随着资源短缺和环境污染的日益严重，节能与可再生能源的使用 已迫在眉睫，必须研制出新材料以适应这种发展需求。气凝胶是一种新型纳米 多孔材料，具有孔洞率高、比表面积大、热导率低、折射率小且可调范围大等 特点，被美国第250 期《科学》杂志列为世界十大热门科技之一，在建筑节能、锂离子电池、太阳能电池等方面具有广阔应用前景。 本课题组采用溶胶-凝胶技术，以TEOS、W 粉末、V2O5 粉末等为原材料，通过溶剂替换、紫外光辐照、混合气氛处理等技术以及提拉镀膜方法在常 压下制备出了面积达1.2 乘以0.8 m2、致/褪色态透射率差大于50%、光学均匀性超过95%、响应时间小于5 s 的WO3 基气致变色建筑节能气凝胶薄膜涂层(见系统研究了WO3 气凝胶薄膜纳米多孔结构的可控生长与稳定机制、变色/退色过程中氢氧原子与WO3 结构的相互作用、WO3 薄膜形貌与结构的演变、致/退色循环耐用性能衰减机制与抑制机理、纳米掺杂复合的协同作用和紫外光与气体混合后处理机制，以及V2O5 气凝胶薄膜电极的电化学行为、锂离子和电子的输运特性以及同纳米多孔结构的相互作用、比容量影响因素、V2O5 气凝胶薄膜阴极性能降级机制;发现了WO3 气凝胶薄膜的变色循环稳定性主要受控于其共角结构，SiO2 纳米复合显著抑制了其共角结构在致/退色过程中的演变; 建立了气凝胶薄膜多孔结构中粒子的输运模型，极大地丰富纳米多孔结构的表
纳米凝胶的研究进展
纳米凝胶的研究进展 摘要：纳米凝胶是由亲水性或两亲性高分子链组成的三维网状结构，它能显著的溶胀于水但是不溶解于水，由于水和凝胶网络的亲和性，水可能以键合水、束缚水和自由水等形式存在于高分子网络中而失去流动性，因此纳米凝胶能够保持一定的形状。它们可以作为一种药物载体，而且也可以通过盐键，氢键或者疏水作用自发的结合一些生物活性分子。高分子电解质的纳米凝胶可以稳定地结合带相反电荷的小分子药物和生物大分子，比如寡或多聚核苷酸（siDNA，DNA）和蛋白质。目前的研究表明纳米凝胶在生物医药方面有很广阔的应用前景。关键词：纳米凝胶药物载体 前言 纳米凝胶通常指的是由物理或者化学交联的聚合物网络组成的水凝胶颗粒， 它是一种纳米尺度的水分散体。按形成的化学键，凝胶分为两种：一种是化学凝胶（聚合物凝胶），这种凝胶是由交联的共价键而形成的三维网络结构，比如PEG-cl-PEI。另一种是物理凝胶，是由非共价键形成的三维网络结构，比如甘露糖类，右旋糖酐等。按溶剂分，则一般分为有机凝胶和水凝胶。 纳米凝胶可以很好的作为药物运输载体是因为它们有很高的负载能力，高的稳定性，更重要的是相对于普通的药物纳米载体，它们对环境敏感，比如离子强度，pH和温度。至从2002年第一篇关于纳米凝胶的合成与应用的综述发表后，这类新颖的纳米结构材料在药物，大分子和显影剂运输方面受到人们越来越大的关注。这篇综述简单介绍了纳米凝胶的合成与
应用，尤其是药剂学方面的应用。 没有负载的纳米凝胶含有大量的水而处于一种溶胀的状态。纳米凝胶可以通过生物活性因子与其多聚链基质之间的静电作用，范德华力或者疏水作用自发的负载这些因子。因此，纳米凝胶塌陷而形成稳定的纳米粒子，生物活性因子负载其中。可以在其结构中加入分散的亲水性聚合物比如聚乙二醇来阻止纳米凝胶的聚集。在负载药物的纳米凝胶络合物塌陷的过程中，这类聚合物可以暴露在其表面并形成一个亲水的保护层从而阻止了相分离。纳米凝胶表面的官能团可以进一步的用各种不同的靶向基团修饰以达到靶向输送特定部位的目的。研究表明纳米凝胶可以将其负载送到细胞里面并穿过生物膜。这种纳米凝胶有很好的稳定性并且可以保护生物活性因子不被细胞内代谢系统降解。纳米凝胶在全身性药物输送及提高口服和脑部位的生物利用度方面表现出很大的潜能。 1 纳米凝胶的制备 目前报道的制备纳米凝胶的方法有以下几种：（1）聚合物之间的物理自组装；（2）均相或微小非均相环境下的单体聚合；（3）形成了的聚合物交联；（4）模板辅助。下面详细介绍这几种方法。 许多研究团队用聚合物之间的物理自组装制备了各种不同的纳米凝胶。这种方法通常包括控制亲水性聚合物之间通过疏水作用或者静电作用或者氢键导致的聚集。这种制备纳米凝胶的方法在温和条件和水介质中进行。亲水性聚合物相互作用将生物大分子包裹其中，并且对于制备负载蛋白质的纳米凝胶非常有用。比如Akiyoshi等人通过胆固醇修饰的淀粉之间的疏水作用制备了负载胰岛素的纳米凝胶（如图1a）【1】。这种纳米凝胶在一个窄的胆固醇∕糖比例（1:40-1:100）
气凝胶项目合作方案
气凝胶项目 合作方案 规划设计/投资分析/实施方案
气凝胶项目合作方案 气凝胶材料经过80多年的发展，已经逐渐从实验室的研发阶段步入工业化应用阶段，虽然价格昂贵，应用不广，但在民用、航天、军事等高技术领域的应用目前是无法取代的。随着现代制备技术的不断发展，成本进一步降低，其应用领域将越来越广。气凝胶的轻量化、复合化和柔性化将是二十一世纪气凝胶超级隔热材料的主要发展方向。 该气凝胶项目计划总投资19022.47万元，其中：固定资产投资13120.19万元，占项目总投资的68.97%；流动资金5902.28万元，占项目总投资的31.03%。 达产年营业收入45884.00万元，总成本费用34849.72万元，税金及附加360.86万元，利润总额11034.28万元，利税总额12917.11万元，税后净利润8275.71万元，达产年纳税总额4641.40万元；达产年投资利润率58.01%，投资利税率67.90%，投资回报率43.50%，全部投资回收期 3.80年，提供就业职位682个。 严格遵守国家产业发展政策和地方产业发展规划的原则。项目一定要遵循国家有关相关产业政策，深入进行市场调查，紧密跟踪项目产品市场走势，确保项目具有良好的经济效益和发展前景。项目建设必须依法遵循
国家的各项政策、法规和法令，必须完全符合国家产业发展政策、相关行业投资方向及发展规划的具体要求。 ......
气凝胶项目合作方案目录 第一章申报单位及项目概况 一、项目申报单位概况 二、项目概况 第二章发展规划、产业政策和行业准入分析 一、发展规划分析 二、产业政策分析 三、行业准入分析 第三章资源开发及综合利用分析 一、资源开发方案。 二、资源利用方案 三、资源节约措施 第四章节能方案分析 一、用能标准和节能规范。 二、能耗状况和能耗指标分析 三、节能措施和节能效果分析 第五章建设用地、征地拆迁及移民安置分析 一、项目选址及用地方案
淀粉塑料研究进展
得分：_______ 南京林业大学 研究生课程论文2013 ～2014 学年第二学期 课程号：73414 课程名称：生态环境科学 论文题目：热塑性淀粉材料的研究进展与应用 学科专业：材料学 学号：3130161 姓名：王礼建 任课教师：雷文 二○一四年五月
热塑性淀粉材料的研究进展与应用 王礼建 （南京林业大学理学院，江苏南京210037） 摘要：淀粉与其他生物降解聚合物相比，具有来源广泛，价格低廉，易生物降解的优点因而在生物降解塑料领域中具有重要的地位。本文介绍了淀粉的基本性质、塑化和塑化机理，以及增强体在热塑性淀粉中的应用现状和进展，并对市场应用现状和目前淀粉塑料存在的不足等方面进行了相关的分析。 关键字：淀粉塑料；塑化；增强；市场应用 Research progress and application of thermoplastic starch materials WANG Li-jian (College of Science, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China) Abstract: Starch has an important status in the biodegradable plastics’ area compared with other biodegradable polymer, because it has a lot of advantages such as a wide range of sources, low cost and easy to be broken down. In this thesis, introduces the basic properties of starch, plastic and plasticizing mechanism, as well as reinforcement application status and progress of the thermoplastic starch, and reinforcement application status and progress of the thermoplastic starch. Aspects of the application and the current status of the market and the presence of starch plastics were insufficient correlation analysis. Key words: Starch plastics; plasticizers; enhanced; market applications 1 淀粉的基本性质 淀粉以葡萄糖为结构单元，分子链呈顺式结构，一般分为直链淀粉和支链淀粉两种。直链淀粉是以α-1,4-糖苷键连接D-吡喃葡萄糖单元所形成的直链高分子化合物，而支链淀粉是在淀粉链上以α-1,6-糖苷键连接侧链结构的高分子化合物，分子量通常要比直链淀粉的大很多。通常玉米淀粉中直链淀粉占28%，分子量大约为(0.3~3×106)，占72%的支链淀粉分子量则可以达到数亿[1-2]。 淀粉是一种多羟基化合物，每个葡萄糖单元上均含有三个羟基。分子链通过羟基相互作用形成分子间和分子内氢键，因此淀粉具有很强的吸水性。淀粉与水