江南大学学士学位论文
粉的结晶生长环和无定形生长环
[5]
.支链淀粉的链长决定了淀粉晶体的多态性.因此,淀粉
晶体分为 A 型、B 型和 C 型淀粉.
A 型淀粉由含有 23-29 个葡萄糖单元的支链淀粉构成.支链淀粉的氢键作用形成了外部
的双螺旋结构.支链淀粉外部直链和直链淀粉形成氢键,这种作用使部分直链淀粉存在于
A 型淀粉中.这种结构广泛存在于谷类作物.B 型淀粉由含有 30-44 个葡萄糖单元的支链淀
粉构成.马铃薯和香蕉淀粉属于 B 型淀粉.C 型淀粉由含有 26-29 个葡萄糖单元的支链淀粉
和 A 型、B 型淀粉混合构成.豆类中含有 C 型结构淀粉
[6]
.无定形区域主要是直链淀粉,结
晶区域主要是支链淀粉.
1.2 纳米淀粉的概述
淀粉是多羟基聚合物,每个葡萄糖结构单元都含有三个羟基,形成强分子内核分子
间氢键.与此同时,淀粉中结晶区和无定形区构成淀粉颗粒的内部结构.不同植物来源的淀
粉颗粒大小各不相同,其中大米淀粉颗粒粒径 2-8 微米,玉米淀粉 5-25 微米,小麦淀粉
2-45 微米,马铃薯淀粉 15-100 微米,高粱淀粉 5-25 微米.淀粉颗粒比较大且柔韧性差,加
工比较困难,限制了其广泛应用.因此,随着纳米技术的发展,将天然淀粉制成淀粉纳米
晶(starch nanocrystals)和淀粉纳米颗粒(starch nanoparticles)已成为一种趋势.
1.2.1 淀粉纳米晶(starch nanocrystals)的制备方法
淀粉中的片层结构经过硫酸或盐酸水解作用可以制备成淀粉纳米晶.经过酸水解,淀
粉颗粒内部的无定形区域溶解,难以水解的片状结构被保留形成晶体.在淀粉纳米晶的提
取过程中,酸的种类、酸的浓度、温度和时间都会影响淀粉纳米晶的尺寸和产量.盐酸曾
广泛应用于制备淀粉纳米粒,但由于水解时间长(40 天)、纳米颗粒产率过低(0.5%),近年
来逐渐被硫酸取代.段彬等
[7]
通过硫酸酸解蜡质玉米支链淀粉制备淀粉纳米晶粒,并对其
颗粒微观形态以及结晶性进行了表征.酸解 6 天后,得到尺寸在 40-100nm 之间、结晶度为
62.97%的淀粉纳米晶粒,产率为 24.1%(质量分数).Hélène Angellier 等
[8]
通过优化酸解条件
制备淀粉纳米晶粒,将产量提高到了 15%(质量分数)左右,并且将其应用到增强天然
橡胶、热塑性淀粉和聚乳酸之中制备纳米复合材料.Namazi H 等用硫酸酸水解糯玉米淀粉
5 天,得到了长 70-100nm 的淀粉晶
[9]
.张文英等
[10]
通过磷酸酸解的方法制备了粒径在 50-
100 nm 的淀粉纳米晶,并与天然胶乳共混沉淀,制备了淀粉纳米晶/天然橡胶纳米复合材
料.Jean-Luc Putaux 等
[11]
在盐酸催化体系中用 40 天左右的水解时间制得了产量大约为 0.5%
(质量分数)的淀粉纳米晶粒.为了进一步缩短淀粉纳米粒的制备时间,LeCorre 等
[12]
对酸
处理法进行改进,即在对蜡质玉米淀粉颗粒进行酸处理前先用淀粉酶进行预处理,这一
改进可有效地将淀粉纳米粒制备时间从 6 天缩短至 45 小时.
酸水解法制备淀粉纳米粒的工序相对来说比较简单,但是缺点是制备时间普遍较长,
而且由于只保留淀粉颗粒的结晶区域,使得淀粉纳米晶的产率过低.此外,较高的酸浓度
对反应设备的要求也提高了.