[科普中国]-酸改性淀粉

定义

酸改性淀粉是指用酸处理的改性淀粉，它是一种可溶性淀粉，溶解后仍保留淀粉的颗粒状态，溶液的透明性和流动性良好，因此又称为可溶性改性淀粉。酸处理淀粉过程中会发生淀粉的解聚，为了控制解聚程度，在控制加酸的前提下，处理温度一般不超过糊化温度。在质子作用下，糖苷键断裂，并伴随着低相对分子质量的多聚物片断的出现。酸的用量取决于所欲达到的转化程度，在反应过程中，首先对支链淀粉部分降解，然后质子再进攻直链淀粉。反应初期的水解效率较高。将淀粉悬浮液进行酸改性后，产物的碱值、氢氧化钠临界吸附值、持水性和糊化温度增大，热糊粘度、特性粘数、碘亲合能力降低。1

酸改性淀粉与糊精相比，生产工艺和产品性质均有很大差别。它是一种可溶性淀粉，但仍保留淀粉的颗粒状态。事实上，酸对淀粉分子的作用效果已了解多年，1874年由Naegeli和1886年Linther分别制备出酸处理淀粉，当时是将淀粉经7．5%的盐酸或15%硫酸在室温下处理12d时间，获得的这种改性淀粉在2%浓度下加热煮沸，即得完全透明和流动性良好的溶液，因此又通常将其称为可溶性改性淀粉。2

反应机理在酸处理淀粉的过程中也会发生淀粉的解聚，为了控制解聚程度，在控制加酸浓度的前提下，处理温度一般也不超过50℃。在质子作用下，糖苷键断裂，并伴随着低分子质量的多聚物片段的出现。尽管常用无机酸(HCI、H2SO4等)处理淀粉，但有机酸也可催化多聚物的水解。酸的用量取决于所欲达到的转化程度。在实际应用中，对于HCl而言，常用0．1%～1%的HCl处理淀粉，在反应过程中，首先对支链淀粉部分降解，然后质子再进攻直链淀粉。反应初期的水解效率比较高。然而每个淀粉品种均有自己的降解动力学特性，如土豆淀粉的水解速率要比禾谷类淀粉缓慢得多，也就是说对于同一反应时间，如获得相同产物的黏度或流度，处理土豆淀粉用酸量要比玉米淀粉多。

总之，将淀粉悬浮液进行低于糊化温度下的酸改性处理，其产物具有与原淀粉颗粒外形相同，双折射性和冷水中基本不溶相类似的特征，酸处理淀粉具有较低的热糊黏度、较高的碱值、较高的氢氧化钠临霁吸附值、较低的特征黏度、较低碘亲合能力、较高的持水性和较高的糊化温度等特征。2

生产方法湿法将淀粉悬浮于0．5%～10%的无机酸溶液中，在50℃下搅拌数小时，达到所需的粘度后，经碱中和、水洗、干燥、粉碎，即可制得变性淀粉。实际生产中常用盐酸或硫酸作改性剂，淀粉乳液的浓度控制在40%左右。

半干法将适量酸加入一定浓度的淀粉浆中，在室温下搅拌均匀后，过滤除去浆液，将淀粉湿体加热干燥，淀粉颗粒吸附的酸开始起作用，在达到所要求的降解程度和产物的水分后即终止加热，冷却、粉碎即可获得酸改性淀粉。Ferrara对该法进行了改进，他将酸吸附于惰性载体上，然后将酸化后的载体再与淀粉混合，在一定温度下反应，制备酸改性淀粉。

非水溶剂法将有机溶剂如丙酮等调整到一定酸度，然后再与淀粉混合，反应结束后过滤、中和、干燥，即获得酸改性淀粉。1

质量检测测定酸改性淀粉改性程度的指标有黏度、流动值、碱值和铁氰酸盐指数等指标，目前工业上应用比较多的是流动值测定法。流动值就是同体积的液体和同体积的水，在同一时间内流出容量的比值，它是反映物质黏度指标的一个单位，流动值越大，则流体流动性好，流动值越小，则流体流动性就差。

流动测定方法是取59改性淀粉(干基)置于150mL烧杯中，加入10mL蒸馏水，待膨胀后加入1%氢氧化钠溶液90mL，搅拌3min，于25℃下静置27min，待其变为均匀的透明糊状液后，再把它倾入流量杯中，流量杯为铜制的圆锥体，其容量为100mL。100mL的水在标准流量杯中流出的时间为70～75s，将水在该时间内的流动度作为100，而其它物质的溶液(改性淀粉)，在同一时间内流出量为40ml，它的流动度就为40。若流出量为60mL，它的流动度就为60。一般酸改性淀粉的流动度控制在45～65范围内。2

性质与应用酸改性淀粉的颗粒结构紧密程度减弱，分子链长度降低，分散容易，因此稍微加热，便会溶解，流动性增加，黏度降低，比原淀粉特性黏度降低了约5倍。由于反应过程中伴随着分子碎片的出现，所以其淀粉溶液易老化，浓度高时，在加热过程中黏度上升，冷却后，呈现出较强的凝胶化过程，可形成强凝胶，是酸改性淀粉特

性之一。利用这一特性，可将酸改性淀粉应用于软糖、淀粉果冻等食品工业中，如在淀粉糖、砂糖、香料中添加10%的酸改性淀粉，用高压釜在130℃连续蒸煮使其溶解后，注入淀粉铸模内室温放置，即可凝固成适当的形状。如果将酸改性淀粉与砂糖、淀粉糖浆和水一起蒸煮，水分蒸发冷却后可形成凝胶，将该热凝胶放于模型中冷却和熟化，即可制成一定组织结构的胶皮糖果。

在造纸工业中，酸改性淀粉常用于某些优质纸张的辊法表面施胶，保持使用温度66～71℃和pH7．5～8．0可获得良好操作效果，还能增加硫酸盐挂面纸板强度及改善纸板的适印性，用于压光辊组上能改善纸板表面强度和印刷用纸的着墨性能。酸改性的糯性淀粉可用于瓦楞纸板的制造业中，代替泡花碱作为无毒、防潮黏结剂。

酸改性淀粉可用于需要成膜性及黏附性的工艺中，如经纱上浆，可增加纱的强度和降低编织过程中的摩擦阻力，还可用于织物精整，主要应用于全棉纺品中，能够增加产品的挺度。但由于酸改性过程主要是一水解过程，淀粉分子上没有接入外来官能团，只是在淀粉分子末端增加了醛基而已，即在淀粉分子上没有增加与纤维素亲和力强的官能团，因此，常采用进一步酯化或醚化反应的复合变性手段来改善酸变性淀粉的作业性能。2