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淀粉的结构与性质

发布日期:2015-06-26 14:56:06
淀粉的结构与性质
淀粉是由葡萄糖组成的多糖类碳水化合物,化学结构式为(C6HW〇5) ^用热水处 理,可将淀粉分为两种成分:一是可溶解的,称为直链淀粉;另一个不溶解,称为支链 淀粉。直链淀粉分子中脱水葡萄糖结构单元之间主要通过CKD- (1,4)糖苷键联结,如 图所示:
支链淀粉是指在其支链部分仍是由a-I> (1,4)糖苷键联结的,而在其分支位置则是由 a七6-糖苷键联结,如图所示:
上述结构决定了直链淀粉与支链淀粉具有不同的性质。淀粉高分子结构中具有许多羟 基,但淀粉颗粒却不溶于水,这是因为羟棊通过氢键连接在一起,这也是淀粉颗粒能够 在植物体内大量存在的重要原因。淀粉可与许多化学试剂发生反应,生成一系列淀粉衍 生物,这是化学法变性淀粉得以实观的根据所在,为淀粉的深加工提供了极大的可能性。
在淀粉所具有的固有特性的基础上,为改善淀粉的性能和扩大应用范围,利用物 理、化学或酶法处理,改变淀粉的天然性质,增加其某些功能性或引进新的特性,使其 更适合于一定应用的要求。这种经过二次加工,改变了性质的产品统称为变性淀粉。目 前,变性淀粉的品种、规格达两千多种,变性淀粉的分类一般是根据处理方式来进行。
(1)物理变性预糊化(a,化)淀粉、Y射线、超高频辐射处理淀粉、机械研 磨处理淀粉、湿热处理淀粉等,
(2)化学变性用各种化学试剂处理得到的变性淀粉。其中有两大类:一类是使
淀粉分子量下降,如酸解淀粉、氧化淀粉、焙烤糊精等;另一类是使淀粉分 子量增加,如交联淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、接枝淀粉等。
(3)酶法变性(生物改性)各种酶处理淀粉。如a、0、Y-环糊精、麦芽糊 精、直链淀粉等。
(4)复合变性釆用两种以上处理方法得到的变性淀粉。如氧化交联淀粉、交联 酯化淀粉等。釆用复合变性得到的变性淀粉具有两种变性淀粉的各自优点。
另外,变性淀粉还可按生产工艺路线进行分类,有干法(如磷酸酯淀粉、酸解淀 粉、阳离子淀粉、羧甲基淀粉等)、湿法、有机溶剂法(如羧基淀粉制备一般采用 乙醇作溶剂)、挤压法和滚筒千燥法(如天然淀粉或变性淀粉为原料生产预糊化淀 粉)等。
纤维素是最丰富的天然可再生性资源,植物每年通过光合作用,能生产出亿万吨的 纤维素,这是世界工业纤维素的唯一来源。棉花是植物纤维中最重要的纤维资源,在世 界范围内,木材不仅是造纸业的主要原料,也是纤维素化学工业的重要资源。但这并不 意味着只有植物界才有纤维素,实际上,动物界也有纤维素。例如,被囊纲(Tunicata class) 内有些海洋生物的外膜中就含有动物纤维素(tunicinh
就化学结构而言,纤维素是由许多(3-D-葡萄糖基通过1,4苷键连接起来的线形高 分子化合物,其英文名为“cellulose'它是AsndmePayen[i4]在1938年用木材经硝酸、 氢氧化铀溶液交替处理后,分离出一种均匀的化合物而首次定下来的;并且认为它是“细 胞的基本物质”,除此以外的物质,则认为是“结壳物质(incrustingmaterial)”。纤维素 的重复单元是纤维素二糖(ceUobiose),已证明,纤维素二糖的C1位上保持着半缩醒的 形式,有还原性,而在C4上留有一个自由羟基,说明纤维素二糖的葡萄糖酐间为(I-4) 苷键连接。
按照取代基的类型,纤维素醚可分为单一醚和混合醚,单一醚中只有一种类型的取 代基,如:甲基纤维素(MC)、乙基纤维素(EC)、羟甲基纤维素CHMC)、羟乙基纤 维素(HEC)、羟丙基纤维素(HPC)、羧纤维素(CMC)和氰以及纤维素(CEC)等, 混合醚中,纤维素分子链上可以有2种或2种以上的取代基,主要品种有:乙基羟乙基 纤维素(EHEC)、乙基甲基纤维素(EMC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、羟丙基甲基 纤维素(HPMC)、羟丁基甲基纤维素(HBMC)、羟丙基羟丁基纤维素(HPHBC)、羟 乙基羟甲基纤维素(HEHMC)羧甲基羟甲基纤维素(CMHMC)、羧甲基羟乙基纤维素
(CMHEC)、羧甲基羟丙基纤维素(CMHPC)、羧甲基羟丁基纤维素(CMHBC)、羧甲 基甲基纤维素(CMMC)和羧甲基乙基纤维素等。
按电离性可分为:①离子型醚,如CMC;②非离子型醚,如MC、HEC、HPMC 等:③离子型与非离子型混合醚,如CMHEC、CMHPC等。
按溶解性能可分为:①水溶性纤维素醚,如CMC、MC、HEC、HEMC、HPC、 HPMC等;②有机溶性纤维素醚,如EC、
纤维素醚类的许多重要性质确定了它们的用途,可概括如下:①溶液或有机溶液 的增稠作用;②悬浮或胶乳的稳定性;③保水性;④耦合作用;⑤保护胶体作用;⑥ 成膜性;⑦粘合性。另外一些特殊作用包括热凝胶作用、表面活性作用、泡沫稳定性、 触变性、离子活性和添加凝胶作用[15]。
目前应用比较多的有羧甲基纤维素(CMC)、乙基纤维素(EC)、羟乙基纤维素(HEC)等。
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