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(cháng)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)數量級。淀粉類(lèi)產(chǎn)品對人體通常是安全的。作為食品添加劑，改性淀粉滿(mǎn)足了特殊的飲食需求，如純素食、清真、猶太潔食和無(wú)脂。天然淀粉在水中的溶解度有限，導致其在工業(yè)上的應用也有限。為了提高溶解性，需要（i）結構變化，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。取代基團通常與羥基發(fā)生反應，從而使淀粉具有理想的性質(zhì)。

雙親性淀粉改性思路來(lái)源于兩項專(zhuān)利，當用OSA改性后，正常的親水性淀粉通過(guò)辛烯基的引入表現出疏水性（見(jiàn)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)品的應用不限于食品行業(yè)，其有望應用到任何需要乳化劑的領(lǐng)域（包括原油開(kāi)采和采礦領(lǐng)域）。

近年來(lái)，人們越來(lái)越關(guān)注OSA淀粉。本文綜述了OSA淀粉的合成方法和結構表征方法。

二、 OSA淀粉的合成

1、常用淀粉來(lái)源

商業(yè)生產(chǎn)的OSA淀粉可以從生產(chǎn)商中購買(mǎi)。蠟質(zhì)玉米和普通玉米是商業(yè)OSA淀粉的主要來(lái)源。關(guān)于玉米淀粉的大部分文獻都指定了植物來(lái)源為蠟質(zhì)玉米，如圖3所示。在沒(méi)有指定品種的文獻中，只有3種指定了高直鏈淀粉，20％的文獻報告了淀粉原料是直鏈淀粉。其余文獻中的玉米淀粉也極有可能來(lái)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得到的（圖2）。常用的評價(jià)標準是取代度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。

最常見(jiàn)的合成方法是OSA和淀粉在溫和的堿性條件下反應。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分子在淀粉顆粒內擴散。也可以直接在預成型淀粉薄膜上進(jìn)行OSA反應。Zhou等人通過(guò)淀粉膜表面OSA改性制備了水敏感性低和表面疏水性強的玉米淀粉膜。Ren等人發(fā)現表面改性還顯著(zhù)提高了淀粉薄膜的拉伸強度和楊氏模量。

由于反應在非均質(zhì)條件下進(jìn)行，可以預料到（i）取代基分布不均勻；（ii）OS基團更傾向于在顆粒表面。Bai等人通過(guò)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(xiàn)電子能譜分析得出，OS基團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)化改性的反應效率，Xu等人發(fā)現通過(guò)酶偶聯(lián)反應技術(shù)可以大幅降低0SA改性時(shí)間。在給定的實(shí)驗條件和取代度目標下，只使用0.6％的酶，反應時(shí)間從幾小時(shí)下降到30min，這使得OSA淀粉在技術(shù)上可以大規模工業(yè)生產(chǎn)。

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

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