李庭龙;韦金峦;刘振楷;何日梅;蓝平
【摘 要】原淀粉具有在低温下易发生凝沉、不溶于冷水、成膜性差等缺点,经过变性处理后可提高其品质.文章综述了近年来国内外的物理方法(如超高压处理、微波处理、超声波处理、电离放射处理、热液处理、球磨法处理等)对淀粉改性的作用机理以及对淀粉理化性质、结构的影响并展望了物理改性淀粉的研究方向,最终为提高以及强化淀粉性能提供重要的理论依据. 【期刊名称】《广西民族大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2015(021)002
【总页数】4页(P90-93)
【关键词】物理改性;淀粉;进展
【作 者】李庭龙;韦金峦;刘振楷;何日梅;蓝平
无动力风球【作者单位】广西民族大学化学化工学院,广西南宁 530006;广西民族大学广西高校化学与生物转化过程新技术重点实验室,广西南宁 530006
【正文语种】中 文
【中图分类】TS23
淀粉是一种来源丰富、价格低廉、可再生、易降解的天然多糖，通式是（C6H10O5）n.其主要的活性基团分别为C－6位上的伯醇羟基和C－2、C－3位上的仲醇羟基.淀粉颗粒内部具有结晶区和非结晶区，部分羟基被包埋在分子结晶区内，导致其活性不高.通过改性可以降低淀粉结晶度，获得更佳性能，如低黏度，高黏着力，良好保水性，高糊化温度，良好柔软性等，能在食品、造纸、化工、纺织和医药等领域得到广泛应用. 目前，国内外制备变性淀粉的方法主要有物理、化学、生物和复合改性法，物理改性法主要利用热、机械力、电场、磁场等物理场作用于淀粉，不会引入新的化学试剂，安全性较高，对环境污染小.由于制备过程绿环保，受到了广泛的关注，成为国内外学者的研究热点之一.
文章综述了近年来国内外淀粉物理改性的研究进展，详细介绍了超高压处理、微波处理、超声波处理、电离放射处理、热液处理、球磨法处理等手段[1－5]作用于淀粉的影响，以及改性淀粉的制备及性质变化，为开发及提高淀粉性能提供重要依据.
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超高压技术利用加在液体中的100～1000MPa的压力（一般为静水压），通过介质传递，对密封在高压容器内的物料在较低温或常温下进行加压处理.超高压处理时给予物料的能量相对较低，一般只破坏生物大分子中的非共价键，如离子键、氢键和疏水键，而对共价键无影响.淀粉在水中的溶解度随着处理压力的升高显著增加.
夏远景[6]研究了各类淀粉在超高压处理下性能的改变，小麦原淀粉溶解度为10.2mg/ml，压力增至500MPa后，样品溶解度增至14.0mg/ml，增幅为37.3%.溶液透明度也由4.9%升至9.2%，增幅达到87.8%，淀粉溶解度与溶液的透明度随处理压力的升高而显著增加.Guo等[7]在100～600MPa的高压条件下处理莲子淀粉，使用偏振光显微镜观察，发现淀粉偏光十字部分消失；并采用13CCP/MAS NMR进行检测，结果表明：淀粉结晶度随着压力的升高有所降低.
微波是指频率为300MHz～300GHz的电磁波[8].因其节能、高效等特殊的加热性能，微波
已开始作为一种方便、快捷的加热能源广泛应用于食品、化工等行业中.
罗志刚等[9]采用微波辐射处理水分含量30%的小麦淀粉，结果表明：微波辐射处理使淀粉颗粒表面出现小孔，增强了对应X射线衍射峰的强度，降低了膨胀度、溶解度、析水率以及焓值.蓝平等[10]利用微波辐射对木薯淀粉颗粒进行处理，结果表明：微波作用有效破坏了淀粉的结晶结构，使颗粒表面与反应试剂的接触面积增多，从而提高了反应活性.Szepes等[11]用微波作用于马铃薯和玉米淀粉，并观察其各项性能的变化.结果表明，微波作用降低了淀粉的表面吉布斯自由能变，使淀粉十字部分消失.
超声波是频率超过20KHz的声波，其方向性好，穿透能力强.超声波处理主要是利用它的功率特性和空化作用，改变或者加速改变物质的某些物理、化学、生物特性或状态.
李冬雪[12]研究了超声波对木薯淀粉晶态的影响，结果显示：木薯淀粉颗粒偏光十字特征减弱或部分消失，其结晶结构有所减弱.陈海明等[13]研究超声波对玉米淀粉分子结构的影响.结果表明：淀粉水解率随着超声波时间延长逐渐增加，支链分子量显著降低.赵奕铃等[14]考察了超声波对木薯淀粉理化性质及结构的影响.结果表明：超声处理使淀粉表观黏度迅速下降，凝沉性增强，剪切稀化变弱.
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由此可见，超声波作用使淀粉颗粒表面出现凹陷和断裂，但并没有改变淀粉原有分子基团；此外，超声波破坏了淀粉结晶结构，引起结晶度下降；再者，经过超声波处理后的淀粉分子发生降解，淀粉链断裂，直链淀粉含量增加，聚合度降低，淀粉糊化温度升高.
电离放射线是电场、磁场随时间变化而引起空间传播的波动形成的高频率、高能量辐射线，辐射线有电磁放射线（X射线、γ射线）和粒子射线（高速电子束），其中常见的为60Co－γ射线.辐射时能量以电磁波的形式穿透物体，物质中的分子吸收辐射能时，会激活成离子或产生自由基，直接或间接引起化学键的破裂，改变物质的结构.辐射化学中，被辐射物质的所有成分中均产生初始的离子化，没有分子与分子之间的转移反应，只有电子与能量的传递.
李猛等[15]以60Co－γ射线为辐射源，研究了0～1000kGy间不同辐照剂量对玉米淀粉物理和化学性质以及降解的影响.结果显示：辐射导致淀粉的聚合度下降，其溶解度、酸度随辐射剂量的增加而上升.宋岑[16]研究了60Co辐照对米粉及其淀粉性质的影响，结果发现：辐照改变了原淀粉颗粒状态，使其表面凹陷，一定程度上破坏了淀粉内部结构；粘度随辐射剂量的增加而降低，溶解随辐射剂量的增加而增大.
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辐射对淀粉的作用主要以两种方式进行：一是通过射线的辐射直接作用于淀粉分子；二是通过射线电离引发淀粉分子产生自由基，间接地对淀粉分子产生作用.作用的结果使淀粉分子的结构遭到破坏，从而改变其物理和化学性质[17].
热液处理按照处理时淀粉乳的水分含量及处理温度的不同一般分为常压糊化处理、韧化、湿热处理和压热处理.由于在处理过程中仅涉及水和热，不会对环境造成任何污染，因此，湿热处理改性淀粉技术是清洁生产和制造绿食品的一个重要手段.
谢碧霞等[18]采用湿热法处理橡实淀粉，并与原橡实淀粉进行对比，结果表明：经湿热处理后，淀粉黏度降低，且温度越高，降低幅度越.Gunaratne等[19]采用湿热法处理各项淀粉，探索其对淀粉、结晶度、分子量、凝胶化现象等各项性能的影响，结构表明：湿热处理过程使部分淀粉结晶结构被破坏，在无定形区分子链出现断裂、凝胶化温度升高.罗志刚等[20]研究了湿热处理对淀粉分子结构的影响，结果表明：湿热处理后淀粉的分子量降低，分散度减少，淀粉分子大小相对集中.
定量滤纸球磨微细化处理是一种机械力化学技术，能够对原料进行粉碎和混合处理，具有卓越的均质特性和良好的工作效率，广泛应用于矿物质微粉碎以及化工材料改性等.
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李雯雯等[21]研究了球磨处理对大米淀粉理化性质的影响，结果表明：球磨后的大米淀粉颗粒破坏，大米淀粉分子量以及黏度降低；冷水溶解性以及淀粉糊稳定性相对的提高.陈玲等[22]对绿豆淀粉进行机械球磨改性.结果表明：球磨后的绿豆淀粉粒度发生改变，其淀粉糊表观黏度下降.
除上述几种物理改性方法外，近年来常用的改性法还有挤压法，挤压是以集输送、混合、加热、加压和剪切等多项单元操作于一体的新技术，单螺杆挤出机和双螺杆挤出机是最常见的反应挤出设备.丁霄林等[23]用Creusot－LoireBC－45型同向旋转双螺杆挤出机加工玉米淀粉，结果表明：经过挤压，玉米淀粉被降解，其平均分子量降低，应力使淀粉聚合物中的部分糖苷键被裂解.
除了挤压法，还有超高压处理法[24]，超临界流体处理[25]，离子液体处理[26]等方法.
物理改性法为改性淀粉开辟了一条绿、环保的道路.改性淀粉是食品、医药、纺织制革等行业的原辅料，使用物理改性淀粉减少了部分化学原料的使用，提高了产品质量，降低了对环境的污染，具有广泛的应用前景.我国是淀粉生产大国，仅次于美国，但由于技术发展的限制，我国淀粉改性产品较为单一，销路不畅.因此，广大科研工作者应当利用我国原材
料资源丰富的优势，投入人力物力加大研究力度，以缩小与国外淀粉加工业科研技术的差距.
【相关文献】
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