[科普中国]-[原创]可生物降解玉米淀粉糖纳米纤维制备

随着人们对环境保护意识的不断增强，绿色消费势在必行。吉林省玉米产量丰富，玉米深加工的产业化会大大促进吉林省的经济发展，玉米淀粉糖作为玉米深加工的产品之一，是非常优良的可生物降解材料，降解速率快，降解的产物对土壤空气及环境不会产生毒害。目前，玉米淀粉糖主要用于食品行业，玉米淀粉糖纳米纤维的制备具有很大的研究潜力。 1  制备纤维的方法利用静电纺丝法制备玉米淀粉糖纳米纤维，该方法通常能够得到直径为10nm～10μm大小的超细纤维，这一方法又简称电纺，是使带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形，经溶剂蒸发或熔体冷却而固化，从而得到纤维状物质，因此这一过程称为静电纺丝。静电纺丝在1934年美国人Formhals首次提出，但最近10年随着纳米纤维的开发，人们才对电纺做了大量的实验工作和深入系统的理论研究。2 交联剂的使用2.1交联剂的作用制备可生物降解的玉米淀粉糖纳米纤维，首先要选择可生物降解的交联剂。交联剂分子要具备多个官能团，例如有机多元醇或者多元酸，或者是含有多个不饱和双键的物质，能和玉米淀粉糖中的官能团发生酯化反应或者脱水反应等，将之前互不联系的分子连接起来，促进聚合物分子间形成共价键或离子键。发生反应的分子之间通过交联之后，聚合物的热稳定性大大提高，化学稳定性等性能也都得到大大的改善。2.2交联剂的选择2.2.1 采用聚乙烯吡咯烷酮作为交联剂聚乙烯吡咯烷酮简称“PVP”，该化合物安全无毒，对皮肤、眼睛及粘膜没有任何毒害刺激，目前已有上百种药物已经采用PVP作为辅料，许多国家广泛使用PVP-I用于消毒杀菌方面，有逐步取代含氯或汞以及碘消毒剂的趋势。PVP对人没有毒害作用，具有稳定的生理反应，PVP无论在生产或使用过程中都不会对环境产生危害，符合绿色化化工产品的潮流。目前，借助PVP改善其它高分子材料的加工和使用性能，此类课题的研究已经引起人们的重视。PVP还有一个最突出的优点，就是具有很好的水溶性，能够和多种可溶于水的纤维素衍生物溶混。所以， PVP是一种非常优良的交联剂。2.2.2选择柠檬酸作为交联剂柠檬酸，是一种多元酸，化学名称是2-羟基丙烷-1，2，3-三羧酸。柠檬酸是酸味剂的一种，安全无毒，具有很好的水溶性。柠檬酸还可用于医药和化妆品等，无毒无害，可被生物直接吸收代谢。并且柠檬酸也是生物代谢的一个中间产物。柠檬酸的生产途径一般有两条，一是利用淀粉和糖类为原料，利用生物发酵的方法制取；另一种是从含酸分成分多的原料，例如果品加工中进行直接提取，所以柠檬酸中也不会混有其他有毒害的物质。柠檬酸有三个羧基，能和含有羟基的玉米淀粉糖发生酯化交联反应，然后利用静电纺丝的原理制备纳米纤维。编辑：李敏