淀粉基可降解材料研究现状
淀粉基可降解材料的应用及其研究现状徐国皓孟瑶任芯雨张潮
淀粉基可降解材料的应用及其研究现状徐国皓孟瑶任芯雨张潮发布时间：2023-07-13T04:42:27.662Z 来源：《国家科学进展》2023年5期作者：徐国皓孟瑶任芯雨张潮[导读] 新材料是现代科技发展之本，可降解材料是国家战略性新兴产业发展方向之一。
随着全球对改善环境的诉求越来越强烈，使用生物可降解材料被认为是根治一次性塑料“白色污染”最有效的解决方案。
淀粉属于天然可再生材料，用廉价的淀粉为原料制备各种高价值的生物质材料，不仅实现了淀粉的华丽变身，而且取代了大量难以降解的传统塑料制品，有效参与到“白色污染”治理当中，促进社会生态体系的建设，对中国双碳战略目标以及全球节能减排具有重要意义。
四川省宜宾市翠屏区西华大学四川宜宾 644000摘要：新材料是现代科技发展之本，可降解材料是国家战略性新兴产业发展方向之一。
随着全球对改善环境的诉求越来越强烈，使用生物可降解材料被认为是根治一次性塑料“白色污染”最有效的解决方案。
淀粉属于天然可再生材料，用廉价的淀粉为原料制备各种高价值的生物质材料，不仅实现了淀粉的华丽变身，而且取代了大量难以降解的传统塑料制品，有效参与到“白色污染”治理当中，促进社会生态体系的建设，对中国双碳战略目标以及全球节能减排具有重要意义。
关键词：淀粉；可降解材料；环境保护一、淀粉基可降解材料的概念淀粉基可降解材料是一类新型的可生物降解材料，通常由淀粉等植物性原料制成，经过一系列的工艺处理使其成为可降解材料。
淀粉基可降解材料可以在自然环境中被微生物分解，变成二氧化碳和水等无害物质，不会对环境造成污染。
在制造过程中，需要添加一定的降解剂，以便使其更容易被微生物分解，加快分解速度。
淀粉基可降解材料可以被广泛应用于制造一次性包装材料、餐具、农业覆盖膜等，是当前环保意识逐渐增强的条件下，替代传统不可降解材料的热门选择。
二、淀粉基可降解材料的优势淀粉基可降解材料是一种具有极大优势的环保材料，其应用前景广泛，具有推动环保、可持续发展的重要作用。
全淀粉降解塑料的研究进展
全淀粉降解塑料的研究进展随着塑料产量的不断增长和用途的不断扩大,塑料带给人们便利的同时,也给环境带来大量的固体废弃物形成严重的白色污染,已成为世界性公害。
现行塑料制品的原料是不可再生资源———石油,而全世界的石油储量大约只能再用40多年。
发展非石油基聚合物,研制可在自然环境中降解的可再生资源代替石油生产塑料,已成为热门课题。
生物降解塑料大致分为两种类型:一是天然高分子型,如淀粉、纤维素、甲壳素等;二是化学合成型,如聚己内酯、聚乳酸、聚3 羟基丁酸酯等。
化学合成的降解塑料由于价格昂贵等原因限制了其发展。
在天然高分子中,淀粉来源丰富,取之不尽用之不竭。
淀粉在各种环境中均具有完全的生物降解性已被各国学者公认。
因此,淀粉降解塑料是生物降解塑料研究的重要方面。
1研究现状生物降解塑料是指在一定条件下,在能分泌酵素的微生物(如真菌、霉菌等)作用下可完全生物降解的高分子材料,可分为生物破坏性塑料(ｂｉｏｄｅｓｔｒｕｃｔｉｂｌｅｐｌａｓｔｉｃ)和完全生物降解塑料(ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅｐｌａｓｔｉｃ)[1]。
我国20世纪80年代风行一时的淀粉填充塑料〔ｗ(淀粉)=7%～30%〕,即属于生物破坏性塑料,它只能淀粉降解,其中的ＰＥ、ＰＶＣ等不能降解,一直残留于土壤中,日积月累仍然会对环境造成污染,此类产品已属于淘汰型。
因此我国目前生产的此类淀粉基降解塑料大多是无意义的,真正有发展前途的是全淀粉塑料〔ｗ(淀粉)≥90%〕,其中添加的少量增塑剂也是可以生物降解的。
这类塑料在使用后能完全生物降解,最后生成二氧化碳和水,不污染环境,是近年来国内外淀粉降解塑料研究的主要方向[2～4]。
全淀粉塑料的生产原理是使淀粉分子结构无序化,形成了具有热塑性的淀粉树脂,因此又称为热塑性淀粉塑料。
制备热塑性淀粉的方法主要有4种[5,6]:(1)淀粉与其他高分子产物复合;(2)淀粉与可降解聚合物复合;(3)通过化学反应制备热塑性淀粉;(4)淀粉与增塑剂共挤出成型。
2024年淀粉基生物降解塑料市场前景分析
2024年淀粉基生物降解塑料市场前景分析引言淀粉基生物降解塑料是一种以淀粉为主要原料制成的塑料，具有生物可降解性和可再生性的特点。
近年来，随着全球环境保护意识的增强和塑料垃圾污染问题的日益严重，淀粉基生物降解塑料逐渐成为塑料市场的热点之一。
本文将分析淀粉基生物降解塑料市场的前景并探讨其发展趋势。
市场概览淀粉基生物降解塑料市场在过去几年取得了快速发展，市场规模不断扩大。
据市场研究公司的数据显示，2019年全球淀粉基生物降解塑料市场规模已达到xx亿美元，并预计未来几年将保持稳定增长。
亚太地区是目前淀粉基生物降解塑料市场的主要消费地区，其市场份额占据了全球的xx%。
市场驱动因素环境问题的关注淀粉基生物降解塑料的生物可降解性使得其具备了取代传统塑料的潜力。
随着全球环境问题引起的关注不断增强，政府和消费者对环保产品的需求日益增长，淀粉基生物降解塑料市场也得到了相应的推动。
政策支持许多国家和地区都出台了一系列支持生物降解塑料发展的政策。
例如，欧洲联盟限制一次性塑料制品的使用，并鼓励使用生物降解塑料替代。
这种政策的推动促使了淀粉基生物降解塑料市场的快速增长。
技术进步淀粉基生物降解塑料的研发和生产技术不断提升，使得其性能和品质稳步提高。
改良后的淀粉基生物降解塑料具有更好的强度、耐热性和耐候性，更符合实际应用需求。
这些技术进步为淀粉基生物降解塑料市场的发展提供了坚实的基础。
市场挑战成本问题目前，淀粉基生物降解塑料的生产成本相对较高，导致其价格较传统塑料要高出一些。
这使得一些消费者在选择时犹豫不决。
因此，缩小生产成本的研发和创新将成为这个市场面临的重要挑战。
性能限制与传统塑料相比，淀粉基生物降解塑料的性能还有一定的局限性。
例如，其热稳定性和耐水性还需要进一步改进。
在一些特殊应用领域，淀粉基生物降解塑料可能无法满足要求，这也限制了其市场应用的范围。
市场趋势淀粉基生物降解塑料与传统塑料结合为了克服淀粉基生物降解塑料的性能限制，一些厂商开始将淀粉基生物降解塑料与传统塑料进行结合。
高分子材料基础论文-淀粉基可降解材料
淀粉基可降解材料的研究、应用现状及发展趋势摘要：本文介绍了淀粉直接填充型塑料、淀粉/合成高分子共混型塑料和全淀粉型塑料的研究现状、降解性能、应用现状。
分析了淀粉基可降解塑料的发展前景和现今存在的问题。
关键词：淀粉；可降解；填充型；改性塑料因具有密度小、强度高和化学稳定性好,以及价格低廉等优点,不仅在我们日常生活中被普遍使用,而且已成为材料领域的四大支柱之一[1]。
然而塑料的大量使用,产生了许多无法回收的一次性塑料废弃品,造成了日益严重的“白色污染”,如地下水体污染和土壤污染,动植物资源被破坏,严重危害着人类的生存与健康。
淀粉有着再生、廉价、易保存和便于运输的特点,在一定条件下可进行各种反应,派生出众多衍生物。
而淀粉良好的可再生利用性和生物降解性使其成为生物降解材料的极好原料。
目前淀粉塑料制品成本虽然比一般塑料高10%~30%,但随着生产规模的扩大及其技术进步,用淀粉作为原料来生产生物降解制品以替代部分塑料制品有着很大的发展潜力。
1 淀粉的结构和性能[2]淀粉是来源丰富、价格便宜的天然高分子物质。
它具有强极性的结晶性质，是由葡萄糖单元组成的多糖类碳水化合物，化学结构式为(C6H10O5)n，n为800-3000。
淀粉分子在结构上可分为直链淀粉(amylose)和支链淀(amylopectin)两类。
直链淀粉通常以单螺旋结构存在，庞大的支链淀粉分子成束状结构，见Fig.1-1及Fig.1-2。
Fig.1-1 直链淀粉Fig.1-2 支链淀粉天然淀粉通常大多天然淀粉都是这两种淀粉的混合物，两者的比例因植物的品种和产地而不同。
直链淀粉是葡萄糖以α-1,4-糖苷键结合的链状结构，分子量为20-200万左右；支链淀粉中各葡萄糖单元除α-1,4-糖苷键连接外，还存在α-1,6-糖苷键结构，所以带有分支，约20个葡萄糖单位就有一个分支。
分子量在107-109左右。
以15-100μm的颗粒存在，玉米淀粉颗粒大小中等，直径为5-26μm，形状为圆形和多角形。
淀粉基可降解塑料的研究现状与展望
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｔａｒｃｈ－ ｂａｓｅｄ Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ
Ｗａｎｇ Ｎｉｎｇ， Ｍａ Ｔａｏ （ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ， Ｌｉａｏｎｉｎｇ １００１６１， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｔａｒｃｈ， ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｅｇｒａｄａｂｌｅ ｐｌａｓｔｉｃｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔａｒｃｈ－ ｂａｓｅｄ ｄｅｇｒａｄａｂｌｅ ｐｌａｓｔｉｃｓ． Ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓｔａｒｃｈ－ ｂａｓｅｄ ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ ｐｌａｓｔｉｃｓ． Ｐｒｏ－ ｐｏｓｅｄ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔ ｐｒｏｂｌｅｍｓ， ｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｔａｒｃｈ； ｄｅｇｒａｄａｂｌｅ ｐｌａｓｔｉｃｓ； ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ
淀粉与生物降解聚合物共混型降解塑料的研究比 较广泛， 吴俊等人［１５］用平均粒径 ３μｍ 的微细化交联 淀粉， 经偶联剂处理， 使其疏水性得到提高， 再经多 元醇进行塑化处理后与聚己内酶混合， 制得完全生物 降解塑料膜。以此微细化交联淀粉为原料制备的热塑 性 生 物 降 解 塑 料 在 淀 粉 质 量 分 数 高 达 ４０％ 的 同 时 ， 拉伸强度、断裂伸长率、４８ｈ 单位质量吸水率等性能 均 得 到 提 高 。 李 及 珠 等 人［９］将 植 物 纤 维 素 混 入 ＰＳ 淀 粉树脂中， 促使多组分交联， 使分子链从原来的线型 或轻度支链形结构转化为三维网状结构， 形成纤维增 强淀粉塑料泡沫， 从而有效提高快餐具制品的降解性 能、力学性能和加工性能， 并可降低成本。黄身歧等 人以玉米淀粉为原料， 进行了淀粉化学改性、偶联、 淀粉接枝共聚反应动力学的研究和生物降解塑料 的工艺、配方及产品应用研究， 研制成功的淀粉接枝 共聚物生物降解塑料综合性能达到国际同类产品水 平。
2024年淀粉及淀粉制品制造市场分析现状
淀粉及淀粉制品制造市场分析现状1. 概述淀粉是一种常见的生物质，广泛用于食品、饲料、纺织、造纸、医药和化妆品等多个行业。
在淀粉行业中，淀粉制品的制造是一个重要的环节。
本文将对淀粉及淀粉制品制造市场的现状进行分析。
2. 市场规模淀粉及淀粉制品制造市场是一个庞大的市场，其规模在不断扩大。
根据行业数据，截至2020年，全球淀粉市场总体规模超过XX亿美元，并且预计将在未来几年继续增长。
3. 市场趋势在当前淀粉及淀粉制品制造市场中，有几个明显的趋势值得注意。
3.1 生物可降解材料需求增加随着全球环境问题的日益突出，对于生物可降解材料的需求也在增加。
淀粉制品作为一种可生物降解的材料，在餐具、包装等领域具有广泛应用前景。
3.2 转基因技术在淀粉生产中的应用转基因技术的发展为淀粉生产提供了新的机遇。
通过基因工程技术的应用，科学家们可以针对淀粉分子结构和性质进行调整，进一步提高淀粉制品的品质和功能，满足市场需求。
3.3 淀粉代用品需求上升由于淀粉原料的供应不稳定以及价格波动，越来越多的行业开始寻找淀粉的替代品。
这对于淀粉代用品的市场需求提出了更高的要求，进一步推动了淀粉及淀粉制品制造市场的发展。
4. 市场竞争淀粉及淀粉制品制造行业存在剧烈竞争。
国际上，欧洲、北美和亚洲地区是淀粉制造业的主要竞争地区。
而国内市场也有许多大型企业参与竞争，形成一定的市场格局。
5. 市场前景尽管淀粉及淀粉制品制造市场存在一些挑战，但其前景依然广阔。
随着市场的发展，淀粉制品将在食品、医药、化妆品等领域得到更多的应用。
同时，新材料和新工艺的不断出现，也将进一步推动该市场的发展。
6. 结论综上所述，淀粉及淀粉制品制造市场具有巨大的潜力和广阔的前景。
行业要密切关注市场趋势，积极创新，提高产品品质和技术水平，以应对竞争和挑战。
淀粉的生物降解性与可持续发展研究
淀粉的生物降解性与可持续发展研究淀粉作为一种广泛存在于植物中的碳水化合物，是地球上最丰富的生物高分子之一。
它在食品、工业、医药等领域具有广泛的应用，是许多产品的重要原料。
然而，随着人类对淀粉的过度开采和消费，环境问题日益严重，如何实现淀粉的可持续利用成为了一个重要的研究课题。
本文将从淀粉的生物降解性入手，探讨淀粉在可持续发展中的作用。
淀粉的结构与性质淀粉是由大量葡萄糖单元组成的高分子聚合物，根据聚合度的不同，淀粉可分为直链淀粉和支链淀粉。
直链淀粉由1000-10000个葡萄糖单元组成，支链淀粉由10000个以上的葡萄糖单元组成，其中支链淀粉在自然界中占主导地位。
淀粉分子具有较高的结晶度，这使得淀粉在水中难以溶解，限制了其在某些领域的应用。
淀粉的生物降解性淀粉的生物降解性是指淀粉在生物体内被微生物分解为低分子化合物的过程。
在淀粉的生物降解过程中，淀粉酶起着关键作用。
淀粉酶可以将淀粉分解为糊精、麦芽糖等低分子化合物，进一步被微生物利用。
由于淀粉的生物降解性，淀粉可作为一种理想的生物降解材料，替代一些对环境有害的塑料、纤维等材料，实现可持续发展。
淀粉的可持续利用淀粉的可持续利用是指在满足人类需求的同时，减少对环境的影响，实现资源的合理配置。
淀粉在食品、工业、医药等领域的应用为其可持续利用提供了广阔的空间。
例如，淀粉可作为一种生物可降解塑料，替代传统的石油基塑料，减少塑料废弃物对环境的污染。
此外，淀粉还可作为一种生物燃料，替代化石燃料，减少温室气体排放。
淀粉作为一种可再生资源，具有较高的生物降解性和可持续利用潜力。
然而，要充分发挥淀粉的这些优势，还需对其进行深入研究，不断提高淀粉的利用效率。
在今后的研究中，可以从以下几个方面展开：1.淀粉的结构与性质研究，以揭示其生物降解过程中的关键因素；2.淀粉酶的基因工程研究，以提高淀粉的生物降解速率；3.淀粉基材料的研发，以拓宽其在生物降解塑料、生物燃料等领域的应用；4.淀粉的产业化生产与推广，以实现其在可持续发展中的重要作用。
淀粉基生物降解塑料的研究现状和发展方向
淀粉基生物降解塑料的研究现状和发展方向
研究背景
近年来，全球范围内的环境污染日益严重，塑料污染的严重性也越来越受到重视。
聚合物材料被广泛地应用于能源、医疗、建筑和交通等领域，作为可快速生产的廉价材料。
由于聚合物材料本身耐久性强，当其被回收使用时，其废弃物将分解在环境中，严重影响生物质圈的健康。
因此，聚合物材料的快速而有效的生物降解已成为当前研究的热点。
聚合物材料被认为是可以用有机化合物降解的有机物质，研究发现，淀粉可以用于快速降解塑料，并且具有实际的可行性。
研究现状
淀粉基生物降解塑料的研究历史最早可以追溯到20世纪90年代末。
这一时期，一些学者利用物理和化学方法，分析了由淀粉、半醇或糖类降解得到的聚合物材料的性质和结构。
之后，随着淀粉降解研究的深入，发现在低活性条件下，色素的形成可以抑制有害微生物的生长速度，减少有机挥发物的释放，进而清除有害物质。
现今，淀粉基生物降解塑料在世界各地的应用不断扩大，研究工作得到了急剧加速。
研究发现，淀粉可以改变塑料的分子结构，减轻其质量，使其变得更容易降解。
此外，研究还发现，淀粉类聚合物材料可以受到植物生长调节剂的调控，以加速降解速度，减少淀粉糖醛酸类降解过程中形成的有害物质。
发展方向
未来，淀粉基生物降解塑料将会越来越受到重视。
应该将研究重点放在以下几个
方面：1）改进淀粉酶的活性；2）改良淀粉的结构，以达到高效降解塑料的效果；3）探索不同塑料表面淀粉的抗菌性；4）从工业废料中获得淀粉，降低生产成本；5）针对淀粉基生物降解塑料的全产业链，形成一整套标准和完美的技术系统，以促进聚合物材料的安全有效回收利用。
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高分子材料与人们的日常生活密切相关， 呈现 出优异的功能性和实用性。 塑料具有加工成本低、 耐用、 质轻等优点， 是材料领域的四大支柱之一， 在塑料包装产品提供人类便利生活的同时， 也对其 生存及生态环境产生了不良影响， 如难降解、 污染 环境、 引起疾病等。 淀粉基生物可降解材料以天然可 再生资源为原料， 具有优良的生物可降解性能， 不仅 能够改善生态环境， 还可降低生化能源的使用， 且来 源广泛、 成本低廉、 热力学性能好， 是当前绿色生物 可降解材料研究的热点[1-3]。 其中， 有关部分淀粉基可 降解材料、 全淀粉生物可降解材料、 淀粉和天然高分 子共混材料的研究备受研究者的青睐 。 [4-6] 因此， 综 述了近年来国内外淀粉基生物可降解材料的分类及 研究现状， 并对其不足及应用前景进行了探讨。
收稿日期： 2018-11-26 基金项目： 2018 年内江市科技孵化和成果转化专项资金项目“豇豆、 芦笋等特色蔬菜生态、 安全加工技术集成研究与产业化开发”
（2018KJFH020）。 作者简介： 林 川 （1983— ）， 男， 本科， 副研究员， 研究方向为农产品加工。 * 通讯作者： 张 宇 （1988— ）， 女， 硕士， 农艺师， 研究方向为农产品加工。
1 部分淀粉基生物降解材料
淀粉基生物可降解材料的发展基本可分为 2 个
阶段： ①部分可降解生物材料， 即在传统塑料加工 过程中添加部分淀粉， 使其能够部分降解； ②以淀 粉为原料或将淀粉与天然高分材料经加工制备成全 淀粉生物可降解材料， 不仅能够改善性能、 降低成 本， 还可减缓或消除对环境的危害[7]。
第 4 期 （总第 478 期） 2019 年 4 月
文章编号： 1671-9646 （2019） 04b-0078-03
农产品加工
农产品加工 Farm Products Processing
2019 年第 4 期
No.4 Apr.
淀粉基可降解材料研究现状
林 川， 罗仁勇， 陈远文， 陈绍军， 段 丹， * 张 宇
2019 年第 4 期
林 川， 等： 淀粉基可降解材料研究现状
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还可大幅提高材料的热稳定性。 盛旭敏等人[10]研究发 现， 玉米淀粉经铝酸酯偶联剂处理后与 LDPE 复合制 备可降解材料， 当添加 1%的偶联剂时， 复合材料的 断裂伸长率和冲击强度分别提高了 168%和 50%， 有 利于提高复合材料的力学特性。 X Ramis 等人[11]研究 淀粉和 PP 制备的复合材料的降解性能发现， 淀粉的 降解可能会引起材料的老化， 致使材料降解速率随 着时间的延长而呈现下降趋势。
英国科学家格里芬在其专利中提出， 将淀粉与 PE 共混， 可以制备部分淀粉基 （添加量 10%） 的复 合材料。 然而， 由于原淀粉含有较多的羟基， 亲水 性和极性很强， 而 PE 为极性弱， 且疏水性强， 从而 导致二者的界面相容性差， 存在明显的缺陷。 此外， 淀粉颗粒在共混过程中容易团聚或聚集， 在制备的 复合材料中不能够均匀分布， 导致其形成较差的力 学性能。 孙鹏等人[8]研究发现， 淀粉与 LDPE 复合制 备的部分淀粉基生物可降解高分子材料具有良好的 力学性能。 S J Wang 等人[9]采用单螺杆制备淀粉和 LLDPE 的复合物材料， 结果表明马来酸酐的加入不 仅能明显提高复合材料的力学性能及界面相容性，
（四川省内江市农业科学院， 四川 内江 641000）
摘要： 淀粉基可降解材料是一种可再生、 可降解的高分子共混物质， 具有来源广泛、 成本低廉、 热力学性能好等优
点， 是当前绿色生物可降解材料研究的热点。 通过综述淀粉类可降解材料的研究现状， 阐述了有关淀粉基可降解材
料的研究现状， 分析了淀粉基生物可降解材料目前存在的问题， 并展望了其今后的发展， 完全可降解的淀粉基材料
将更加符合社会发展的趋势。
关键词： 淀粉； 可降解材料； 研究现状
中图分类号： TB324文来自标志码： Adoi： 10.16693/ki.1671-9646（X）.2019.04.056
（Neijiang Academy of Agricultural Sciences， Neijiang， Sichuan 641000， China） Biodegradable starch based material is a renewable， biodegradable polymer material， which has good advantages such as wide source， low cost and excellent thermal performance characteristics. Specially， the biodegradable starch based material has attracted the focus and attention of researchers. In this paper， the research progress of biodegradable starch based material was introduced. The current research situation of starch based material and potential problems in natural macromolecule blends were summarized respectively， and future development of biodegradable based material were also expounded. The researchers believe that fully biodegradable starch based materials will follow the continuous development of society.