粮食问题研究  2022年02期 48-50   出版日期：2022-03-30   ISSN:1003-2576   CN:51-1058/F
物理改性法在淀粉酯生产研究中的应用现状及发展趋势



　　物理变性法是通过热力学、光学和电学方法改变淀粉原始形状、结构和特性的一种物理方法 [1] 。淀粉是一种热塑性强度低 、 功能弱 、 加工困难的高结晶材料，在分子内外具有较强的氢键。对复合材料和化合物进行热塑性处理是不可能的，因此这是一个单独的、困难的展示，由于淀粉分子具有较强的亲水性，气候变化对淀粉产品的性能有着显著影响。纯淀粉和泡沫塑料产品不能用于高湿度的水或空气中。长期以来，淀粉是 粮食 最 主要的 成分 ， 也是 重要 的 工业 原料 和可再生的自然资源，在轻纺、造纸、制药、胶粘剂等行业中，淀粉是一种重要的工业资源。锻造、石油开采等行业应用广泛。中长链脂肪酸淀粉酯是目前正在研究的最新和最先进的化学变化淀粉之一。由于其低粘度、高透明度、良好的疏水性、良好的乳化性、良好的熔融稳定性、良好的抗凝血特性和高生物抗性等特性，已成为变性淀粉工业的一个新热点。 但是，在现在的研究中，中长 链 脂肪酸淀粉酯主要是用化学方法合成的。 化学方法所要求的极端 pH值、高温、高压、高机械条件和有机溶剂的添加等严格条件不仅会造成环境污染和能源浪费，还会危害人体健康 ， 限制 了它的发展前景和 应用。 因此，研究合成长链脂肪酸淀粉酯生物的生成方法，生产纯天然、绿色介质、无污染的中长链脂肪酸改性淀粉，将会在食品、医药、精细化工等各个领域发挥显著成效。

　　一、 中长链脂肪酸淀粉酯的生产研究

　　添加中长链脂肪酸不仅可以改善淀粉的乳液粘度、冻融性能、沉淀稳定性，还可以带来更好的乳液 ( 67% - 98% )。 结果显示，琥珀酸淀粉和醋酸淀粉较琥珀酸二甲苯酯（ 47.2%）和醋酸淀粉（68.63%）有较好的乳品性能（92.36%）， 可以 合成中长期脂肪酸酯，作为一种新型安全的乳化剂和熔融稳定剂。 因此，由酶法合成的中长期脂肪酸淀粉酯在食品、医药、化妆品工业中广泛使用于新型、更安全的乳化剂和熔解安定剂 [2] 。

　　（ 一 ） 中长链脂肪酸的功能特性

　　含有中长链脂肪酸的油可以降低胆固醇，胆固醇和体脂减少，中链脂肪酸又称为中链食用油，以食用油和中链甘油三酯为主要原料，进行脂肪酶酯交换、蒸馏、水解等工艺，是一种新的食品原料，产生脱色和除臭剂。由此可见，中长链脂肪酸对我们人体的健康以及医疗具有显著作用， 因此 备受国内外研究学者的重视， 是 当下 研究的热点。

　　（ 二 ） 中长链脂肪酸淀粉酯的功能特性

　　酶催化法、熔融法、有机溶剂法和水媒法等是中长链脂肪酸淀粉酯的主要制造方法。熔融法非常迅速高效，能在高温和高压下的反应条件下直接对淀粉进行酯化工艺。但调节反应 ， 如反应温度和压力等条件非常困难。在有机溶剂法中，通常通过碱性催化剂的作用从惰性有机溶剂中生产脂肪酸淀粉酯作为反应介质。通过化学工艺操作在水 中合成 ， 最后再进行蒸发除水的这种方法称为水媒法， 此法虽然成本低，但是只适用于脂肪酸的一部分，所以有很大的限制。

　　在化学反应当中有些物质主要参与酯类合成的脂肪酸，如无水脂肪酸、乙烯、脂肪酸氯化物以及脂肪酸甲酯等。近阶段有研究表明，将硬脂酸甲酯与水解淀粉混合，在制备过程中经过两次添加其混合物后，产品的酯化程度明显提升。 Winkl等人通过与淀粉反应合成脂肪酸淀粉，利用二甲基氧化铝均匀分散脂肪酸乙烯。赵伟学等在制备大豆油脂肪酸甲酯的过程中，其主要原料为大豆色拉油，且在60℃的酯化反应条件下，通过氢氧化钠-丙醇溶液中酶解玉米淀粉，由此方法获得酯化淀粉。而Varavinit等人所用的原料为大米和木薯淀粉，应用硬脂酸为酯化剂，通过采用高温熔融法制备低取代度硬脂酸淀粉酯的方法来获取酯化淀粉。

　　（ 三 ） 改性淀粉的功能特性

　　改性淀粉及其产品是淀粉分子根据分子内的相互作用而形成的聚集体，确定了包括晶体结构、分子结构以及微区域结构在内的多尺度结构所对应的功能性质。 从 当今社会加工工艺的进展研究来看，目前最常见的淀粉改性方 化学改性法、物理改性法以及酶改性法等。 虽然 ， 酶改性法近几年受到研究人员的喜爱，但由于反应条件有限，目前只适合实验室制造，并没有达到广泛的生产。 物理法由于没有危害环境、效率高并且无化学物质残留的特征，所以使其成为了 当下 发展相对快的制备改性淀粉方法。

　　（ 四 ） 中长链脂肪酸淀粉酯的应用

　　中长锁脂肪酸淀粉酯是有着最新生理功能的改性淀粉，具有中长链脂肪酸的生理功能和淀粉的理化特性，因此受到关注。 化学改性法是目前企业最常用的制造方法，效率高，操作简单，但使用很多化学试剂对环境不好， 所以化学改性法不适用于广泛的生产。而酶改性法和物理改性法可以提高淀粉的质量，开拓淀粉应用空间，以适应工厂化生产需求，改性淀粉品种的增加和在各种领域的广泛使用，不仅给我们的生活和工作带来了便利，在此基础上，还大大拓宽了改性淀粉开发的前景。

　　二、 物理改性法

　　（ 一 ） 双螺杆挤出法合成中长链脂肪酸淀粉酯

　　双螺杆挤出法是机械压力和剪切力对淀粉分子的应用。在挤出过程中，淀粉分子从有序转变成无序 ， 通过气核的形成 ， 到膜口的膨胀 ， 再到气泡的生长以及气泡的崩溃等顺序。挤压会破坏淀粉的晶体结构，破坏淀粉颗粒的结构，破坏合成甘氨酸与分子之间的相互作用联系。在高温、高压和高压条件下，天然淀粉变成热塑性淀粉，这种反应过程是不可逆转的。 热塑性淀粉不仅解决了天然淀粉的高脆性和低韧性问题，而且作为可分解环境的新包装材料，是食品塑料包装材料的好替代品。
　
　　通过使用物理方法双螺杆挤出技术使中长链脂肪酸与淀粉形成复合物，再加入脂肪酶催化形成稳定的酯类物质。挤出法的目的是使中长链脂肪酸和淀粉结合在一起，避免在酶催化的过程中，酸与淀粉未接触。