贾伟灿等[29]先通过氧化剂对木薯淀粉进行糊化,增加了木薯淀粉分子中羧基的数量,增强了极性,然后在酸性条件下(PH=5)与乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷进行接枝反应制得有机硅接枝淀粉,再加入含有醋酸乙烯酯和丙烯酸等的混合预乳液,进一步接枝共聚,制得胶黏剂主剂,最后再加入各种助剂。改性完成的胶黏剂能够达到板材粘接的要求,且成本较市面同类替代品更低。张琪和常建民等[30]利用从生物质材料中提取出的价廉质优的生物油对淀粉胶黏剂进行改性,按照淀粉乳液40%(质量分数)、过硫酸2。5%、丙烯酰胺20%、生物油20%的配比制备出绿色环保的室内胶合板用胶,符合绿色环保理念与生物质循环利用预期,既达到了胶合强度又减少了对环境的污染,市场前景广阔。

    2 淀粉糊化的原理

淀粉的糊化指的是将淀粉和水的混合物加热升温至某一温度,普通淀粉溶液通常需要加热至90℃之上,在外界持续的搅拌下逐步变成均匀糊状的粘稠溶液[31]。日常家庭经常煮的米糊,就是淀粉糊化的一种典型代表,因为淀粉糊化之后,人体内的水解酶才能够高效地将其分解成单糖,使人体快速高效地吸收能量。

淀粉作为一种重要的生物高分子,结构上有直链淀粉和支链淀粉两种类型。 直链淀粉是呈现线性结构排列的多糖,支链淀粉则是高度支化的。本质上,淀粉是由交替的半结晶和无定形颗粒在同心的生长环域上合成的。半结晶结构域主要由支链淀粉构成,而非结晶部分则主要由直链淀粉构成。淀粉实际上是一种多羟基的高分子碳水化合物,是由许许多多D-葡萄糖分子共同聚合而成的多糖,淀粉分子之间由氢键缔合相互连接[32],故要想淀粉被糊化,就需要外界的能量把分子之间连接的氢键断开并把淀粉的晶体结构破坏,使之变成单分子,能量来源于外界加热和搅拌。直链状或支链状的单分子彼此相互牵扯,最终形成了稠状的糊化溶液。学界已经提出了几种淀粉糊化理论和模型,其中包括半合作理论、水合理论、微晶稳定系理论、序列相变和三阶段相变理论。但是,没有一种可以完全解释糊化机理。

    3 淀粉糊化的过程 

淀粉完成整个糊化过程必须经历三个阶段[33]:可逆吸水阶段、不可逆吸水阶段和颗粒解体阶段,以下将分别对每个段加以说明。

可逆吸水阶段:这是糊化的第一阶段。在室温条件下,淀粉与冷水混合后并不能使淀粉的性质发生改变。虽然搅拌后淀粉与冷水形成了悬浊液,但是一旦终止搅拌并静置一段时间,悬浮在水中的淀粉颗粒又将缓缓地再次下沉,最终与水形成明显的固液界面。在与水的接触过程中,虽然淀粉颗粒吸收水分而发生了略微的膨胀,但并没有改变淀粉颗粒内部的结晶结构,从而不能改变淀粉的性质。当处于该阶段的淀粉颗粒通过烘箱干燥去除吸收的水分后,能够回到最初的状态。

不可逆吸水阶段: 这是糊化的第二阶段。在这个阶段由于溶液开始吸热升温,开始有水分子渗入淀粉微粒的结晶结构中。温度上升后,淀粉分子间的某些化学键的稳定性开始降低,伴随温度的继续升高化学键开始陆续断裂开来。淀粉分子有序紧密的结晶结构逐步变成疏松无序的,导致水分子更容易进入这些区域,使得吸水量陡然增加。淀粉颗粒的体积因此发生了显著的膨胀,不像可逆吸水阶段一样,处于不可逆吸水阶段的淀粉颗粒即使经过干燥处理后,也不能恢复到最初的结构。

颗粒解体阶段:这是糊化的第三阶段。由于溶液还在吸热升温,所以经过第二阶段后,将很快进入第三阶。第三阶段中淀粉颗粒还将继续吸收水分,颗粒体积继续膨胀,当膨胀的体积达到极限后,淀粉微粒就将被破坏,里面的淀粉分子会向四周延展扩散,扩散出来的呈直链状或支链状的单个淀粉分子彼此相互牵扯,缠绕,最终形成了稠状的糊化溶液。

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