一、前言

淀粉是一種葡萄糖支化均聚物，具有α一（1→4）直鏈和β一（1→6）支鏈。如圖1所示，淀粉由兩種聚合物組成，分子量分布較寬：直鏈淀粉含有較少的長支鏈且分子量適中；而支鏈淀粉的支鏈短，其分子量約高兩個(gè)數(shù)量級。淀粉類產(chǎn)品對人體通常是安全的。作為食品添加劑，改性淀粉滿足了特殊的飲食需求，如純素食、清真、猶太潔食和無脂。天然淀粉在水中的溶解度有限，導(dǎo)致其在工業(yè)上的應(yīng)用也有限。為了提高溶解性，需要（i）結(jié)構(gòu)變化，即將淀粉水解成更小的分子，（ii）化學(xué)改性，如乙酸酯或辛烯基琥珀酸酐（OSA），如圖2所示。取代基團(tuán)通常與羥基發(fā)生反應(yīng)，從而使淀粉具有理想的性質(zhì)。

雙親性淀粉改性思路來源于兩項(xiàng)專利，當(dāng)用OSA改性后，正常的親水性淀粉通過辛烯基的引入表現(xiàn)出疏水性（見圖2），故而OSA改性淀粉具有兩親性。兩親性聚合物具有廣泛的用途，特別是在乳化、封裝、薄膜、涂料和凝膠生產(chǎn)中。辛烯基琥珀酸淀粉鈉（OSA淀粉）已被用作多種食物成分的替代品，包括阿拉伯膠、脂肪和蛋白質(zhì)。事實(shí)上，OSA淀粉產(chǎn)品的應(yīng)用不限于食品行業(yè)，其有望應(yīng)用到任何需要乳化劑的領(lǐng)域（包括原油開采和采礦領(lǐng)域）。

近年來，人們越來越關(guān)注OSA淀粉。本文綜述了OSA淀粉的合成方法和結(jié)構(gòu)表征方法。

二、 OSA淀粉的合成

1、常用淀粉來源

商業(yè)生產(chǎn)的OSA淀粉可以從生產(chǎn)商中購買。蠟質(zhì)玉米和普通玉米是商業(yè)OSA淀粉的主要來源。關(guān)于玉米淀粉的大部分文獻(xiàn)都指定了植物來源為蠟質(zhì)玉米，如圖3所示。在沒有指定品種的文獻(xiàn)中，只有3種指定了高直鏈淀粉，20％的文獻(xiàn)報(bào)告了淀粉原料是直鏈淀粉。其余文獻(xiàn)中的玉米淀粉也極有可能來源于蠟質(zhì)玉米。

2、常用的合成方法

OSA淀粉是由淀粉羥基與辛烯基琥珀酸酐酯化反應(yīng)得到的（圖2）。常用的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是取代度DS，它是每個(gè)淀粉分子單元中辛烯基琥珀酸酯（OS）的平均數(shù)。

最常見的合成方法是OSA和淀粉在溫和的堿性條件下反應(yīng)。該條件有助于減少淀粉分子鏈之間的氫鍵，從而有利于淀粉顆粒的膨脹以及OSA分子在淀粉顆粒內(nèi)擴(kuò)散。也可以直接在預(yù)成型淀粉薄膜上進(jìn)行OSA反應(yīng)。Zhou等人通過淀粉膜表面OSA改性制備了水敏感性低和表面疏水性強(qiáng)的玉米淀粉膜。Ren等人發(fā)現(xiàn)表面改性還顯著提高了淀粉薄膜的拉伸強(qiáng)度和楊氏模量。

由于反應(yīng)在非均質(zhì)條件下進(jìn)行，可以預(yù)料到（i）取代基分布不均勻；（ii）OS基團(tuán)更傾向于在顆粒表面。Bai等人通過傅里葉變換紅外光譜和拉曼共焦顯微鏡圖像證實(shí)了這一點(diǎn)。Huang等人用X射線電子能譜分析得出，OS基團(tuán)主要位于改性淀粉表面。

3、在水溶液中合成

在水溶液中，有多種方法優(yōu)化改性的反應(yīng)效率，Xu等人發(fā)現(xiàn)通過酶偶聯(lián)反應(yīng)技術(shù)可以大幅降低0SA改性時(shí)間。在給定的實(shí)驗(yàn)條件和取代度目標(biāo)下，只使用0.6％的酶，反應(yīng)時(shí)間從幾小時(shí)下降到30min，這使得OSA淀粉在技術(shù)上可以大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

使用機(jī)械力活化淀粉也可以提高反應(yīng)效率。Zhang等人用球磨機(jī)活化秈米淀粉50h，然后與OSA反應(yīng)（35℃，pH—8.5，15％淀粉，OSA添加量為淀粉的3％）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)械力顯著破壞了淀粉顆粒的晶體結(jié)構(gòu)，淀粉結(jié)晶度從17.18％下降到1.05％，反應(yīng)效率由54.6％提高到90.4％。

聲明：本文所用圖片、文字來源《中國食品添加劑》，版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請與本網(wǎng)聯(lián)系

相關(guān)鏈接：琥珀酸，辛烯基琥珀酸酐，葡萄糖