第五章-淀粉基材料.ppt

生物质材料1主要内容第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 纤维素基材料纤维素基材料第三章第三章 木质素木质素第四章第四章 木材木材第五章第五章 淀粉基材料淀粉基材料第六章第六章 甲壳素基材料甲壳素基材料第七章第七章 蛋白质基材料蛋白质基材料第八章第八章 其他生物质材料其他生物质材料 2第五章 淀粉基材料目的和要求了解淀粉的分布、了解淀粉的分布、化学结构化学结构、基本性质基本性质及其主要应用，重及其主要应用，重点掌握淀粉的点掌握淀粉的化学结构化学结构及及改性改性。内容和要点5.1 淀粉的来源淀粉的来源5.2 淀粉的结构与性质淀粉的结构与性质5.3 淀粉的改性及应用淀粉的改性及应用5.4 淀粉基材料及应用淀粉基材料及应用35.1 淀粉的来源（1）概述淀粉是自然界植物体内存在的一种淀粉是自然界植物体内存在的一种高分子化合物高分子化合物，是绿色植，是绿色植物物光合作用光合作用的产物。的产物。淀粉既是食品工业的原料，也是基础工业的原料。淀粉既是食品工业的原料，也是基础工业的原料。2013年全球淀粉产量约年全球淀粉产量约6880万吨，其中玉米淀粉约万吨，其中玉米淀粉约6100万吨，万吨，占总量的占总量的89%。美国是世界淀粉产量最大的国家，产量约。美国是世界淀粉产量最大的国家，产量约2900万吨，其中玉米淀粉约万吨，其中玉米淀粉约2800万吨；我国居第二位，产量万吨；我国居第二位，产量约约2500万吨，约占世界淀粉总产量的万吨，约占世界淀粉总产量的36.3%，其中玉米淀粉，其中玉米淀粉产量约产量约2350万吨，约占我国淀粉总产量的万吨，约占我国淀粉总产量的94%。从现代观点看，淀粉作为一种可由从现代观点看，淀粉作为一种可由生物合成生物合成的的可再生资源可再生资源，是取之不尽、用之不竭的有机原料，必将愈来愈受到人们的是取之不尽、用之不竭的有机原料，必将愈来愈受到人们的重视。重视。45.1 淀粉的来源（2）淀粉的来源天然淀粉又称原淀粉，其来源是依赖于植物体内的天然合天然淀粉又称原淀粉，其来源是依赖于植物体内的天然合成。成。就其分布而言，淀粉来源遍布整个自然界，广泛存在于高就其分布而言，淀粉来源遍布整个自然界，广泛存在于高等植物的根、块茎、籽粒、髓、果实、叶子等。等植物的根、块茎、籽粒、髓、果实、叶子等。淀粉一般按来源可分为：淀粉一般按来源可分为：禾谷类淀粉禾谷类淀粉，主要包括玉米、大，主要包括玉米、大米、大麦、小麦、燕麦和黑麦等；米、大麦、小麦、燕麦和黑麦等；薯类淀粉薯类淀粉，在我国以甘，在我国以甘薯、马铃薯和木薯为主；薯、马铃薯和木薯为主；豆类淀粉豆类淀粉，主要有蚕豆、绿豆、，主要有蚕豆、绿豆、豌豆和赤豆等；豌豆和赤豆等；其他淀粉其他淀粉，在一些植物的果实（如香蕉、，在一些植物的果实（如香蕉、芭蕉、白果等）、基髓（如西米、豆苗、菠萝等）中含有芭蕉、白果等）、基髓（如西米、豆苗、菠萝等）中含有淀粉；另外，一些细菌、藻类中也含有淀粉或糖元。淀粉；另外，一些细菌、藻类中也含有淀粉或糖元。55.1 淀粉的来源玉米淀粉玉米属一年生草本玉米属一年生草本植物，又名玉蜀黍，植物，又名玉蜀黍，在世界谷类作物中，在世界谷类作物中，玉米的种植面积和玉米的种植面积和总产量仅次于小麦总产量仅次于小麦和水稻而居第三位，和水稻而居第三位，平均单产则居首位。平均单产则居首位。我国玉米种植面积我国玉米种植面积占世界种植面积的占世界种植面积的18%左右，总产量左右，总产量高居世界第二位。高居世界第二位。成分成分范范围围平均平均值值成分成分范范围围平均平均值值水分水分淀粉淀粉蛋白蛋白质质脂肪脂肪72364788143.15.716.771.59.914.78灰分灰分纤维纤维糖糖1.13.91.83.51.03.01.422.662.58成分成分全粒全粒胚乳胚乳胚芽胚芽玉米皮玉米皮玉米冠玉米冠淀粉淀粉蛋白蛋白质质脂肪脂肪糖糖矿矿物物质质7110.34.821.486.49.40.80.60.68.218.834.510.810.17.33.710.30.85.39.13.81.61.6玉米的化学成分范围及平均值玉米的化学成分范围及平均值%（质量）（质量）玉米籽粒各部位的组成玉米籽粒各部位的组成%65.1 淀粉的来源其他谷类淀粉 小麦淀粉：淀粉含量约小麦淀粉：淀粉含量约55%大米淀粉：淀粉含量大米淀粉：淀粉含量70%80%高粱淀粉：淀粉含量高粱淀粉：淀粉含量65.9%77.4%薯类淀粉 马铃薯：淀粉含量马铃薯：淀粉含量8%29.4%木薯：根内含量木薯：根内含量10%30%甘薯：淀粉含量甘薯：淀粉含量7%27%野生植物淀粉 分布在野生植物的果实、种子、块根、鳞茎或根中分布在野生植物的果实、种子、块根、鳞茎或根中75.2 淀粉的结构与性质（1）淀粉的化学结构淀粉是由淀粉是由葡萄糖葡萄糖组成的多组成的多糖类碳水化合物糖类碳水化合物，化学结构式为，化学结构式为(C6H10O5)n，式中，式中C6H10O5为脱水葡萄糖单位，为脱水葡萄糖单位，n为组成淀为组成淀粉高分子的脱水葡萄糖单元的数量，即聚合度。粉高分子的脱水葡萄糖单元的数量，即聚合度。用用热水处理热水处理后，可将淀粉分为两种：一是可溶解的，称为后，可将淀粉分为两种：一是可溶解的，称为直链淀粉直链淀粉；另一个不溶解，称为；另一个不溶解，称为支链淀粉支链淀粉。85.2 淀粉的结构与性质（2）直链淀粉 直链淀粉分子中直链淀粉分子中脱水葡萄糖结构单元脱水葡萄糖结构单元之间主要通过之间主要通过-D-(1,4)糖苷键糖苷键连接。连接。直链淀粉的结构直链淀粉的结构95.2 淀粉的结构与性质直链淀粉不是完全伸直的，直链淀粉不是完全伸直的，它的分子通常为它的分子通常为卷曲的螺卷曲的螺旋形旋形，每一转有，每一转有6个葡萄糖个葡萄糖分子。螺旋内部只有氢原分子。螺旋内部只有氢原子，羟基位于螺旋外侧。子，羟基位于螺旋外侧。直链淀粉的螺旋形结构直链淀粉的螺旋形结构105.2 淀粉的结构与性质直链淀粉的大小与淀粉的植物来源及淀粉的加工方法有直直链淀粉的大小与淀粉的植物来源及淀粉的加工方法有直接关系。接关系。即使是同一种淀粉，其相对分子质量也因采用的试验方法即使是同一种淀粉，其相对分子质量也因采用的试验方法不同而有相当大的差异。不同而有相当大的差异。直链淀粉的聚合度约在直链淀粉的聚合度约在1006000之间。之间。自然界中尚未发现完全由直链淀粉构成的植物品种，普通自然界中尚未发现完全由直链淀粉构成的植物品种，普通品种的淀粉品种的淀粉多由直链淀粉和支链淀粉共同组成多由直链淀粉和支链淀粉共同组成，少数品种，少数品种由支链淀粉组成。由支链淀粉组成。115.2 淀粉的结构与性质（3）支链淀粉支链淀粉是指在其支链淀粉是指在其直链部分仍是由直链部分仍是由-1,4-糖苷键连结糖苷键连结，而，而在其在其分支位置则由分支位置则由-1,6-糖苷键联结糖苷键联结。支链淀粉的结构支链淀粉的结构125.2 淀粉的结构与性质（4）直链淀粉与支链淀粉的比较鉴别：碘的显色反应鉴别：碘的显色反应分离：直链淀粉溶于分离：直链淀粉溶于7080的热水，支链淀粉则不溶。的热水，支链淀粉则不溶。正丁醇结晶沉淀。正丁醇结晶沉淀。直链淀粉与支链淀粉的比较直链淀粉与支链淀粉的比较项项目目直直链链淀粉淀粉支支链链淀粉淀粉分子形状分子形状直直链链分子分子支支链链分子分子聚合度聚合度100600010003000000尾端基尾端基一端一端为为非非还还原尾端基，另一端原尾端基，另一端为还为还原尾端基原尾端基分子具有一个分子具有一个还还原尾端基和原尾端基和许许多个非多个非还还原尾端基原尾端基碘着色反碘着色反应应深深蓝蓝色色红红紫色紫色吸附碘量吸附碘量/%1920 1凝沉性凝沉性质质溶液不溶液不稳稳定，凝沉性定，凝沉性强强溶液溶液稳稳定，凝沉性很弱定，凝沉性很弱络络合合结结构构能与极性有机物和碘生成能与极性有机物和碘生成络络合合结结构构不能与极性有机物和碘生成不能与极性有机物和碘生成络络合合结结构构X光衍射分析光衍射分析高度高度结结晶晶无定形无定形乙乙酰酰衍生物衍生物能制成能制成强强度很高的薄膜度很高的薄膜制成的薄膜很脆弱制成的薄膜很脆弱135.2 淀粉的结构与性质（5）淀粉的颗粒结构玉米淀粉颗粒（光学显微镜）玉米淀粉颗粒（光学显微镜）玉米淀粉颗粒（扫描电子显微镜）玉米淀粉颗粒（扫描电子显微镜）145.2 淀粉的结构与性质（6）淀粉的结晶结构淀粉具有半结晶性质，它的结晶度不高，并且其结晶度与淀粉具有半结晶性质，它的结晶度不高，并且其结晶度与其来源有密切的关系。其来源有密切的关系。结晶结构占颗粒体积的结晶结构占颗粒体积的25%50%，其余为无定形结构。，其余为无定形结构。淀粉的化学反应主要发生在无定形结构区。淀粉的化学反应主要发生在无定形结构区。淀粉的结晶区和无定形区并无明确的界线，其变化是渐进淀粉的结晶区和无定形区并无明确的界线，其变化是渐进的。的。155.2 淀粉的结构与性质（7）淀粉的物理性状淀粉为白色粉末，具有很强的淀粉为白色粉末，具有很强的吸湿性吸湿性和和渗透性渗透性，水能够自，水能够自由地渗入淀粉颗粒内部。由地渗入淀粉颗粒内部。淀粉颗粒不溶于一般的有机溶剂，但可溶于二甲亚砜。淀粉颗粒不溶于一般的有机溶剂，但可溶于二甲亚砜。淀粉的热降解温度为淀粉的热降解温度为180220。淀粉的密度随含水量的不同略有变化。通常干淀粉的密度淀粉的密度随含水量的不同略有变化。通常干淀粉的密度为为1.52g/cm3。淀粉存在着很强的淀粉存在着很强的分子内分子内和和分子间氢键分子间氢键，因而，因而Tg高于热降高于热降解温度，无法通过实验得到纯淀粉的解温度，无法通过实验得到纯淀粉的Tg。在淀粉中加入水（甘油等），可以明显降低在淀粉中加入水（甘油等），可以明显降低Tg，水对淀粉，水对淀粉具有很好的增塑作用。具有很好的增塑作用。165.2 淀粉的结构与性质（8）淀粉的胶体化学性质淀粉高分子结构中具有许多淀粉高分子结构中具有许多羟基羟基，但淀粉颗粒却不溶于水，但淀粉颗粒却不溶于水，这是因为羟基通过这是因为羟基通过氢键氢键连接在一起，这也是淀粉颗粒能够连接在一起，这也是淀粉颗粒能够在植物体内大量存在的重要原因。在植物体内大量存在的重要原因。将淀粉倒入冷水中，经搅拌可以得到乳白色、不透明的悬将淀粉倒入冷水中，经搅拌可以得到乳白色、不透明的悬浮液，停止搅拌淀粉就慢慢沉淀；而将淀粉倒入浮液，停止搅拌淀粉就慢慢沉淀；而将淀粉倒入热水热水中，中，淀粉颗粒受热膨胀，若继续加热，淀粉颗粒高度膨胀，当淀粉颗粒受热膨胀，若继续加热，淀粉颗粒高度膨胀，当加热到一定温度加热到一定温度时，淀粉变成具有黏性的半透明凝胶或胶时，淀粉变成具有黏性的半透明凝胶或胶体溶液，习惯称为体溶液，习惯称为淀粉糊淀粉糊，这种现象称为，这种现象称为糊化糊化。175.2 淀粉的结构与性质淀粉的深加工玉米淀粉深加工的工业化产品玉米淀粉深加工的工业化产品185.3 淀粉的改性及应用（1）淀粉的变性天然淀粉及其悬浮液在加热时所表现出来的许多性质限制了天然淀粉及其悬浮液在加热时所表现出来的许多性质限制了它的应用。其缺点主要包括以下几个方面：它的应用。其缺点主要包括以下几个方面：1）缺乏流动性或淀粉颗粒的斥水性；）缺乏流动性或淀粉颗粒的斥水性；2）冷水中的不溶性、不膨胀性及黏度的不扩展性；）冷水中的不溶性、不膨胀性及黏度的不扩展性；3）烧煮后黏度过高或不易控制；）烧煮后黏度过高或不易控制；4）烧煮后形成胶黏体或类似橡胶体；）烧煮后形成胶黏体或类似橡胶体；5）在剪切力作用下或在较低）在剪切力作用下或在较低pH的环境中，随着烧煮时间的延的环境中，随着烧煮时间的延长对破坏更敏感；长对破坏更敏感；6）淀粉溶液缺乏透明性，冷却时有变浑浊及形成凝胶的倾向。）淀粉溶液缺乏透明性，冷却时有变浑浊及形成凝胶的倾向。195.3 淀粉的改性及应用变性淀粉变性淀粉变性淀粉（改性淀粉或淀粉衍生物）：天然淀粉经物理、（改性淀粉或淀粉衍生物）：天然淀粉经物理、化学、生物等方法处理改变了淀粉分子中的某些化学、生物等方法处理改变了淀粉分子中的某些D-吡喃葡吡喃葡萄糖单元的化学结构，同时也不同程度地改变了天然淀粉萄糖单元的化学结构，同时也不同程度地改变了天然淀粉的物理和化学性质，经过这种变性处理的淀粉通称为变性的物理和化学性质，经过这种变性处理的淀粉通称为变性淀粉。淀粉。变性淀粉的制造加工方法：变性淀粉的制造加工方法：物理法物理法（14%）、）、化学法化学法（80%）、）、生物法生物法（6%）改性方法：改性方法：衍生化衍生化、接枝接枝、交联交联 205.3 淀粉的改性及应用（2）淀粉的衍生化 A、糊化广义上认为通过化学或酶法处理所获得的淀粉降解产物均广义上认为通过化学或酶法处理所获得的淀粉降解产物均可称为糊精，但为了区别水解程度的高低，通常将可称为糊精，但为了区别水解程度的高低，通常将局部或局部或部分淀粉降解产物部分淀粉降解产物称为糊精。称为糊精。在糊精的生产过程中在糊精的生产过程中（糊化）（糊化）发生的主要反应是：发生的主要反应是：-1,4苷苷键水解键水解；重聚重聚，随着反应条件的不同重聚反应有可能是，随着反应条件的不同重聚反应有可能是转转苷苷反应，也可能是反应，也可能是还原还原反应。反应。糊精根据生产工艺和参数的不同通常分为糊精根据生产工艺和参数的不同通常分为白糊精白糊精、黄糊精黄糊精和和大不列颠胶大不列颠胶三种类型。三种类型。215.3 淀粉的改性及应用白糊精白糊精是淀粉是淀粉-1,4键断裂后的降解产物，相对分子质量较低，键断裂后的降解产物，相对分子质量较低，在水中有一定的溶解性。在水中有一定的溶解性。黄糊精黄糊精是水解和重聚反应的综合结果，这两种反应是相继发是水解和重聚反应的综合结果，这两种反应是相继发生的。在重聚反应中将发生生的。在重聚反应中将发生还原还原（醛基与（醛基与C6、C3或或C2上的羟上的羟基之间的反应）和基之间的反应）和转苷转苷两种路线。反应条件特别是水分含量两种路线。反应条件特别是水分含量会影响具体发生哪种反应。还原反应形成会影响具体发生哪种反应。还原反应形成-1,6、-1,3糖苷键糖苷键，并放出水，水可进一步诱发水解，产生还原糖。转苷反应，并放出水，水可进一步诱发水解，产生还原糖。转苷反应是先将是先将C-O-C链断裂，再接到水解反应所释放的醛基碳上。链断裂，再接到水解反应所释放的醛基碳上。将淀粉加热到将淀粉加热到180200，保温，保温20h，不加催化剂或加入少量，不加催化剂或加入少量碱性缓冲物，可减少淀粉的水解，得到碱性缓冲物，可减少淀粉的水解，得到大不列颠胶大不列颠胶，其溶液，其溶液冷却时粘度下降很快，有较好的胶体性质。冷却时粘度下降很快，有较好的胶体性质。225.3 淀粉的改性及应用淀粉糊化首先要淀粉糊化首先要破坏淀粉团粒结构破坏淀粉团粒结构，导致团粒润胀导致团粒润胀，使淀粉，使淀粉分子进行水合和溶解。分子进行水合和溶解。糊化方式糊化方式J间接加热法间接加热法：最基本的淀粉糊化方式，需要加入大量的水，：最基本的淀粉糊化方式，需要加入大量的水，并经过蒸煮烘烤等传统加热处理实现糊化。其实质是淀粉和并经过蒸煮烘烤等传统加热处理实现糊化。其实质是淀粉和水构成的悬浮液在受热的情况下发生一定的物理化学变化。水构成的悬浮液在受热的情况下发生一定的物理化学变化。J通电加热法通电加热法：其特点是升温速率快，加热均匀，无传热面，：其特点是升温速率快，加热均匀，无传热面，也没有传热面的污染问题，热效率高（也没有传热面的污染问题，热效率高（90%以上），易于连以上），易于连续操作，能够在较短时间内实现淀粉完全糊化。续操作，能够在较短时间内实现淀粉完全糊化。J高压糊化高压糊化：指淀粉：指淀粉-水悬浮液在较高的压力下发生糊化。高压水悬浮液在较高的压力下发生糊化。高压糊化的优点在于节省能源。糊化的优点在于节省能源。235.3 淀粉的改性及应用糊精的性质及应用颗粒结构颗粒结构：仍保留原淀粉的颗粒结构，但较高转化度的糊精：仍保留原淀粉的颗粒结构，但较高转化度的糊精具有明显的结构弱点及外层剥落现象。具有明显的结构弱点及外层剥落现象。色泽色泽：具有一定的颜色。：具有一定的颜色。溶解度溶解度：白糊精（：白糊精（60%95%），黄糊精（），黄糊精（100%），大不列），大不列颠胶的溶解度取决于其转化度，最大可达颠胶的溶解度取决于其转化度，最大可达100%。黏度及成膜性黏度及成膜性：黏度较低，在水中具有更高的固含量，从而：黏度较低，在水中具有更高的固含量，从而更易成膜并具有更好的粘接能力。更易成膜并具有更好的粘接能力。溶液稳定性溶液稳定性：黄糊精：黄糊精大不列颠大不列颠白糊精。添加硼砂或烧碱有白糊精。添加硼砂或烧碱有助于增加糊精的稳定性。助于增加糊精的稳定性。应用：应用：食品食品、医药、化工、医药、化工、水产饲料水产饲料、石油钻探、铸造、石油钻探、铸造、纺纺织织、造纸、造纸 245.3 淀粉的改性及应用 B、氧化改性氧化淀粉：一系列经各种不同的氧化淀粉：一系列经各种不同的氧化剂处理氧化剂处理后所形成的变后所形成的变性淀粉。性淀粉。反应机理：淀粉分子反应机理：淀粉分子D-葡萄糖残基在氧化剂作用下，葡萄葡萄糖残基在氧化剂作用下，葡萄糖单元上糖单元上C6位上的位上的伯羟基伯羟基，C2、C3位上的位上的仲羟基仲羟基氧化氧化成成醛醛基或羧基基或羧基。由于。由于C6位上的伯羟基比较活泼，其被氧化的几位上的伯羟基比较活泼，其被氧化的几率远大于率远大于C2、C3位上的仲羟基。在偏碱性介质中，随着氧位上的仲羟基。在偏碱性介质中，随着氧化过程的进行，反应过程中间形成的醛基可进一步氧化成化过程的进行，反应过程中间形成的醛基可进一步氧化成羧基。羧基。羧基的存在，使得氧化淀粉比原淀粉的粘合性大大提高，羧基的存在，使得氧化淀粉比原淀粉的粘合性大大提高，同时由于羧基体积较大，阻碍了分子间氢键的形成，从而同时由于羧基体积较大，阻碍了分子间氢键的形成，从而使得氧化淀粉具有易糊化、粘度低、凝沉性弱、成膜性好、使得氧化淀粉具有易糊化、粘度低、凝沉性弱、成膜性好、膜的透明度高及强度高等特点。膜的透明度高及强度高等特点。255.3 淀粉的改性及应用氧化剂氧化剂z酸性介质氧化剂：硝酸、铬酸、酸性介质氧化剂：硝酸、铬酸、高锰酸钾高锰酸钾、过氧化氢过氧化氢、卤、卤氧酸、过氧醋酸、高碘酸、臭氧等氧酸、过氧醋酸、高碘酸、臭氧等z碱性介质氧化剂：碱性介质氧化剂：碱性次氯酸盐碱性次氯酸盐、碱性高锰酸钾、碱性过、碱性高锰酸钾、碱性过氧化氢、碱性过硫酸盐氧化氢、碱性过硫酸盐z中性介质氧化剂：溴、碘中性介质氧化剂：溴、碘 制备工艺：湿法（制备工艺：湿法（NaClO）、干法（）、干法（H2O2）265.3 淀粉的改性及应用 NaClO次次氯氯酸酸钠钠-非非选择选择性性强强氧化氧化剂剂，其容易渗透到淀粉，其容易渗透到淀粉颗颗粒的粒的深深处处，在淀粉的低，在淀粉的低结结晶区晶区发发生氧化作用，并使分子断生氧化作用，并使分子断链链，从而引起淀粉分子的解聚。从而引起淀粉分子的解聚。氧化方式氧化方式将直将直链链淀粉与支淀粉与支链链淀粉分子中的淀粉分子中的还还原性原性醛醛基氧化成基氧化成羧羧基。基。天然淀粉中天然淀粉中醛醛基含量很少，但由于水解和氧化断裂的基含量很少，但由于水解和氧化断裂的发发生，生，会形成附加的会形成附加的醛醛基，新生成的基，新生成的醛醛基会立即被氧化成基会立即被氧化成羧羧基；基；C6碳原子上的伯碳原子上的伯羟羟基被氧化成基被氧化成羧羧基，生成糖基，生成糖醛醛酸酸链链；C2、C3及及C4碳原子上的仲碳原子上的仲羟羟基被氧化成基被氧化成酮酮基；基；乙二醇基被氧化成乙二醇基被氧化成醛醛基，然后再氧化成基，然后再氧化成羧羧基。基。275.3 淀粉的改性及应用成品成品NaClO稀稀NaOHNa2SO3HCl淀粉浆乳淀粉浆乳氧化氧化中和中和洗涤洗涤干燥干燥湿法生产氧化淀粉的工艺流程湿法生产氧化淀粉的工艺流程 成品成品30%H2O2和少量蒸馏水和少量蒸馏水NaOH粉末粉末原淀粉原淀粉活化活化混合均匀混合均匀氧化反应氧化反应过筛过筛包装包装干法生产氧化淀粉的工艺流程干法生产氧化淀粉的工艺流程 285.3 淀粉的改性及应用氧化淀粉的应用纺织工业：上浆剂纺织工业：上浆剂造纸工业：湿部添加剂、纸页表面施胶剂、涂布纸胶粘剂造纸工业：湿部添加剂、纸页表面施胶剂、涂布纸胶粘剂 包装行业：瓦楞纸箱粘合剂包装行业：瓦楞纸箱粘合剂 食品工业：胶冻、软糖食品食品工业：胶冻、软糖食品建筑材料工业：糊墙纸、绝缘材料、墙板材料及音响贴纸建筑材料工业：糊墙纸、绝缘材料、墙板材料及音响贴纸的胶浆料、粘合剂、胶粘材料的胶浆料、粘合剂、胶粘材料 医药工业：双醛淀粉医药工业：双醛淀粉(高碘酸氧化高碘酸氧化)295.3 淀粉的改性及应用 C、酯化改性淀粉酯淀粉酯：由淀粉分子上的：由淀粉分子上的羟基羟基与与无机酸或有机酸无机酸或有机酸反应而生反应而生成的淀粉衍生物，也称酯化淀粉。成的淀粉衍生物，也称酯化淀粉。淀粉无机酸酯淀粉无机酸酯：淀粉磷酸酯、淀粉硝酸酯：淀粉磷酸酯、淀粉硝酸酯(炸药炸药)、淀粉硫、淀粉硫酸酯酸酯(医药工业，血液代用品、治疗肠溃疡医药工业，血液代用品、治疗肠溃疡)淀粉有机酸酯淀粉有机酸酯：淀粉醋酸酯：淀粉醋酸酯淀粉黄原酸酯淀粉黄原酸酯305.3 淀粉的改性及应用淀粉磷酸酯1）与无机磷酸盐反应）与无机磷酸盐反应正磷酸盐（正磷酸盐（NaH2PO4、Na2HPO4）315.3 淀粉的改性及应用三聚磷酸盐（三聚磷酸盐（Na5P3O10）三偏磷酸钠三偏磷酸钠(NaPO3)3：生成以磷酸盐为交联剂的交联淀粉：生成以磷酸盐为交联剂的交联淀粉325.3 淀粉的改性及应用2）与含氮物质及磷酸盐反应）与含氮物质及磷酸盐反应加入水溶性有机胺类含氮物质（如尿素）可明显改进产品加入水溶性有机胺类含氮物质（如尿素）可明显改进产品性能、外观，提高反应效率。尿素与淀粉反应生成氨基甲性能、外观，提高反应效率。尿素与淀粉反应生成氨基甲酸酯衍生物。常作为淀粉与磷酸酯化剂反应的催化剂使用。酸酯衍生物。常作为淀粉与磷酸酯化剂反应的催化剂使用。3）与有机含磷试剂反应）与有机含磷试剂反应常用的有机磷试剂：常用的有机磷试剂：水杨基磷酸酯水杨基磷酸酯、烷基磷酸酯、烷基焦、烷基磷酸酯、烷基焦磷酸酯、磷酸酯、-氰乙基氰乙基磷酸酯、磷酸酯、N-苯苯酰胺基磷酸。酰胺基磷酸。335.3 淀粉的改性及应用淀粉磷酸酯的应用造纸工业造纸工业：通过造纸明矾（硫酸铝）的：通过造纸明矾（硫酸铝）的“架桥架桥”作用而用作用而用于吸附纸浆纤维和造纸填料，从而起到助留、助滤和纸张于吸附纸浆纤维和造纸填料，从而起到助留、助滤和纸张增强的作用。增强的作用。纺织工业纺织工业：用于上浆和织物整理，浆膜柔软，对纤维的黏：用于上浆和织物整理，浆膜柔软，对纤维的黏附性明显增强。附性明显增强。制药工业制药工业：可提高前列腺素的热稳定性，可作为药物填充：可提高前列腺素的热稳定性，可作为药物填充剂；增塑后的淀粉磷酸酯薄膜可用于皮肤创口修复，可减剂；增塑后的淀粉磷酸酯薄膜可用于皮肤创口修复，可减少感染，促进组织愈合、生长。少感染，促进组织愈合、生长。食品工业食品工业：乳化稳定剂及食品增稠剂。：乳化稳定剂及食品增稠剂。345.3 淀粉的改性及应用淀粉醋酸酯低取代度产品：具有比天然淀粉更高的胶体分散能力及黏低取代度产品：具有比天然淀粉更高的胶体分散能力及黏度稳定性。随取代度的增加，糊化温度降低度稳定性。随取代度的增加，糊化温度降低-纸张表面施纸张表面施胶剂、糖果包装材料、纺织品上浆。胶剂、糖果包装材料、纺织品上浆。高取代度产品：有机溶剂中高取代度产品：有机溶剂中“活化活化”-破坏淀粉颗粒的氢破坏淀粉颗粒的氢键（吡啶）键（吡啶）-电气绝缘纸、印刷电路层压板、绝缘带电气绝缘纸、印刷电路层压板、绝缘带355.3 淀粉的改性及应用淀粉黄原酸酯二硫化碳（二硫化碳（CS2）：黄原酸（）：黄原酸（HO-CS-SH）的酸酐）的酸酐稳定性差稳定性差365.3 淀粉的改性及应用淀粉黄原酸酯应用用于环境保护、橡胶、造纸、农药、塑料等领域。如废水处用于环境保护、橡胶、造纸、农药、塑料等领域。如废水处理、橡胶增强、造纸添加剂、农药缓释、可降解塑料等。理、橡胶增强、造纸添加剂、农药缓释、可降解塑料等。375.3 淀粉的改性及应用D、醚化改性非离子型淀粉醚非离子型淀粉醚：羟烷基淀粉醚：羟烷基淀粉醚离子型淀粉醚离子型淀粉醚阳离子淀粉醚阳离子淀粉醚：叔胺烷基淀粉醚、季铵烷基淀粉醚：叔胺烷基淀粉醚、季铵烷基淀粉醚阴离子淀粉醚阴离子淀粉醚：羧甲基淀粉：羧甲基淀粉385.3 淀粉的改性及应用羟烷基淀粉醚由环氧烷化合物与淀粉反应制得。如羟乙基淀粉、羟丙基由环氧烷化合物与淀粉反应制得。如羟乙基淀粉、羟丙基淀粉。淀粉。性质：非离子性，有较强的抗盐、抗硬水性能，较高的黏性质：非离子性，有较强的抗盐、抗硬水性能，较高的黏度稳定性，良好的成膜性。度稳定性，良好的成膜性。应用：食品工业的增稠剂、纸张的施胶剂、纺织品的上浆、应用：食品工业的增稠剂、纸张的施胶剂、纺织品的上浆、洗涤产品的污垢悬浮剂、建筑材料淀粉胶、涂料及化妆品洗涤产品的污垢悬浮剂、建筑材料淀粉胶、涂料及化妆品的凝胶剂、临床上的血浆代用品的凝胶剂、临床上的血浆代用品395.3 淀粉的改性及应用阳离子淀粉醚由淀粉与阳离子化剂进行醚化反应而制得。常用的醚化剂由淀粉与阳离子化剂进行醚化反应而制得。常用的醚化剂是季铵氯化物，如是季铵氯化物，如3-氯氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、羟丙基三甲基氯化铵、2,3-环氧丙环氧丙基三甲基氯化铵。基三甲基氯化铵。性质及应用：较好的糊稳定性、冷水溶解性、成膜性和透性质及应用：较好的糊稳定性、冷水溶解性、成膜性和透明度，对带负电荷的物质有吸附能力。用于造纸助剂、纺明度，对带负电荷的物质有吸附能力。用于造纸助剂、纺织浆料、水处理的絮凝剂以及石油钻井的泥浆处理剂。织浆料、水处理的絮凝剂以及石油钻井的泥浆处理剂。405.3 淀粉的改性及应用阴离子淀粉醚-羧甲基淀粉羧甲基淀粉 由淀粉与阴离子化剂进行醚化反应而制得。常用的醚化由淀粉与阴离子化剂进行醚化反应而制得。常用的醚化剂是一氯醋酸。剂是一氯醋酸。羧甲基淀粉（简称羧甲基淀粉（简称CMS）是工业上产量最大的淀粉醚。）是工业上产量最大的淀粉醚。外观为白色或微黄色无定型不结块的淀粉状粉末，无臭、外观为白色或微黄色无定型不结块的淀粉状粉末，无臭、无味、无毒，常温下溶于水形成透明黏性液体。无味、无毒，常温下溶于水形成透明黏性液体。工业上制备羧甲基淀粉的工艺按所采用的溶剂种类及多工业上制备羧甲基淀粉的工艺按所采用的溶剂种类及多少，可分为干法、半干法、湿法和溶剂法等四种。少，可分为干法、半干法、湿法和溶剂法等四种。415.3 淀粉的改性及应用羧甲基淀粉的应用石油开采业石油开采业：具有优异的降失水性、抗盐性能和一定的抗钙能力，：具有优异的降失水性、抗盐性能和一定的抗钙能力，可耐可耐130的高温，用于石油钻井泥浆中的降失水剂，可保护油层的高温，用于石油钻井泥浆中的降失水剂，可保护油层不受泥浆的污染，而且具有可携带钻屑及促进泥浆致密的作用。不受泥浆的污染，而且具有可携带钻屑及促进泥浆致密的作用。纺织印染业纺织印染业：上浆、印染黏合以及后整理加工的理想浆料，它的黏：上浆、印染黏合以及后整理加工的理想浆料，它的黏度高、黏力强、成膜性好、浆膜柔韧、浆液渗透性强，能增强纤维度高、黏力强、成膜性好、浆膜柔韧、浆液渗透性强，能增强纤维间的黏合力，适合于织机高速化和织物高档化的要求。间的黏合力，适合于织机高速化和织物高档化的要求。洗涤与日用化学工业洗涤与日用化学工业：用于配制面膜、洗发染发剂、发胶、除臭复：用于配制面膜、洗发染发剂、发胶、除臭复合皂粉等，也可应用于洗涤剂、清洁剂、涂料黏合剂、灭火剂、固合皂粉等，也可应用于洗涤剂、清洁剂、涂料黏合剂、灭火剂、固态空气清新剂以及印刷业的印墨。态空气清新剂以及印刷业的印墨。食品业食品业：食品乳化、增稠的天然添加剂、食品质量改良剂及稳定剂。：食品乳化、增稠的天然添加剂、食品质量改良剂及稳定剂。医药业医药业：用于药物的乳化剂及悬浮剂、血浆体积扩充剂、滋补型制：用于药物的乳化剂及悬浮剂、血浆体积扩充剂、滋补型制剂的增调剂和口服悬浮剂的药物分散剂及糖浆、胶囊、药丸、片剂、剂的增调剂和口服悬浮剂的药物分散剂及糖浆、胶囊、药丸、片剂、内血管给药媒剂及分离剂等。内血管给药媒剂及分离剂等。水处理工业水处理工业：吸附重金属离子，可再生重复使用，用于废水处理。：吸附重金属离子，可再生重复使用，用于废水处理。425.3 淀粉的改性及应用（3）淀粉的接枝改性接枝方法：接枝方法：自由基引发自由基引发、阴离子引发、偶联反应等。、阴离子引发、偶联反应等。自由基引发：首先在淀粉链上产生自由基，然后同单体反自由基引发：首先在淀粉链上产生自由基，然后同单体反应生成接枝共聚物。包括应生成接枝共聚物。包括化学引发化学引发、辐射引发辐射引发及及机械方法机械方法引发引发。化学引发：铈引发体系化学引发：铈引发体系Ce4+过氧化氢体系过氧化氢体系H2O2-Fe2+臭氧臭氧-氧体系氧体系 高锰酸钾体系高锰酸钾体系KMnO4-酸（草酸、柠檬酸）酸（草酸、柠檬酸）过渡金属乙酰丙酮配合物过渡金属乙酰丙酮配合物435.3 淀粉的改性及应用高吸水性接枝淀粉高吸水性接枝淀粉-淀粉接枝丙烯腈共聚物淀粉接枝丙烯腈共聚物445.3 淀粉的改性及应用淀粉接枝共聚物的应用吸水剂：农业领域吸水剂：农业领域-提高种子的发芽率；保持土壤的水提高种子的发芽率；保持土壤的水分含量和通气性，提高农作物的产量；食品工业上分含量和通气性，提高农作物的产量；食品工业上-食食品保鲜；医疗卫生领域品保鲜；医疗卫生领域-婴儿纸尿布以及妇女卫生用品婴儿纸尿布以及妇女卫生用品等、医治皮肤创伤。等、医治皮肤创伤。絮凝剂：用于印染废水、造纸废水以及其他工业废水中去絮凝剂：用于印染废水、造纸废水以及其他工业废水中去除重金属离子除重金属离子。可降解塑料：淀粉接枝物与其他高聚物材料共混制备生物可降解塑料：淀粉接枝物与其他高聚物材料共混制备生物降解塑料，用于农用薄膜、包装材料。降解塑料，用于农用薄膜、包装材料。医药制剂：药物缓释、抑制血浆蛋白质和血小板的粘着等。医药制剂：药物缓释、抑制血浆蛋白质和血小板的粘着等。455.3 淀粉的改性及应用（4）淀粉的交联淀粉分子葡萄糖基环淀粉分子葡萄糖基环C6上的伯醇基和上的伯醇基和C2、C3上的仲醇基化上的仲醇基化学活性较高，通过与含有多官能团化合物的交联反应，使学活性较高，通过与含有多官能团化合物的交联反应，使两个或多个淀粉分子联结在一起而形成的淀粉衍生物。两个或多个淀粉分子联结在一起而形成的淀粉衍生物。醛类交联、环氧氯丙烷交联醛类交联、环氧氯丙烷交联-醚化醚化卤氧磷交联、三偏磷酸钠交联卤氧磷交联、三偏磷酸钠交联-酯化酯化465.3 淀粉的改性及应用淀粉的交联475.3 淀粉的改性及应用交联淀粉的应用应用基础应用基础：随着交联度增加，交联淀粉的糊化温度升高，：随着交联度增加，交联淀粉的糊化温度升高，甚至在沸水中也不溶解。甚至在沸水中也不溶解。造纸工业造纸工业：内施胶剂（环氧氯丙烷交联淀粉）：内施胶剂（环氧氯丙烷交联淀粉）纺织工业纺织工业：棉纱上浆料（甲醛交联淀粉）：棉纱上浆料（甲醛交联淀粉）医药业医药业：制成淀粉微球，作为药物载体；手术手套的润滑：制成淀粉微球，作为药物载体；手术手套的润滑剂等。剂等。食品工业食品工业：增稠剂：增稠剂其他其他：爽身粉、钻井泥浆处理剂、水处理剂、印刷油墨、：爽身粉、钻井泥浆处理剂、水处理剂、印刷油墨、电解质保留剂等。电解质保留剂等。485.4 淀粉基材料及应用（1）淀粉基材料淀粉基塑料淀粉基塑料：降解塑料的一大类。指其组成中含有淀粉或：降解塑料的一大类。指其组成中含有淀粉或者衍生物的塑料。就其降解程度而言，分为不完全降解型者衍生物的塑料。就其降解程度而言，分为不完全降解型和完全降解型两种。和完全降解型两种。不完全降解型降解塑料不完全降解型降解塑料：淀粉聚乙烯塑料：淀粉聚乙烯塑料-高分子共混。高分子共混。为解决相容性差的问题，需要对淀粉进行处理或改性，或为解决相容性差的问题，需要对淀粉进行处理或改性，或者使用者使用“互容剂互容剂”。完全降解型降解塑料完全降解型降解塑料：淀粉与生物质材料的共混、淀粉与：淀粉与生物质材料的共混、淀粉与聚乙烯醇的共混、全淀粉塑料（热塑性淀粉塑料）聚乙烯醇的共混、全淀粉塑料（热塑性淀粉塑料）495.4 淀粉基材料及应用（2）全淀粉材料（热塑性淀粉塑料）淀粉存在着很强的淀粉存在着很强的分子内和分子间氢键分子内和分子间氢键，导致其玻璃化温度，导致其玻璃化温度和熔融温度都高于其分解温度，从而不能直接进行热塑加工。和熔融温度都高于其分解温度，从而不能直接进行热塑加工。加入一定量的加入一定量的增塑剂增塑剂可以消弱淀粉分子中的氢键作用，大大可以消弱淀粉分子中的氢键作用，大大降低其玻璃化温度和熔融温度降低其玻璃化温度和熔融温度，由此实现淀粉的热塑加工。，由此实现淀粉的热塑加工。例如：土豆淀粉在甘油和水作增塑剂时，通过反应挤出得到例如：土豆淀粉在甘油和水作增塑剂时，通过反应挤出得到热塑性淀粉材料。当试样的含水量少于热塑性淀粉材料。当试样的含水量少于9%时，该淀粉材料呈时，该淀粉材料呈玻璃态，其弹性模量为玻璃态，其弹性模量为4001000MPa；当试样的含水量为；当试样的含水量为9%15%时，材料表现出良好的韧性和高的断裂伸长率；随时，材料表现出良好的韧性和高的断裂伸长率；随着含水量的进一步增加，该材料的强度和伸长率则明显降低。着含水量的进一步增加，该材料的强度和伸长率则明显降低。除了除了水水、甘油甘油，可以用作淀粉的增塑剂还有，可以用作淀粉的增塑剂还有山梨醇山梨醇、乳酸钠乳酸钠、尿素尿素、乙二醇乙二醇、二甘醇二甘醇、聚乙二醇聚乙二醇以及以及丙三醇乙二酯丙三醇乙二酯等。不等。不同的增塑剂对淀粉的增塑效果不同。同的增塑剂对淀粉的增塑效果不同。505.4 淀粉基材料及应用（3）共混淀粉材料淀粉与聚烯烃的共混淀粉与聚烯烃的共混 淀粉与天然高分子的共混：纤维素、木质素、蛋白质等淀粉与天然高分子的共混：纤维素、木质素、蛋白质等 淀粉与可降解合成高分子的共混：聚己内酯、聚乳酸等淀粉与可降解合成高分子的共混：聚己内酯、聚乳酸等淀粉基泡沫材料淀粉基泡沫材料 v相容剂相容剂51思考题简述淀粉的化学结构。什么是直链淀粉和支链淀粉，如何鉴别和分离？淀粉有哪些主要的改性方法。举例说明淀粉基材料的制备及应用。52课堂测试课堂测试利用目前所学知识，举例说明利用哪利用目前所学知识，举例说明利用哪些方法可以制备可降解塑料？些方法可以制备可降解塑料？53