本發(fā)明屬于輕工
技術領域：
，具體涉及一種氧化淀粉及其制備方法和應用。
背景技術：
：納米結晶纖維素是以纖維材料為原料，通過化學、物理或生物的處理制備的具有一維納米尺寸的纖維素材料，它具有纖維素的基本結構、性能以及納米顆粒的典型特性，具有大的比表面積、高結晶度、高強度、超精細結構。這些特性使其具有廣泛的應用價值，能廣泛的應用于醫(yī)藥、包裝、造紙、食品添加劑、建筑等領域。氧化淀粉是技術相對成熟、用途最廣的變性淀粉之一，加之生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低廉，已成為目前產(chǎn)量最大的變性淀粉品種。生產(chǎn)中采用的氧化劑主要有次氯酸鈉、過氧化氫和高錳酸鉀等。因次氯酸鈉便宜，來源充足，易于工人操作且化學殘留少，所以工業(yè)生產(chǎn)中常用堿性次氯酸鈉氧化淀粉。與原淀粉比較，所得的氧化淀粉顏色更白，粘度更低且穩(wěn)定性高，透明度高，成膜性好以及安全性好。目前，氧化淀粉已經(jīng)廣泛應于用于造紙、紡織、食品和建筑等領域。因此，利用廉價易得的淀粉原料生產(chǎn)氧化變性淀粉具有很大優(yōu)勢，加大對淀粉改性技術及其產(chǎn)品性能研究，拓寬產(chǎn)品應用范圍具有重要意義。技術實現(xiàn)要素：為解決現(xiàn)有技術的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種氧化淀粉的制備方法。本發(fā)明的另一目的在于提供上述制備方法制得的氧化淀粉。本發(fā)明的再一目的在于提供上述氧化淀粉的應用。本發(fā)明目的通過以下技術方案實現(xiàn)：一種新型氧化淀粉的制備方法，包括以下步驟：(1)稱取淀粉并加入水配制成質量分數(shù)為10～40％淀粉乳，在不斷攪拌下加入相當于淀粉質量3～10％的納米微晶纖維素，并將pH值調(diào)節(jié)為5～11；(2)在調(diào)好pH的淀粉乳中加入次氯酸鈉溶液，加入的次氯酸鈉溶液中有效氯用量為淀粉質量的0.5％～3％，攪拌下恒溫反應2～6h；最后加適量的硫代硫酸鈉水溶液終止反應；(3)反應結束后將反應產(chǎn)物過濾，并用水洗滌，烘干，研磨，得到氧化淀粉。步驟(1)所述的淀粉優(yōu)選為馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、豌豆淀粉等中的一種或多種。步驟(1)中優(yōu)選用氫氧化鈉和鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH為5～11；步驟(1)中所述的納米微晶纖維素參照霍淑媛的碩士畢業(yè)論文《納米結晶纖維素的制備及其對紙張性能影響的研究》中所公開的方法制得，主要步驟如下：根據(jù)硫酸/木漿為10mL/g取適量的硫酸和木漿于燒瓶中，其中硫酸濃度為61％，在45℃恒溫水浴中進行酸解反應，反應時間30min；反應結束后，用去離子水稀釋來使反應停止，得到白色均勻懸浮液；將此懸浮液用離心機離心水洗，每次倒掉上層清液，保留下層固狀物繼續(xù)加水清洗離心，直到上層清液變渾池，停止離心，保留下層白色乳液，把此白色乳液放入透析袋中，用去離子水透析數(shù)天至PH值不變；透析后的懸浮液用超聲波振蕩器在低溫水浴中處理30min；超聲處理好的納米微晶纖維素水相懸浮液配到一定濃度備用。步驟(2)中所述的攪拌轉速為250～500r/min，優(yōu)選機械攪拌。步驟(2)所述反應的溫度為35～55℃，優(yōu)選在恒溫水浴中反應。步驟(3)中的過濾優(yōu)選在真空抽濾機下過濾。步驟(3)中用水洗滌4～10次，40～80℃下烘干。本發(fā)明還提供了一種由上述制備方法獲得的氧化淀粉。所得到的氧化淀粉可應用于造紙、食品、建筑等領域。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果：本發(fā)明采用淀粉作為主要原料，其在安全性、環(huán)保、可持續(xù)等方面具有很大的優(yōu)點。本發(fā)明把納米微晶纖維素在淀粉的氧化過程中加入，擴寬了納米纖維素的應用領域，同時加深了對淀粉氧化的研究。與普通淀粉相比，所得到的新型氧化淀粉羧基含量更高，氧化程度更大，新型氧化淀粉糊化后黏度更低。附圖說明圖1為原淀粉的SEM圖。圖2為實施例1制備的氧化淀粉的SEM圖。圖3為實施例5制備的氧化淀粉的SEM圖。具體實施方式下面結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1一種氧化淀粉的制備方法，包括以下步驟：(1)稱取淀粉于三口燒瓶中，加入蒸餾水配置成質量分數(shù)為40％淀粉乳，并用氫氧化鈉和鹽酸溶液調(diào)節(jié)淀粉乳的pH為11；(2)在調(diào)好pH的淀粉乳中加入有效氯用量為3％(相對于淀粉質量)的次氯酸鈉溶液，于不斷攪拌和恒溫水浴中反應2h，最后加適量的硫代硫酸鈉水溶液終止反應；(3)反應結束后將反應產(chǎn)物過濾，并用蒸餾水洗滌4次，40℃下烘干，研磨，得到氧化淀粉。制備的氧化淀粉的羧基含量和淀粉糊黏度如表1所示。實施例2一種新型氧化淀粉的制備方法，包括以下步驟：(1)稱取淀粉于三口燒瓶中，加入蒸餾水配置成質量分數(shù)為10％淀粉乳，在不斷攪拌下加入相當于淀粉質量3％的納米微晶纖維素，并用氫氧化鈉和鹽酸溶液調(diào)節(jié)淀粉乳的pH為5；(2)在調(diào)好pH的淀粉乳中加入有效氯用量為0.5％％(相對于淀粉質量)的次氯酸鈉溶液，于不斷攪拌和恒溫水浴中反應6h，最后加適量的硫代硫酸鈉水溶液終止反應；(3)反應結束后將反應產(chǎn)物過濾，并用蒸餾水洗滌10次，80℃下烘干，研磨，得到氧化淀粉。制備的氧化淀粉的羧基含量和淀粉糊黏度如表1所示。實施例3一種新型氧化淀粉的制備方法，包括以下步驟：(1)稱取淀粉于三口燒瓶中，加入蒸餾水配置成質量分數(shù)為30％淀粉乳，在不斷攪拌下加入相當于淀粉質量10％的納米微晶纖維素，并用氫氧化鈉和鹽酸溶液調(diào)節(jié)淀粉乳的pH為9；(2)在調(diào)好pH的淀粉乳中加入有效氯用量為1.5％(相對于淀粉質量)的次氯酸鈉溶液，于不斷攪拌和恒溫水浴中反應4h，最后加適量的硫代硫酸鈉水溶液終止反應；(3)反應結束后將反應產(chǎn)物過濾，并用蒸餾水洗滌6次，50℃下烘干，研磨，得到氧化淀粉。制備的氧化淀粉的羧基含量和淀粉糊黏度如表1所示。實施例4一種新型氧化淀粉的制備方法，包括以下步驟：(1)稱取淀粉于三口燒瓶中，加入蒸餾水配置成質量分數(shù)為20％淀粉乳，在不斷攪拌下加入相當于淀粉質量7％的納米微晶纖維素，并用氫氧化鈉和鹽酸溶液調(diào)節(jié)淀粉乳的pH為7；(2)在調(diào)好pH的淀粉乳中加入有效氯用量為1％(相對于淀粉質量)的次氯酸鈉溶液，于不斷攪拌和恒溫水浴中反應4h，最后加適量的硫代硫酸鈉水溶液終止反應；(3)反應結束后將反應產(chǎn)物過濾，并用蒸餾水洗滌8次，60℃下烘干，研磨，得到氧化淀粉。制備的氧化淀粉的羧基含量和淀粉糊黏度如表1所示。實施例5一種新型氧化淀粉的制備方法，包括以下步驟：(1)稱取淀粉于三口燒瓶中，加入蒸餾水配置成質量分數(shù)為35％淀粉乳，在不斷攪拌下加入相當于淀粉質量5％的納米微晶纖維素，并用氫氧化鈉和鹽酸溶液調(diào)節(jié)淀粉乳的pH為9；(2)在調(diào)好pH的淀粉乳中加入有效氯用量為2.5％(相對于淀粉質量)的次氯酸鈉溶液，于不斷攪拌和恒溫水浴中反應4h，最后加適量的硫代硫酸鈉水溶液終止反應；(3)反應結束后將反應產(chǎn)物過濾，并用蒸餾水洗滌5次，60℃下烘干，研磨，得到氧化淀粉。制備的氧化淀粉的羧基含量和淀粉糊黏度如表1所示。將上述實施例1-5中所制得的氧化淀粉采用GB-T20374-2006的方法測定不同氧化淀粉的羧基含量；將上述實施例1-5中所制得的氧化淀粉準確配制8％的淀粉乳，在90-95℃水浴中糊化15min后測定其在50℃下的黏度，結果如表1所示。表1氧化淀粉的羧基含量和糊黏度樣品實施例1實施例2實施例5實施例4實施例3m納米微晶纖維素/m淀粉0/1003/1005/1007/10010/100羧基含量/％0.3330.4590.4770.4320.414黏度/mPa.s133.77971.389.794.4上述實施例1為對比實施例，在淀粉氧化過程中并沒有加入納米微晶纖維素。從表1中可以看出，添加了納米微晶纖維素的淀粉氧化后的羧基含量比沒有添加納米微晶纖維素的淀粉的羧基含量更高，黏度更低。圖1為原淀粉的SEM圖，圖2為實施例1制備的氧化淀粉的SEM圖，圖3為實施例5制備的氧化淀粉的SEM圖。從圖中可以看出，原淀粉(圖1)呈球形或橢球形，表面光滑，界面清晰，具有規(guī)整和完善的外形特征，晶體顆粒從幾十微米至幾百微米。對比原淀粉，氧化后的淀粉(圖2和3)表面發(fā)生腐蝕，變得粗糙，并出現(xiàn)了破損，而且有的淀粉表面出現(xiàn)了凹陷，說明次氯酸鈉對淀粉的氧化不僅發(fā)生在顆粒的表面，而且進入了顆粒的內(nèi)部。因為淀粉顆粒最外部是結晶區(qū)構成的硬殼，緊接著是微晶區(qū)和非結晶區(qū)構成的軟殼，非結晶區(qū)就存在軟殼中和軟殼內(nèi)部，所以淀粉的氧化反應可能首先發(fā)生在顆粒表面結合力較弱的質點，進而氧化劑向顆粒內(nèi)部滲透，從而使顆粒內(nèi)部的非結晶區(qū)及螺旋結構的結晶區(qū)受到一定程度的破壞。同時對比氧化淀粉(圖2和3)可知，添加了5％納米微晶纖維素的淀粉(圖3)比沒有添加納米微晶纖維的淀粉(圖2)的顆粒表面腐蝕的更為嚴重，并且圖3中的淀粉的一些顆粒出現(xiàn)了明顯的形變，這說明添加納米微晶纖維素的淀粉的氧化程度更高。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3