羟丙基淀粉研究进展
马铃薯交联羟丙基淀粉的制备研究
Ｓ ｔ ｕｄ ｙ ｏ ｎ ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｐｏ ｔ ａ ｔ ｏ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ—ｌ ｉ ｎ ｋｅ ｄ ｈｙ ｄ ｒ ０ ｘ ｙ ｐｒ ０ ｐ ｙ ｌ ｓ ｔ ａ ｒ ｃ ｈ
Ｚ Ｈ Ａ ０ Ｄ ａ ｎ ， Ｘ Ｕ Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ，Ｌ Ｕ Ｏ Ｑ ｉ ｕ — ｙ ｉ ｎ ｇ ， Ｃ ＨＥ Ｃ ｈ ｕ ｎ — ｂ ｏ ， Ｙ Ａ Ｎ Ｇ Ｐ ｉ ｎ ｇ
第２ ９ 卷 第４ 期
２ ０ １ ３ 年８ 月
哈 尔 滨 商 业 大 学 学 报 （自然科 学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍｍｅ ｒ ｃ ｅ（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｈ ｏ ｍｅ ｍａ ｄ ｅ ｐ ｏ ｔ ａ ｔ ｏ ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｘ ｙ ｐ ｒ ｏ ｐ ｙ ｌ ｓ ｔ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｓ ｒ ａ ｗ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ，ｓ ｏ ｄ ｉ ｕ ｍ
通过 单 因 素 实 验 考 察 了三偏 磷 酸 钠 用 量 、 ｐ Ｈ值 、 反应温度 、 反 应 时 间 对 马铃 薯 交联 羟 丙基 淀粉 交 联 度 的影响． 结果表 明， 三偏 磷 酸钠 用 量 为 １％， ｐ Ｈ值 １ １ ， 反 应 温度 ３ ５℃ ， 反应 时间 ２ ｈ时 交联 度 最 高． 性
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｆ ｏ ｏ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍｍ ｅ ｒ ｃ ｅ ， Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ７ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
淀粉在食品包装膜上的应用研究进展
淀粉在食品包装膜上的应用研究进展王晓燕 童群义（江南大学食品学院，无锡，214036）摘要：淀粉膜的许多天然优势，使其在食品包装膜上有着广泛的应用。
本文从生物降解材料和可食用膜两方面着手，对淀粉膜的优势、劣势和现有的应用方式，及在食品上一些具体的应用，进行了综述。
关键词：淀粉 生物降解材料 可食用膜Application of starch-based films for food packagingWang Xiaoyan Tong Qunyi（Southern Yangtze University，School of Food Science，Wuxi，214036） Abstract：With much natural predominance, starch-based films have been widely used in food packaging. It was summarized that the advantage, disadvantage and application of starch-based films with biodegradable materials and edible packaging films.Keywords: Starch Biodegradable materials Edible packaging films塑料和糯米纸是当前两种主要的食品包装膜。
塑料是一类石油高分子材料，它从上世纪六十年代开始进入广泛实用阶段，它具有很多优点：取材容易，价格低廉，加工方便，质地轻巧等，因此塑料在社会生活的许多方面特别是食品包装上，起着不容忽视的作用。
用塑料包装食品强度大，包装简单方便，但废弃的塑料难以分解，易造成环境污染。
而用糯米纸包装的食品虽然可食，但强度低，遇水受潮易溶解，难以满足包装要求。
因此，这就需要有好的替代物的出现。
淀粉是自然界中分布广泛的一种天然多糖，它来源丰富，而且处理比纤维素容易，价格低廉，特易生物降解，可以说它是食品包装中最有前途的可利用多糖。
羟丙基磷酸酯淀粉
羟丙基磷酸酯淀粉
羟丙基磷酸酯淀粉是一种常见的生物材料，它在医学、食品工业和其他领域中广泛应用。
它具有良好的生物相容性和可降解性，因此受到了广泛关注。
羟丙基磷酸酯淀粉是由羟丙基磷酸酯（简称HPA）和淀粉混合而成的。
这种材料具有优良的物理性能和生物性能。
它可以在体内逐渐降解，不会对人体造成任何伤害。
同时，羟丙基磷酸酯淀粉还具有良好的生物相容性，可以与人体组织良好地结合。
在医学领域，羟丙基磷酸酯淀粉被广泛用于生物医学材料的制备。
它可以用于制备医用缝合线、生物支架、修复材料等。
例如，在骨科领域，羟丙基磷酸酯淀粉可以用于制备骨修复材料，帮助骨折患者恢复骨骼功能。
在食品工业中，羟丙基磷酸酯淀粉可以用作增稠剂、稳定剂和乳化剂。
它可以在食品中起到增加黏度、改善质地和延长保质期的作用。
例如，在果酱制作过程中，羟丙基磷酸酯淀粉可以用作增稠剂，使果酱更加浓稠。
除了在医学和食品工业中的应用，羟丙基磷酸酯淀粉还可以用于环境保护。
由于其可降解性，羟丙基磷酸酯淀粉可以替代传统的塑料材料，减少对环境的污染。
例如，在农业领域，羟丙基磷酸酯淀粉可以用来制作可降解的农膜，减少对土壤的污染。
羟丙基磷酸酯淀粉是一种重要的生物材料，在医学、食品工业和环境保护等领域都有广泛的应用。
它的优良性能和可降解性使其成为一种理想的材料选择。
随着科学技术的进步，相信羟丙基磷酸酯淀粉将在更多领域发挥重要作用，为人类的生活带来更多的便利和益处。
羟丙基氧化淀粉
羟丙基氧化淀粉是一种变性淀粉，具有改善的糊化特性和稳定性。
羟丙基氧化淀粉通常是通过在碱性条件下将原淀粉与环氧丙烷进行反应醚化制得的。
这个过程中，淀粉分子链上引入了羟丙基基团，这些基团能够破坏淀粉分子链内部的氢键，从而削弱淀粉颗粒之间的作用力，并增强淀粉分子链在无定形区的移动性。
羟丙基化的主要目的是提高淀粉糊的透明度和粘度，同时降低凝沉现象，并增强冻融稳定性。
这些特性使得羟丙基氧化淀粉在食品工业中有着广泛的应用，例如在肉汁、香肠、酱油、水果馅等食品中作为增稠剂或稳定剂使用。
值得一提的是，羟丙基氧化淀粉不溶于冷水，但可以在加热条件下糊化成粘稠且具有一定透明性的胶体。
由于其良好的稳定性，它在食品加工中可以提供更好的口感和一致性。
此外，羟丙基氧化淀粉的制备还可以采用酶法工艺，这种方法具有反应条件温和、副反应少、产品组分分布均匀等优点，得到的变性淀粉具有抗老化、流变特性优良等特点，同时淀粉的消化特性也得到了一定程度的改善。
工业级羟丙基二淀粉
工业级羟丙基二淀粉是一种化学改性淀粉，由环氧丙烷和淀粉进行醚化反应，取代淀粉高分子结构中的羟基，成为一种醚化淀粉。
它具有良好的水溶性，其水溶液透明无色，稳定性好。
醚化后，冰融稳定性和透明度都有所提高。
工业级羟丙基二淀粉在食品中主要利用变性淀粉良好的增稠性、成膜性、稳定性、糊化特性。
主要使用的变性淀粉有酯化淀粉和羟丙基淀粉。
羟丙基二淀粉具有增稠、乳化、稳定、增强口感等多种功能，广泛应用于各种食品的加工过程中。
例如，它可以用于制作糕点、面包等面点制品，使其更加松软、口感更好；也可以用于制作调味品、酱料等食品，增加其黏稠度和口感；此外，还可以用于制作冰淇淋、乳制品等冷饮制品，提高其稳定性和口感。
在医药领域中，羟丙基二淀粉也被广泛应用。
它可以用作片剂的粘合剂、填充剂和崩解剂等，提高片剂的成型性和稳定性；也可以用于制备胶囊剂、注射用乳剂等药物制剂，提高其溶解度和生物利用度。
此外，羟丙基二淀粉还可以用于制备口腔护理用品、化妆品等产品。
工业级羟丙基二淀粉还被广泛应用于造纸行业。
由于其具有良好的黏结性和流变性能，可以作为纸张表面施胶剂使用，提高纸张的强度和光泽度；同时也可以作为纸张填料使用，改善纸张的印刷性能和光泽度。
此外，工业级羟丙基二淀粉还可以用于制备纺织浆料、建筑涂料等产品。
总之，工业级羟丙基二淀粉是一种多功能的化学改性淀粉，在食品、医药、造纸等多个领域都有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步和发展，相信工业级羟丙基二淀粉在未来的应用中将会发挥更加重要的作用。
羟丙淀粉
环氧丙烷用量：一般为干淀粉质量的5～10％。 反应时间：上述反应条件下反应约24h，反应效率可
达62％。
羟丙基淀粉的生产工艺
1、含水介质中的反应 将浓度为35-45％的淀粉乳打入密闭的反应容器, 加入为干淀粉质量5-10％Na2SO4，然后在快速 搅拌下加入干淀粉质量1％的NaOH，再加入610％环氧丙烷，45℃反应24h，中和、过滤、洗 涤、干燥得成品。 在含水介质中反应，淀粉能保持颗粒状，反应 后易于过滤，水洗，但一般取代度小于0.1，而 且有副产物生成。
羟丙基淀粉的生产工艺
3、干法
干法反应是淀粉颗粒直接与环氧丙烷得气-固 反应，催化剂用碱、磷酸盐、硫酸盐、氯化钙、 氯化钠、羧酸盐与叔胺等。 常用的方法是将NaOH磨成粉末(大小为0.02～ 0.04mm)再与淀粉混匀，淀粉在含水7-10％， 将混合物置于密闭容器中，通入环氧丙烷，在 0.3MPa压力和85℃下反应。反应结束后用柠 檬酸调pH。
4、羟丙基淀粉在加热、蒸煮过程中，糊的成 膜性好，膜透明、柔韧、平滑、耐折性、糊化后不能在高温
度区停留，否则将产生分子裂解，粘度随之变稀。当冷至50℃以 下时，粘度稳定，羟丙基淀粉粘度因淀粉品种不同较大。
羟丙基淀粉的应用
1、食品工业：增稠剂、悬浮剂、涂料和包装薄
膜
2、造纸工业：用作纸张的内部施胶剂和表
羟丙基变性淀粉在食品工业中可作为增稠 剂、悬浮剂和涂料等，作为增稠剂特别适 用于冷冻食品和方便食品，使食品在低温 储存时具有良好的保水性。因而与其他物 料的相容性好，能与其他增稠剂共用，如 与果胶、卡拉胶共用于乳制品中，与黄原 胶共用于色拉油中。此外，因其对电解质 影响的稳定性高，更适合于含盐量高的食 品应用中。
催化羟丙基淀粉醚化作用的试剂
催化羟丙基淀粉醚化作用的试剂1.概述羟丙基淀粉（hydroxypropyl starch, HPS）是一种重要的功能性淀粉衍生物，具有较好的粘度、溶解性和热稳定性，广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。
羟丙基淀粉的合成中，催化剂起着至关重要的作用，能够有效促进反应速率和提高产物质量。
本文将重点介绍催化羟丙基淀粉醚化作用的试剂。
2.催化羟丙基淀粉醚化作用的原理羟丙基淀粉的合成主要是通过淀粉和丙烯酰氯在催化剂的作用下进行醚化反应而得到，其中催化剂主要起着促进反应速率和提高产物质量的作用。
常用的催化剂包括Lewis酸、Brønsted酸和酶催化剂等，它们能够在低温下、较短时间内催化淀粉和丙烯酰氯的醚化反应，从而获得羟丙基淀粉。
3.常用的催化剂（1）Lewis酸催化剂：乙酰丙酮铝（Al(acac)3）、氧化铝（Al2O3）等；（2）Brønsted酸催化剂：硫酸、磷酸、氢氟酸等；（3）酶催化剂：淀粉酶等。
4.催化羟丙基淀粉醚化的影响因素（1）催化剂种类：不同种类的催化剂对羟丙基淀粉醚化反应有不同的影响，选择合适的催化剂能够提高反应效率和产物质量。
（2）催化剂用量：适量的催化剂能够有效促进反应速率，但用量过多则可能对产物纯度造成影响。
（3）反应温度：合适的温度对醚化反应至关重要，适宜的温度能够提高反应速率和产物质量。
（4）反应时间：适当延长反应时间有助于提高产物收率和纯度。
5.催化羟丙基淀粉醚化作用的进展近年来，随着生物技术和催化剂技术的不断发展，使用生物酶催化剂催化羟丙基淀粉醚化的研究逐渐受到关注。
生物酶催化具有反应条件温和、产物纯度高等优点，对环境友好且符合可持续发展的要求，因此在羟丙基淀粉醚化领域具有广阔的应用前景。
6.结论催化羟丙基淀粉醚化作用的试剂是羟丙基淀粉合成中的关键因素，选择合适的催化剂能够有效促进反应速率和提高产物质量。
随着生物技术和催化剂技术的不断发展，生物酶催化剂在羟丙基淀粉醚化领域的应用前景广阔。
木薯羟丙基淀粉
木薯羟丙基淀粉一、介绍木薯羟丙基淀粉（Tapioca Hydroxypropyl Starch，THPS）是一种新型天然高分子材料，其由木薯淀粉经过一系列化学修饰制得。
THPS主要用于食品、化妆品、医药、纺织品等行业，因其具有优异的性质而备受关注。
下面将从不同行业角度，分别探讨THPS的应用。
二、食品行业THPS作为一种轻质、壳脆、味美的淀粉，被广泛应用于各类面食、糕点、饼干、方便面等食品中。
THPS不仅能改善面食品的品质，还可以增加食品的黏性和弹性，提高面团的膨化性能，延长糕点的保质期等。
因此，在世界各地的烹饪中，THPS已成为许多大厨的必备食材。
三、化妆品行业THPS被广泛应用于化妆品、护肤品中，如洗面奶、面霜、粉底等护肤化妆品。
THPS的独特性质使其成为化妆品的天然稳定剂，可以替代人工合成化学药物，保证化妆品的品质和安全性。
此外，THPS还能够起到吸附性、保湿性、增稠性等作用，从而让肌肤更加柔软、细腻。
四、医药行业THPS作为一种能够减缓溶解速度的淀粉，被广泛用于制药工业中。
THPS可以用来制备口服给药和医用贴剂等药物，从而可以提高药物的效率和稳定性。
因此，THPS在医药行业中有着广泛的应用前景。
五、纺织行业THPS可以被应用于纺织工业中制备各种不同的纤维。
THPS可以被用来增强棉、麻、丝等纤维的柔软度和弹性，还可以防止纤维在洗涤后弯曲、缩水，提高织物的手感和美感。
此外，THPS还可以用来制备各种织物柔顺剂、防缩剂等，从而使织物更耐用、更美观。
六、总结综上所述，THPS作为一种天然、环保、高效的新型材料，被广泛应用于食品、化妆品、医药和纺织等行业。
其独特的理化性质和多种功能，使得THPS不仅可以改善产品的品质，还可以提高产品的使用性能和安全性。
因此，THPS在未来的发展中，有着广阔的应用前景和巨大的市场潜力。
羟丙基淀粉醚的介绍及应用
羟丙基淀粉醚的介绍及应用羟丙基淀粉醚（HPS）是以天然高分子材料——淀粉为原料，在碱性条件下经过一系列的化学和物理反应而生成的离子型淀粉醚。
羟丙基淀粉醚是一种无毒无味不规则磷片或白色粉末，可溶于冷水，形成透明或半透明的粘稠液体。
羟丙基淀粉醚主要应用于建筑砂浆中，能影响以石膏、水泥和石灰为基料的砂浆的稠度，改变砂浆的施工性和抗流挂性，淀粉醚通常与羟丙基甲纤维素醚配合使用。
阜盈淀粉醚性价比高，可以取代更加昂贵的建筑材料而且低掺量能够达到很好的增稠效果。
能够增加干混砂浆的施工性，不黏刀，增加与基层的粘合力。
羟丙基淀粉醚的主要功能：1.非常好的快速增稠能力：中等粘度，有较高的保水性；2.用量小，极低的添加量即能达到很高的效果；3.提高材料自身的抗下垂能力；改善抗流挂性；4.有很好的润滑性，能改善材料的操作性能，使操作更滑爽。
羟丙基淀粉醚的应用特性：1.羟丙基淀粉醚通常和羟丙基甲基纤维素醚配合使用，显示了两者较好的协同效果，在羟丙基甲基纤维素醚中加入适量的淀粉醚，可以明显提高砂浆的抗垂性和抗滑移性，具有较高的屈服值。
2.在含有羟丙基甲基纤维素醚的砂浆中，添加适量的羟丙基淀粉醚，能明显增加砂浆的稠度，提高流动性能，是施工更顺畅，刮抹更平滑。
3.羟丙基淀粉醚与羟丙基甲基纤维素醚配合使用，能起到增稠作用，促进内部结构，具有更好的抗裂性、提高和易性。
通过添加羟丙基淀粉醚能明显减少羟丙基甲基纤维素添加量。
4.羟丙基淀粉醚具有黏结性、分散稳定性和保水能力，羟丙基淀粉醚是建筑材料有效的添加剂。
用于大多数水泥基或石膏基建材中，如砌筑砂浆、水泥砂浆、水泥涂层、石膏、胶结混合物以及乳状腻子等，可增强水泥或砂子的分散性，大大提高了黏结性，而这对于石膏、瓷砖水泥和腻子是非常重要的。
羟丙基淀粉醚通常和葡萄糖酸盐联合用于砂浆，作为有价值的缓凝剂添加物。
在欧洲，淀粉醚被用作壁纸胶的坚固部分，壁纸胶和建筑材料中常用高黏淀粉醚。
羟丙基淀粉醚的应用领域：1.建筑工业：羟丙基淀粉醚在建材工业具有及其广泛的用途，用量很大，可以作为缓凝剂、保水剂、增稠剂和黏结剂。
羟丙基淀粉市场分析报告
羟丙基淀粉市场分析报告1.引言1.1 概述羟丙基淀粉作为一种重要的功能性淀粉衍生物，在食品、医药、化妆品等领域有着广泛的应用。
本报告旨在对羟丙基淀粉市场进行全面分析，包括其定义和特点、市场现状以及未来发展趋势的预测。
通过本报告的研究，我们希望可以为相关行业的企业和投资者提供有益的参考和建议，从而促进羟丙基淀粉市场的健康发展。
"1.2 文章结构": {"本报告由引言、正文和结论三部分组成。
引言部分将总述羟丙基淀粉市场分析报告的背景和目的，正文部分将分为羟丙基淀粉的定义和特点、市场现状分析以及市场发展趋势预测三个部分展开详细分析。
最后，结论部分将总结本报告的主要发现，并提出相关建议，最终得出结论。
"}1.3 目的目的部分应该着重介绍本报告的目的和意义，可以包括对羟丙基淀粉市场进行深入分析的原因，以及对市场发展趋势进行预测的目的。
同时也可以强调本报告对于相关企业和投资者的指导意义，以及对行业发展的重要参考价值。
1.4 总结总结：本文通过对羟丙基淀粉市场的定义、特点、现状分析和发展趋势预测，揭示了当前羟丙基淀粉市场的情况和未来发展方向。
在市场现状分析中，我们发现羟丙基淀粉市场具有较大的市场规模和快速增长的趋势，但市场竞争激烈，产品同质化严重。
在未来发展趋势预测中，我们预计羟丙基淀粉市场将由于其在食品、医药、化工等领域的广泛应用而保持增长，并且在技术创新和产品差异化方面将有更大的发展空间。
综合分析，我们认为羟丙基淀粉市场具有良好的发展前景，但也需要企业在产品质量、市场定位和技术创新等方面下更大功夫。
希望本文能为羟丙基淀粉相关企业的发展提供参考和帮助。
2.正文2.1 羟丙基淀粉的定义和特点羟丙基淀粉（Hydroxypropyl Starch）是一种改性淀粉，其主要是通过将淀粉与羟丙基化合物进行化学反应而获得的。
羟丙基淀粉具有以下几个主要特点：1. 水溶性：羟丙基淀粉具有良好的水溶性，在水中能够迅速溶解并形成胶体溶液。
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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)糊化热:羟丙基淀粉的糊化热随羟丙基摩尔取代度的增加而减小,引起糊化热降低的因素主要有两个方面:一是淀粉颗粒内部不均性增加,二是结晶度下降及改性过程中的预膨胀引起的协同溶解效应。
(3)粘度:羟丙基化使淀粉对水亲合力增强,也使淀粉胶粒内部更加松散,更多的水可以在淀粉糊化过程中进入淀粉颗粒,但淀粉分子形成更细小的晶区的趋势增大,而这些晶区使淀粉胶粒骨架更加牢固,因而羟丙基取代度较低时羟丙基化使淀粉糊峰值粘度提高;当取代度超过0.1,随取代度增加淀粉颗粒内聚力大幅弱化成了主导因素, 因而峰值粘度会有所降低。
经羟丙基化改性后淀粉糊粘度稳定性提高,沉降性降低,不易老化。
(4)透明度:大多数淀粉随羟丙基取代度增加糊的透明性增加,但对木薯淀粉影响却不太明显,甚至出现了相反的结果。
(5)冻融稳定性:一般认为羟丙基淀粉糊的冻融稳定性优于天然淀粉,但有文献报导特定的反应体系中的产物却出现相反的结果。
(7)流变性:羟丙基淀粉糊在剪切力场中的流变学特征与原淀粉有明显差别,类似于弱胶体,有更好的剪切稳定性[1]。
(8)成膜性:羟丙基淀粉流延成膜性优于原淀粉,膜透明性好、柔韧、平滑。
1.4 结构在羟丙基化过程原淀粉的颗粒界面会因轻度胶化而变模糊,颗粒尺寸变大,颗粒之间会发生轻度粘连,但更大的结构改变则发生在颗粒内部。
羟丙基化并没改变淀粉的结晶类型,但淀粉晶胞也出现了一些细微的变化。
2 羟丙基淀粉的合成工艺通常在强碱催化下,淀粉和环氧丙烷进行羟烷基化反应得到羟丙基淀粉。
天然淀粉以颗粒状态存在,内部有结晶区和非晶区,分子链虽然富含羟基但内部氢键作用力强,水及其它溶剂不易渗入,影响醚化反应效果,将淀粉预先糊化破坏颗粒内部结构则有利于进行反应,但后继的除杂干燥过程比较困难,围绕这对矛盾出现了几种合成工艺。
2.1干法将淀粉颗粒在碱催化下直接与环氧丙烷在密闭容器中进行气-固相反应,此法产品取代度高又不会产生溶胀问题,但杂质较多。
有报导在反应体系中加入脂肪醇聚氧乙烯醚作为副催化剂可以有效地缩短反应时间[2]。
2.2 湿法羟丙基淀粉生产最广泛使用的方法,所用的溶剂为水,可以直接使用淀粉浆液(来自淀粉生产车间)直接作为反应原料,以硫酸钠为膨胀抑制剂,以强碱作催化剂,加环氧丙烷,控制温度,反应得到产品。
催化剂常常选用氢氧化钠,但可以选用氢氧化钙或复配型催化剂。
常用的膨胀抑制剂有氯化钠和硫酸钠,但氯化钠在反应中转化的氯乙醇影响羟丙基淀粉在食品中的应用,而抑制效果最好的硫酸钠遗留在废水中可能会在厌氧细菌的作用下转化为硫化物,所以有文献研究使用可生物降解的盐类如柠檬酸盐进行替代。
2.3 溶剂法将淀粉悬浮于非水溶剂(甲醇、乙醇、异丙醇、烷基酮等)中,搅拌下加入碱性催化剂,再加入环氧丙烷,反应结束后,除去溶剂,洗涤、干燥。
此法工艺简单,产品取代度高,产率高[3]。
Kesler对水溶性醇类做溶剂做了大量的研究,醇类淀粉在一定范围内有效抑制了淀粉的溶胀,虽然分散在醇类溶剂中的强碱催化剂也能使醇类碱化,但醚化剂却优先同碱化淀粉反应,因此可以得到取代度0.7左右的羟丙基淀粉[4]。
2.4 微乳化法微乳化法以有机溶剂作为分散剂,借助于表面活性剂的乳化作用,使淀粉、环氧丙烷、水、碱所组成的独立的水溶液反应体系悬浮在有机溶剂中,制备水溶性或水溶胀性羟丙基淀粉,产物可以以固体颗粒的形式从反应混合物中直接分离。
此法反应效率大于75 %,产品的取代度为0.5～2.5,条件温和,可以定量回收溶剂,但工艺要求高。
2.5 射线辅助法(1)电离辐射:淀粉与环氧丙烷混合后,在有氧条件下利用γ射线引发反应,这种低碳的生产工艺得到的产品杂质含量少,后处理简单,产品取代度在0.1-0.7之间[5]。
其反应机理为自由基反应,在反应过程中会产生两类自由基,一类为环氧丙烷受射线作用开环产生羟丙基自由基,另一类为淀粉在氧和射线作用下产生过氧自由基,这两种自由基活性很高,可以与同类或异类反应物进行连锁反应完成接枝过程。
对高能射线引发烯类单体聚合的文献相对多一点,但关于高能射线引发氧杂环类开环聚合的机理尚有待于进一步研究,这类研究将会丰富辐射化学理论,推动辐射化工的进步。
(2)微波:微波加热速度快、效率高,但加热厚度小,和远红外远程加热方式相结合应用于羟丙基淀粉的干法生产已经在国内获得了成功;有报导利用超声微波协同作用合成羟丙基淀粉,首先将淀粉分散液在设定功率的超声波中处理一段时间,然后将处理过的淀粉与环氧丙烷在微波下进行醚化反应。
2.6 反应挤出法这种方法类似于利用挤压膨化机生产羧甲基淀粉的生产工艺,将淀粉、液态环氧丙烷,碱溶液泵入双螺杆挤出机,采用分段加热使物料保持一定温度,在剪切力作用下进行反应,可以连续生产,反应效率可达70%以上,摩尔取代度可达0.5左右。
3 羟丙基复合变性淀粉复合变性可以在淀粉分子上接入两个以上的官能团或使淀粉形成更加有利的结构,从而比单一羟丙基变性淀粉更能满足实际应用的需要。
3.1 交联羟丙基淀粉适度交联的目的在于优化羟丙基淀粉在高温、低PH、剪切力场中的使用性能,通常用己二酸与醋酸混合酐、三偏磷酸钠、三氯氧磷或环氧氯丙烷等交联剂与淀粉进行脂化、醚化交联,然后交联淀粉再与环氧丙烷反应得到交联羟丙基淀粉。
交联和醚化的次序对产品性能有一定影响,Tuschhoff的工作显示,交联步聚先于醚化会降低双重改性淀粉的冻融稳定性,但有较好的储藏稳定性。
3.2 羟丙基羧甲基淀粉原淀粉羟丙基化后再经羧甲基化得到的,适度增加离子平衡调控性能和低温糊化能力,具有良好的冻融稳定性、糊化温度低、耐酸、糊透明度高、黏着力大、粘度高等优点。
3.3 酸解羟丙基复合变性淀粉淀粉在酸性环境中适度水解适当降低分子后再与环氧丙烷反应,粘度较低,但糊冻融稳定性和透明性增加。
4 羟丙基淀粉的分析测试羟丙基淀粉是种接枝变性的高分子,因此高分子科学的表征手段大多可以适用,在羟丙基淀粉分析测试方面也积累了大量的研究成果。
4.1 基于剪切力场的测试(1)流变仪:表征淀粉糊在剪切力场中相应变化,为理论研究提供重要参数。
(2)粘度仪:淀粉研究中应用较广的粘度测量仪器是布拉班德粘度仪(Brabender)和快速粘度分析仪(RV A),用来连续记录淀粉分散体系粘度与温度、时间的关系。
4.2 基于焓变的测试差示扫描量热仪(DSC)是高分子科学中常用的焓变分析仪器,用它可以测定淀粉的玻璃化转变温度(Tg)、成糊温度、糊化热。
测试依据原理是淀粉糊化过程中的结构变化引起吸热量的变化,糊化过程需要有水参与,所以测试时淀粉与水的比例在常3:7左右,且充分混和均匀,同时需预先测定的水的热效应,在淀粉糊化DSC曲线中扣除。
4.3 基于光谱学的测试手段(1)紫外分光光度计(UV):最常用的羟丙基含量测试方法,紫外可见分光光度计是化学化工材料科学中常用的仪器,所以该法在一般实验室均易实现。
(2)红外光谱仪(IR):淀粉羟丙基化后在分子链上增加了甲基,引起了红外波谱的相应变化,其中最有用的是2974cm-1附近的C-H键伸缩振动,这个振动吸收峰非常明显,且随摩尔取代度的增加而增强,因此不但可以用来鉴别羟丙基存在与否,还可以粗略地描述羟丙基的含量。
(3)核磁共振波谱仪(NMR):用来鉴别羟丙基含量在0.5%以上的变性淀粉,而且和红外一样的迅速简便。
(3)X射线衍射仪(XRD):广角X射线衍射试验可以反映的是原子的排列方式,用以研究淀粉在改性前后结晶结构和结晶度的变化,小角X射线衍射试验可以用以研究淀粉粒内部微晶区和通道的特征。
(4)激光光散射仪(LS):静态激光光散射和动态激光光散射可以表征淀粉的取代度、分子量及在溶液中的聚集参数。
(6)扫描电镜(SEM):观察淀粉颗粒的表面、内断面、颗粒间界面的微观特征。
5展望目前国内羟丙基淀粉研究仍很活跃,但理论研究仍需重视,理论研究是该领域可持续发展必需的基础,开拓性成果涌现的动力,缩小与国外研究水平差距的保证。
参考文献[1] Chun S. Y., Yoo B. Effect of Molar Substitution on Rheological Properties of Hydroxypropylated Rice Starch Pastes[J].Starch, 2007, 59: 334~341.[2] 陈广德,毛学峰,史雪岩.复合催化固相制备羟丙基淀粉及制备方法,[P].中国专利:CN101024706A,2007-08-29.[3] 温其标,陈玲,刘淑华等.高取代度羟丙基淀粉制备方法,[P].中国专利:CN1052986C,2000-05-31。