淀粉基可生物降解纖維的研究進展

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1、淀粉基可生物降解纖維的研究進展關(guān)鍵詞淀粉纖維改性可降解材料1天然淀粉的結(jié)構(gòu)與性能淀粉在自然界中分布廣泛，是高等植物常見的組分，也是碳水化合物貯藏的主要形式。淀粉是綠色植物光合作用的產(chǎn)物，但也存在于微生物中。淀粉顆粒由排列成層狀的高分子組成，存在于植物的種子、根、莖、果實等中。顆粒外層由70％～80％的支鏈淀粉組成，內(nèi)層由20％～30％的直鏈淀粉及配糖物的殘余物組成。淀粉是由葡萄糖構(gòu)成的多糖，是一種均聚物。淀粉主要由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成。一般認為，直鏈淀粉是一種線形多聚物，是由α葡萄糖經(jīng)α－1，4糖苷鍵連結(jié)而成的鏈狀分子，僅有很少的支鏈存在，

2、分子呈螺旋形結(jié)構(gòu)；支鏈淀粉是一種高度分枝的高分子，主鏈上分出支鏈，主鏈由各葡萄糖單元之間α－1，4糖苷鍵連結(jié)構(gòu)成，支鏈通過α－1，6糖苷鍵與主鏈相連，分枝點的α－1，6糖苷鍵約占總糖苷鍵的5％。半結(jié)晶性是天然淀粉的重要性質(zhì)之一。在大多數(shù)淀粉中，支鏈淀粉是其主要的結(jié)晶組分。淀粉的半結(jié)晶性受到直鏈淀粉與支鏈淀粉比例的影響。另外，淀粉顆粒不溶于冷水和大多數(shù)有機溶劑，但少量水可在淀粉顆粒的膨脹體中反應而被吸收。在熱和大量水存在的條件下，淀粉的半結(jié)晶性喪失，失去X衍射現(xiàn)象，形成凝膠。形成的凝膠具有非牛頓流體行為。2淀粉的改性直接從植物中提取的淀粉(原淀

3、粉)具有冷水不溶、糊液熱穩(wěn)定性差、抗剪切性能低、冷卻后易脫水、老化及成膜性能差、缺乏耐水性和乳化能力等不足，從而限制了淀粉的應用領(lǐng)域。為了克服原淀粉的缺點，人們將原淀粉進行改性，獲得了原淀粉所不具備的性能，從而拓寬了淀粉的應用領(lǐng)域rl?。可見，無論是為了滿足工業(yè)應用的要求(如：食品高溫殺菌要求淀粉具有高溫粘度穩(wěn)定性)，還是為了開辟淀粉的新用途(如：淀粉纖維、淀粉代血漿的生產(chǎn))，都需要對淀粉進行改性。早在20世紀30年代人們就開始了改性淀粉的研究，隨著淀粉改性技術(shù)的不斷進步，淀粉工業(yè)得到了很大的發(fā)展，時至今日，改性產(chǎn)品已達數(shù)千種。淀粉改性的方法

4、很多，概括地說，主要可以分為4類，即：物理改性、化學改性、酶法改性和復合改性。2.1物理改性物理改性方法主要有預糊化、γ射線處理、UV射線處理、機械研磨處理以及油脂復合處理等。預糊化是最常用的淀粉改性方法，它是通過加熱淀粉乳使淀粉顆粒糊化，然后再干燥得到α﹣淀粉。α﹣淀粉能在冷水中溶脹、溶解，形成具有一定粘度的糊液，且其凝沉性比原淀粉小，方便使用，廣泛用于食品、養(yǎng)鰻、醫(yī)藥、鑄造和石油鉆井領(lǐng)域。γ射線處理淀粉是利用7射線能水解化學鍵，使淀粉分子產(chǎn)生自由基，從而改變淀粉的尺寸和結(jié)構(gòu)，增加淀粉的溶解性，減小膨脹性，并降低淀粉糊的相對粘度。韓國Hal

5、lym大學的Il—JunKang于1997年在美國舉行的第十屆國際放射性方法大會上指出，經(jīng)γ射線處理和過硫酸銨作用過的淀粉，其粘度可得到顯著降低，粘度穩(wěn)定性較好，從而改變了它們單獨作用時不具備的粘度穩(wěn)定性。UV射線處理淀粉與7射線處理有相似之處，也可使淀粉產(chǎn)生自由基，并能降低淀粉的相對粘度。2．2化學改性所謂化學改性是指用化學試劑來處理淀粉，處理過程中有化學發(fā)應產(chǎn)生，使淀粉基本結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而達到改性的目的。化學改性可分為兩類：一類是使淀粉分子量減小，如酸解和氧化；另一類則是使淀粉分子量增大，如交聯(lián)、酯化、醚化和接枝等。淀粉分子上的羥基(0

6、H)和糖苷鍵是主要的反應活性部位，它們可以與化學試劑發(fā)生反應。化學改性的淀粉產(chǎn)品種類最多，用途最廣，因而，其研究亦最活躍。如醚化產(chǎn)品CMS，僅在1993～1994年間被美國化學文摘收錄的就有100多條，其中包括48個專利。近年來，國內(nèi)外對接枝共聚淀粉研究較多，如：用二甲基二烯丙基氯化銨接枝共聚陽離子淀粉，用高錳酸鉀引發(fā)淀粉并與丙烯酰胺接枝共聚，將陽離子淀粉、AM和陽離子單體(如DMAEMA)共聚等。目前，化學改性淀粉的取代度一般都較低(Ds<0.2)，對高取代度改性淀粉的研究開展較少。取代度不同，改性淀粉的性質(zhì)相差較大。而在制備可生物降解淀粉

7、材料時，要獲得滿意的性質(zhì)，可能需要較高的取代度。如何提高改性淀粉的取代度，使改性淀粉具有良好的可加工性能和使用性能，是今后改性淀粉的重要研究課題。2．3酶法改性酶處理淀粉可用于環(huán)狀糊精、麥芽糊精和直鏈淀粉的生產(chǎn)。用環(huán)狀糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶(CGT—ase)作用淀粉，可產(chǎn)生環(huán)狀糊精。目前，日本在環(huán)狀糊精的生產(chǎn)與應用方面處于世界領(lǐng)先水平，是國際市場上環(huán)狀糊精的主要出口國。據(jù)報道，美國CargillDbw公司用酶處理玉米淀粉得到乳酸，再將經(jīng)蒸餾脫水反應制成的聚乳酸溶液紡絲，得到Nature、ⅣorksPLA纖維?？梢哉f這種纖維制備技術(shù)是近幾年來最具革

8、命性的纖維制備技術(shù)。所制備出來的纖維是一種集綜合天然纖維及人造纖維材料性能優(yōu)點的合成纖維，具有優(yōu)良手感、水氣轉(zhuǎn)化、防污、抗紫外線以及低燃度等特質(zhì)，而且可以天然分解。