交聯澱粉

交聯澱粉是一種新的合成物質，屬於變性澱粉中的一種。聯澱粉是一種重要的澱粉衍生物。其是由含有二元或多元官能團的交聯劑與澱粉分子發生羥基反應(生成二醚鍵、二酯基等基團)，從而將兩個或多個澱粉分子交叉連線起來，形成的具有空間網狀結構的高聚物交聯澱粉具有抗剪下性能及耐酸性等性質，在化工、材料、食品、環保、紡織、製藥、造紙等行業受到廣泛的套用。

基本介紹

• 中文名：交聯澱粉
• 外文名：Cross linked starch
• 類別：新的合成物質
• 屬於：變性澱粉中的一種
• 原料：澱粉

交聯澱粉簡介

交聯澱粉以澱粉為原料,以三氯氧磷、三偏磷酸鈉、己二酸、六偏磷酸鹽為交聯劑,氫氧化鈉為催化劑,對澱粉進行交聯，交聯後的澱粉其透光率降低,耐酸鹼性、耐機械加工，耐剪下性增強，凝膠性能提高. 但吸水能力減弱。

澱粉分子的醇羥基於含有二元或多元官能團的化學試劑反應，使不同澱粉分子的羥基間聯合起來呈現多維空間網狀結構的澱粉衍生物。

交聯澱粉的性質

顆粒

只有當顆粒受熱或被化學物糊化時，才顯出交聯作用對顆粒的影響。

粘度

澱粉顆粒中澱粉分子間由氫鍵結合成顆粒結構，在熱水中受熱，氫鍵強度減弱，顆粒吸水膨脹，粘度上升，達到最高值，表示膨脹顆粒已達到了最大的水合作用。繼續加熱氫鍵破裂，顆粒破裂，粘度下降。交聯化學鍵的強度遠高於氫鍵，增強顆粒結構的強度，抑制顆粒膨脹、破裂和粘度下降。隨交聯程度增加，澱粉分子間交聯化學鍵少量增加。約100個AGU有一個交聯鍵時，則交聯幾乎完全抑制顆粒在沸水中膨脹，不糊化。

抗剪下性

高速攪拌產生剪下力，使澱粉顆粒迅速破裂，粘度降低。通過交聯提高了抗剪下能力。

交聯澱粉的糊粘度對熱、酸和剪下力影響具有高穩定性。其穩定性隨交聯化學鍵不同而有差異。環氧氯丙烷交聯為醚鍵，化學穩定性高，所得交聯澱粉抗酸、鹼，抗剪下和酶作用的穩定性高。三偏磷酸鈉和三氯氧磷交聯為無機酯鍵，對酸的作用穩定性高，對鹼作用的穩定性低，中等鹼度時能被水解。

交聯澱粉具有較高的冷凍穩定性和凍融穩定性。

澱粉顆粒的膨脹度

澱粉顆粒在熱水中膨脹，並有少部分溶解於水中，交聯能抑制膨脹度，降低熱水溶解度，隨交聯度增加，這種影響越大。膨脹度和溶解度的測定方法如下：

將澱粉懸浮在水中，85℃攪拌加熱30min，在2000r/min轉速下離心15min，糊下沉部分為膨脹澱粉。將上部清夜分離、乾燥，即得水溶澱粉的量，計算出溶解度，由膨脹澱粉的質量計算膨脹度。

溶解度=水溶澱粉質量÷澱粉樣品質量（乾）×100%

膨脹度=膨脹澱粉質量÷[澱粉樣品質量（乾）×（100－溶解度%）]×100%

薄膜性能

耐氯化鋅穩定性

交聯澱粉對氯化鋅作用的穩定性高，適用於乾電池電解液的增稠劑，能防止粘度降低、變稀、損壞鋅皮外殼、漏液發生，並能提高電池保存性。

可消化性 可吸收性

交聯澱粉的交聯程度對可消化性沒有很大的影響。

交聯澱粉的結構

澱粉可分為直鏈澱粉與支鏈澱粉，直鏈澱粉是α-D-葡萄糖通過α-1,4-糖苷鍵連線而成的線性高分子化合物，其結構如圖；支鏈澱粉是α-D-葡萄糖通過α-1,4-糖苷鍵連線的基礎上，再通過α-1,6-糖苷鍵連線澱粉鏈而成的具有側鏈結構的高聚物，受結構影響，直鏈澱粉比支鏈澱粉拉伸強度更大、結晶性更高。

交聯澱粉是澱粉分子上大量的羥基與二官能團或多官能團化合物反應形成新的化學鍵，將澱粉交叉連結起來所形成的澱粉衍生物。由於澱粉上C2、C6位的位阻差異及二者位阻差異對氫鍵的連線方式的影響，C2位上-OH比C3位的-OH具有更強的活性，因此交聯劑易與澱粉的α-葡萄糖環的C2位的-OH發生交聯。

化學交聯使澱粉分子間形成網狀結構，使得交聯澱粉分子具有高凝膠強度、耐水、耐酸、熱穩定性高、粘度大、抗糊化、溶解性低、流動性低、膜強度較高等優點。交聯澱粉根據交聯程度可分將交聯澱粉為低交聯澱粉和高交聯澱粉，低交聯澱粉具備冷凍穩定性、粘度穩定性、凍融穩定性，可作為食品添加劑。高交聯澱粉在沸水中不糊化，在殺菌操作中能保持穩定，因此，可製備橡膠製品防粘劑及外科手套潤滑劑。此外，交聯澱粉可用於製備耐水性澱粉膜。

交聯澱粉的套用

食品工業

交聯澱粉在食品工業領域受到廣泛的套用，其可以作為增稠劑、穩定劑、結構改良劑等套用於速食麵、乳製品、冷凍食品、肉製品等食品中。

材料領域

交聯澱粉具有來源廣、價廉、生物相容性好、無毒害、無免疫原性等優點[54]。因此，在材料領域，交聯澱粉具有一定的套用價值。可用作膠粘劑、吸附材料等。

吸附材料領域

交聯澱粉可以吸附重金屬離子以及某些有機物，在吸附材料領域具有一定的套用價值。其吸附重金屬離子的機理較為複雜，一般認為在吸附過程中離子交換和絡合起主要作用。此外，交聯澱粉的孔徑也影響吸附性能。

膠粘劑領域

澱粉在膠粘劑領域受到廣泛的套用。然而，由於澱粉具有耐水性差的缺點，而交聯澱粉可以克服耐水性差的缺點，因此交聯澱粉在膠粘劑領域具有重要套用價值。

生物醫用領域

交聯澱粉可以加工成微球或者微膠囊，因此，在生命科學及醫學領域，交聯澱粉可作為藥物的載體。A.Zhang等先將澱粉與聚乙二醇(PEG)交聯，再與硫辛酸(LA)交聯後製備得到澱粉-g-PEG-LA共聚物。將多柔比星與澱粉/PEG/LA共聚物乳液混合，是多柔比星負載與澱粉-g-PEG-LA共聚物上。將藥物體系進行藥物釋放、體外細胞等實驗後發現形成的膠束對牛血清白蛋白吸附性較弱，可以細胞對藥物的吸收。

其他材料領域

交聯澱粉可以提高紙張的抗菌性能、抗張力、耐折度、耐破度，因此，交聯澱粉在造紙工業上具有一定的套用價值。白春妮等[72]製備了氧化澱粉，並加入甲醛製得輕度交聯-氧化雙重變性澱粉施膠液。通過對瓦楞原紙的施膠並進行性能測試，發現表面施膠後的瓦楞原紙比未施膠的瓦楞原紙的環壓指數提高26%，抗張指數提高22.8%，甲醛殘留量低於24mg·Kg-1。Wang.S等使用碳酸鋯銨對木薯澱粉進行交聯，並添加甘油作為增塑劑，製得交聯木薯澱粉施膠劑。該木薯澱粉施膠劑的澱粉的平均粒徑為528.6nm；通過SEM發現在紙張中，交聯木薯澱粉施膠劑比丁苯乳液施膠劑分散得更均勻，白度更高。