利用淀粉生产可降解性材料研究进展

胡丽娜 尚丽娟 王瑞军 衣海龙

摘 要 利用淀粉生产可降解性材料具有许多天然的优势，如原料的来源广，价格低廉，成品可以降解，属于环境友好型产品。本文从近几年来国内外关于利用淀粉生产环保型材料研究进展入手，对不同种类的材料研究现状及一些具体的应用，进行了综述。

关键词 淀粉 可降解材料 可降解性薄膜 热塑性材料

中图分类号：TQ324.9文献标识码：A

0前言

目前，全球每年生产约2亿吨塑料供人类使用，塑料包装材料在促进商品流通和经济发展的同时，也由于它的不可降解和降解速度慢等缺点对环境造成的危害日趋严重。新型的包装材料来替代传统的塑料包装材料已迫在眉睫。可降解天然高分子来源于动物、植物、微生物，是取之不尽、用之不竭的可再生资源。淀粉资源丰富且价格低廉，具有生物降解性，是一种理想的可降解性原料。

1不同途径制备的可降解性淀粉材料

1.1淀粉制备可降解性膜材料

淀粉是一个刚性较大又带有许多支链的天然大分子，在淀粉中直链淀粉和支链淀粉通过氢键缔合形成结晶胶束区，直链淀粉赋予淀粉的成膜性。薛丽等人以玉米复合变性淀粉为主料，海藻酸钠和明胶为增强剂，甘油为增塑剂制备的可降解膜具有良好的机械性能和阻隔性能，可用于食品的内包装材料如油料包等油性物质和豆粉、调料粉等粉料。李凤红等对高淀粉含量玉米淀粉膜的制备及结构性能进行了研究，结果表明甘油塑化玉米淀粉膜的 型结晶结构被破坏，并随甘油量的增加玉米淀粉膜的结晶度下降，甘油塑化的淀粉糊为假塑性流体，其黏度随剪切速率的增加而降低。当淀粉/水质量比为0.06时，甘油加入量为淀粉质量的40%时，甘油塑化淀粉膜的综合力学性能较好。马冰洁进行改性马铃薯淀粉膜研究，在马铃薯淀粉中添加醋酸酯淀粉、羧甲基纤维素钠、甘油和硫酸铝钾作为辅助组分，可显著提高马铃薯淀粉膜的性能。改性淀粉膜的抗拉强度比原淀粉膜提高58.5%，伸长量提高17.8%，水滴渗透时间提高39.8%，膜透明度提高17.9%。

高群玉等用异淀粉酶将淀粉脱支形成直链淀粉，成膜后其抗张强度、伸长率和耐折度均增加。杨宜功等以玉米淀粉和NaH2PO4为原料制备的酯化淀粉可取代糯米纸。姜燕等研究了超声波处理玉米磷酸酯淀粉膜液对膜性能的影响，结果表明对玉米磷酸酯淀粉基可食膜液进行超声波处理，并对所成膜的抗拉强度、断裂伸长率、透氧率及膜表面微观结构进行了分析。结果表明超声波处理使膜的抗拉强度、断裂伸长率及阻氧性能提高，膜面均一性也有了一定的改善。

1.2淀粉制备热塑性可降解材料

淀粉的热塑加工的前提是破坏或者削弱淀粉本身存在很强的分子内和分子间的氢键，氢键的存在导致其玻璃化转变温度和熔融温度都高于它的分解温度，从而不能直接像合成塑料那样进行直接加工，但可以通过加入一定量的增塑剂可以削弱淀粉分子间氢键的作用，使其玻璃化转变温度和熔融温度大大降低，实现淀粉的热塑加工。

土豆淀粉用甘油和水做增塑剂是通过反应挤出得到热塑性淀粉材料，当它的含水量少于9%时，该淀粉材料呈现玻璃态，其弹性模量为400-1000Mpa，当含水量为9-15%时，材料呈现出良好的韧性和较高的断裂伸长率。玉米淀粉由于直链淀粉含量较高，而比含有更多支链淀粉的土豆淀粉更容易被塑化。除甘油外，淀粉的增塑剂还有山梨醇，乳酸钠，尿素，乙烯基乙二醇，二乙基乙二醇，聚乙二醇，以及丙三醇乙二酯等，用带氨基的化合物作为增塑剂已经制得一系列热塑性淀粉塑料，它们不仅有优良的力学性能，而且还能有效的抑制淀粉的重结晶，从而提高材料的稳定性。

周江等综述了提高热塑性淀粉材料耐水性的研究进展，为了降低热塑性淀粉对环境湿度的敏感性，可以在材料或其制品的表面引入疏水层，切断材料中水分与环境中水分交换的路径，进而降低材料对环境湿度的敏感性。一种简单易行的方法就是在热塑性淀粉制品的表面涂覆防水涂层，如可降解的玉米醇溶蛋白和壳聚糖。采用的方法是将加工成型的制品浸入涂层溶液中，取出后使制品表面的疏水涂层液固化成膜。这种方法对降低制品的环境湿度敏感性是很有效的，但是需要解决涂层与基体的粘接强度问题，如涂覆在热塑性淀粉表面上的玉米醇溶蛋白就很容易脱落。

2展望

热塑性淀粉树脂是目前最具发展前途的的完全生物降解材料，综合目前国内外科研水平，特别是我国从事天然高分子研究的队伍与先进国家相比还有相当大的差距。但是从技术角度来讲，全淀粉塑料仍是淀粉基生物降解塑料发展的终极目标，随着科学技术的进一步发展和相对生产成本的逐步降低，全淀粉降解塑料有望在不久的将来替代普通塑料发挥其巨大潜力。

作者简介：胡丽娜（1987.5-）女，汉，山西运城人，研究生，黑龙江农垦科技职业学院，讲师，研究方向：食品营养与检测。

参考文献

[1] 王佩璋，王澜，李田华.淀粉的热塑性研究[J].中国塑料，2002，16（04）：39-43.

[2] 薛丽，活泼，李惠，李王君，俞远志，傅娇娇.玉米复合变性淀粉膜的制备工艺研究[J].粮油食品科技，2009（03）：14-16.

[3] 李凤红，吴全才，赵文凯，杨旭鹏，汪志香.高淀粉含量玉米淀粉膜的制备及结构性能研究[J] . 现代化工，2009（12）：43-47.

[4] 马冰洁，于鸿雁，唐洪波，刘公召.改性马铃薯淀粉膜研究[J].粮油加工，2008（10）：101-103.

[5] 张俐娜.天然高分子科学與材料[M].北京：科学出版社，2007.

[6] 周江，马云海.提高热塑性淀粉材料耐水性的研究进展[J].材料导报， 2009，23（01）：106-109.