雙醛淀粉的制備及在生活農業中的應用

田彩霞

[摘 要] 本文介紹了雙醛淀粉的反應機理，性質，并著重介紹雙醛淀粉在造紙、醫藥、紡織建筑等行業中的應用。

[關鍵詞] 雙醛淀粉 性質 應用

[中圖分類號] O636.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 （2014）05-0063-01

一、引言

淀粉是一種天然有機物質，一種可生物可降解資源。把淀粉經過多次加工可以得到具有廣泛用途的變性淀粉。氧化淀粉是變性淀粉中目前用量最大，用途最廣的一類變性淀粉。其中應用最多的氧化淀粉是含有醛基的一類淀粉。在不同的催化劑存在下，在不同的反應條件下，我們可以根據實際需要來得到特定位置的醛基或羧基淀粉 [1]。HIO4 及其鈉鹽氧化淀粉則主要發生 C2、C3上，生成雙醛結構，稱為雙醛淀粉 （DAS）。雙醛淀粉（DAS） 分子中的醛基官能團易發生反應，具有良好的物化、生化性能[1]，如粘結性強，堿溶性好，易交聯接枝，容易糊化和不易發霉等。雙醛淀粉被廣泛應用在造紙、制革、建材、紡織、醫藥、食品等行業。

二、化學反應機理及性質

物理法、酶法和化學方法是變性淀粉的主要制造方法， 其中化學方法被廣泛應用。化學變性包括氧化反應、交聯反應、醚化和酯化等反應。HIO4 及其鈉鹽氧化淀粉的反應具有高度的專一性，淀粉發生脫水實際上是葡萄糖分子中的C2和C3碳原子上的羥基被氧化成醛基的過程， C2與C3之間的碳碳單鍵斷裂，從而生成雙醛淀粉。

雙醛淀粉屬于多聚醛化合物，其化學和物理性質與原始淀粉有較大不同，但是其外觀卻和原淀粉很相似，可以微溶于熱水 [2]，溶于熱水后，很容易形成一層透明薄膜。雙醛淀粉分子中含有許多活性較強的醛基官能團， 因而具有許多優秀的特性， 如在堿溶液中的溶解性好、粘接力強、易糊化并且不易發霉[3]。

三、雙醛淀粉的應用

1.在造紙工業方面的應用

1.1 濕端添加劑

造紙工業中的濕端添加劑主要選用的是雙醛淀粉，把雙醛淀粉分散于紙張中，經由半縮醛基，醛基與纖維素羥基產生交聯反應與纖維素結合， 紙漿成型干燥后，能將纖維紙緊緊粘聚。雙醛淀粉的另一個作用就是控制紙張濕強度的壽命，濕強度會隨時間減弱，添加雙醛淀粉后的紙張則會易于破碎，并且微生物降解性好。

雙醛淀粉能與一些含有氨基，酰胺基或羥基的化合物合并用作紙張涂布膠粘劑。

1.2 用作表面施膠劑

雙醛淀粉可以作為表面施膠劑和紙內施膠劑。在聚乙烯醇 （PVA） 中加入少量雙醛淀粉，紙張的比破裂度、裂斷長度、和表面強度都顯著提高，濕斷裂和干斷裂長度都得到了提高，但是濕斷裂長度提高的更加明顯[3]。另外雙醛淀粉價格較昂貴，所以主要用于高級表面施膠.

在雙醛淀粉的合成生產中，會生成很多的衍生物，如尿素、三聚氰酰胺、丙烯酰胺、亞硫酸氫鹽等，這些都可以作為造紙工業有用的添加劑[4]。

2.在醫藥衛生方面的應用

將雙醛淀粉應用于餐巾中， 可以增強其吸收強度，將其應用于產褥墊，嬰兒尿不濕中，不僅可以增強材質的吸收強度而且具有脫臭的能力[5]。其作用機理為雙醛淀粉中的醛基與吸收紙棉墊中的羥基結合生成半縮醛或縮醛進而能提高其強度；而對于其能夠出去惡臭作用，究其原因，我們認為是雙醛淀粉與從人體排泄物中的尿素、尿酸、氨基物質結合，致使其失去應有的活性。

對于腎功能衰竭者，雙醛淀粉可以延緩或者治療他們這種癥狀。其作用機理是雙醛淀粉能與體內代謝的產物如尿素、氨和其他氨基化合物發生化學反應形成席夫堿結構的產物， 然后再與含雙醛物質發生親核加成反應，將淀粉交聯成球形。在交聯過程中，加入一定比例的FeCl3、FeCl2和氨水。在交聯過程中，這些物質被包埋在微球內部，形成Fe3O4 ，使微球具有磁性，在外磁場作用下，將載藥微球控制在指定的組織位置，血中尿素氮（BUN）隨大便排出，因此雙醛淀粉可用于治療尿毒癥。

3.在食品、飼料方面的應用

利用雙醛淀粉的吸附能力， 可將其作為反芻動物養料中氨的吸附劑。為了得到可利用的蛋白產物，通常會給乳牛喂養尿素，但這會在乳牛的瘤胃中產生大量的氨。為消除氨毒，必須將其除去，雙醛淀粉作飼料添加劑即可達到這個目的。

雙醛淀粉可被用來當作一種抗菌劑，若將其加入糖中，可以防止糖在口腔中發酵形成乳酸， 進而可以避免蛀牙和牙石的形成。

4.在建筑行業的應用

將雙醛淀粉作為水泥緩凝劑，能增強水泥壓縮強度[6]。大多數緩凝劑隨著用量的增加，當緩凝時間達到一定值時，會出現閃凝的反常現象，而雙醛淀粉作為緩凝劑，其緩凝時間會隨緩凝量的增加而增加。最重要的的是其緩凝效果較好，即使用量很少，但效果也很好。

雙醛淀粉與蛋白質交聯，作為木材粘接劑[6]。雙醛淀粉與蛋白質結合發生交聯反應可以產生一種粘結力很強的且幾乎無色的膠黏劑。雙醛淀粉與醋酸乙烯聚合物配合，可作無機材料的表面處理劑和建筑材料的粘接劑。加入它能防止出堿和涂料吸入無機材料孔中，從而增加涂料的附著性能。此外雙醛淀粉還可以固化土壤表面，使其更耐水，而且不破壞土壤表面的外觀。

四、總結

綜上所述，雙醛淀粉具有良好的物化和生化性能，化學反應活性高， 而且毒性低，被廣泛應用。許多國家已經開始對它開發和利用，但我國有關這方面的研究報導相對較少。因此，開發研究雙醛淀粉具有重要的意義并具有廣闊的市場前景及經濟效益。

參考文獻

[1]西南化工研究院有機二部淀粉利用專題組[J].天然氣化工.1986，（4）：31-38

[2]何學軍，沈 斌，劉曉寧.雙醛淀粉的制備與應用.生物加工過程.2004，2，1-4

[3]張繼武，林興盛.一種有發展前途的變性淀粉-雙醛淀粉.化學與粘合. 2002， 2，67-74

[4]藍平，廖安平，藍麗紅，吳如春.雙醛淀粉的制備及應用.廣西民族學院學報.2002，8，29-32

[5]寺田定義. 吸收性物品[P].JP ，特許公開，昭612181603

[6]董仁威. 淀粉深度加工新技術[M] . 成都：四川科學技術出版社，1988. 38-49