一、辛烯前言
澱粉是基琥及结究进一種葡萄糖支化均聚物,具有α一(1→4)直鏈和β一(1→6)支鏈。珀酸如圖1所示,淀粉澱粉由兩種聚合物組成,合成分子量分布較寬:直鏈澱粉含有較少的构表長支鏈且分子量適中;而支鏈澱粉的支鏈短,其分子量約高兩個數量級。征研展澱粉類產品對人體通常是辛烯安全的。作為食品添加劑,基琥及结究进改性澱粉滿足了特殊的珀酸飲食需求,如純素食、淀粉清真、合成猶太潔食和無脂。构表天然澱粉在水中的征研展溶解度有限,導致其在工業上的辛烯應用也有限。為了提高溶解性,需要(i)結構變化,即將澱粉水解成更小的分子,(ii)化學改性,如乙酸酯或辛烯基琥珀酸酐(OSA),如圖2所示。取代基團通常與羥基發生反應,從而使澱粉具有理想的性質。
雙親性澱粉改性思路來源於兩項專利,當用OSA改性後,正常的親水性澱粉通過辛烯基的引入表現出疏水性(見圖2),故而OSA改性澱粉具有兩親性。兩親性聚合物具有廣泛的用途,特別是在乳化、封裝、薄膜、塗料和凝膠生產中。辛烯基琥珀酸澱粉鈉(OSA澱粉)已被用作多種食物成分的替代品,包括阿拉伯膠、脂肪和蛋白質。事實上,OSA澱粉產品的應用不限於食品行業,其有望應用到任何需要乳化劑的領域(包括原油開采和采礦領域)。
近年來,人們越來越關注OSA澱粉。本文綜述了OSA澱粉的合成方法和結構表征方法。
二、 OSA澱粉的合成
1、常用澱粉來源
商業生產的OSA澱粉可以從生產商中購買。蠟質玉米和普通玉米是商業OSA澱粉的主要來源。關於玉米澱粉的大部分文獻都指定了植物來源為蠟質玉米,如圖3所示。在沒有指定品種的文獻中,隻有3種指定了高直鏈澱粉,20%的文獻報告了澱粉原料是直鏈澱粉。其餘文獻中的玉米澱粉也極有可能來源於蠟質玉米。
2、常用的合成方法
OSA澱粉是由澱粉羥基與辛烯基琥珀酸酐酯化反應得到的(圖2)。常用的評價標準是取代度DS,它是每個澱粉分子單元中辛烯基琥珀酸酯(OS)的平均數。
最常見的合成方法是OSA和澱粉在溫和的堿性條件下反應。該條件有助於減少澱粉分子鏈之間的氫鍵,從而有利於澱粉顆粒的膨脹以及OSA分子在澱粉顆粒內擴散。也可以直接在預成型澱粉薄膜上進行OSA反應。Zhou等人通過澱粉膜表麵OSA改性製備了水敏感性低和表麵疏水性強的玉米澱粉膜。Ren等人發現表麵改性還顯著提高了澱粉薄膜的拉伸強度和楊氏模量。
由於反應在非均質條件下進行,可以預料到(i)取代基分布不均勻;(ii)OS基團更傾向於在顆粒表麵。Bai等人通過傅裏葉變換紅外光譜和拉曼共焦顯微鏡圖像證實了這一點。Huang等人用X射線電子能譜分析得出,OS基團主要位於改性澱粉表麵。
3、在水溶液中合成
在水溶液中,有多種方法優化改性的反應效率,Xu等人發現通過酶偶聯反應技術可以大幅降低0SA改性時間。在給定的實驗條件和取代度目標下,隻使用0.6%的酶,反應時間從幾小時下降到30min,這使得OSA澱粉在技術上可以大規模工業生產。
使用機械力活化澱粉也可以提高反應效率。Zhang等人用球磨機活化秈米澱粉50h,然後與OSA反應(35℃,pH—8.5,15%澱粉,OSA添加量為澱粉的3%)。實驗結果表明,機械力顯著破壞了澱粉顆粒的晶體結構,澱粉結晶度從17.18%下降到1.05%,反應效率由54.6%提高到90.4%。
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