李 顯,范小平,蔣 卓,向 紅,張欽發
(華南農業大學食品學院,廣東廣州 510642)
?
多孔淀粉的成孔技術及應用研究進展
李顯,范小平*,蔣卓,向紅,張欽發
(華南農業大學食品學院,廣東廣州 510642)
在分析多孔淀粉成孔機理的基礎上,對目前多孔淀粉的通用成孔方法、改進成孔方法及多孔淀粉的性質研究現狀進行綜述和分析,并對多孔淀粉的應用原理與技術進展進行歸納和總結。最后,對多孔淀粉的制備和應用研究作出了展望。
多孔淀粉,成孔,制備,應用,綜述
多孔淀粉是一種新型變性淀粉,是通過物理、化學或生物的方法改變生淀粉的顆粒結構而形成的新型多孔性材料[1],目前已成功應用于食品、醫藥衛生、工業化工、農業等領域。多孔淀粉作為一種環境友好型材料,較原淀粉具有許多優點:較大的比孔容和比表面積,較低的堆積密度和顆粒密度,良好的吸水吸油能力,在干燥狀態下有良好的機械強度,分散在水及其他溶劑中能保持明顯的結構完整性,加工過程不使用任何化學試劑,因而深受國內外研究者的關注[2]。
目前,關于多孔淀粉的研究大部分集中在制備方法、工藝流程及應用等方面,也有部分研究人員采用一定的技術手段對多孔淀粉進行改性,以便更有效的應用。
1.1多孔淀粉原料的來源
淀粉一般來自于植物的果實中,如一些谷類和根莖類的果實。研究發現,同一原料或不同原料在不同或相同的加工條件下都會影響多孔淀粉的制備,因此選擇最佳的原料非常重要[3]。目前,能夠制備多孔淀粉的原料主要有谷類(玉米、秈米、小麥)淀粉和根莖類(木薯、紅薯、甘薯、土豆)淀粉。研究人員利用上述淀粉原料制備多孔淀粉的研究表明,不同淀粉種類的淀粉顆粒結構和成分含量各不相同,制備出的多孔淀粉性能也有所不同,其中玉米淀粉和小麥淀粉制備出的多孔淀粉具有優良的特性。
1.2成孔機理
通過電鏡掃描觀測發現,大多數生淀粉顆粒表面是光滑的,而僅有部分生淀粉顆粒表面存在一些凹坑或者細小的孔隙。一般認為多孔淀粉的成孔機理是由淀粉顆粒表面向中心深入的過程[4],但有些方法在形成空腔的時候是由中心向外部成孔。
實際生產中,通過一些技術手段對生淀粉顆粒的表面進行破壞,如撞擊、擠壓、水解等,使淀粉的表面形成具有很多凹坑的結構面,再經過一定的處理使淀粉顆粒表面的小孔增多,孔隙加深甚至達到中空狀態,從而使淀粉的比表面積更大,表現出一些特殊的性能[5],但依然可以保持淀粉顆粒的外形規則。研究發現,不同的方法對淀粉顆粒成孔的形狀大小都不一樣,相同方法在不同條件下成孔的過程也有所不同。例如,圖1所示為玉米淀粉的成孔過程[4],其顆粒表面在糖化酶的酶解作用下形成孔隙,隨著酶解過程的持續,孔隙逐漸加深,最終形成多孔結構淀粉。

圖1 玉米淀粉顆粒表面成孔過程[4]Fig.1 Pore-forming process of corn-starch granule surface[4]注:a-0 h;b-4 h;c-12 h。
目前,多孔淀粉的孔隙結構主要可通過物理成孔法、化學成孔法、生物成孔法等三種通用方法實現[6]。
2.1物理成孔法
物理成孔法主要包括微波法、超聲波處理、噴霧干燥、機械撞擊(球磨法)、擠壓等。在利用物理技術成孔之前,通常采用研磨和加熱[7]對淀粉原料進行預處理,使其更易于形成小孔結構。上述物理成孔法中,超聲波照射技術在生產中成本較高,很難實現工業化生產;噴霧成孔法制備出的多孔淀粉吸附能力有限,應用受到很大的限制[6];機械撞擊成孔法是將淀粉顆粒固定在金屬板上通過高速的金屬離子撞擊使其表面成孔,成本較高[6];擠壓成孔法是通過高剪切力和一定的溫度對淀粉顆粒進行機械擠壓,制得的多孔淀粉均勻性差,且受多方因素的影響較大[5]。
一般認為,目前物理成孔法制備的多孔淀粉的孔隙結構不能達到最優,其表面未形成貫穿淀粉顆粒的結構,導致吸附功能有限,應用前景受到限制[8]。但是,這種方法可以用作淀粉的預處理,并作為酶解成孔法等其他成孔技術的輔助手段[9]。
2.2化學成孔法
化學成孔法目前主要有酸水解、溶劑交換、乳液交聯、醇變性等方法。其中,醇變性成孔法制備的多孔淀粉對物質的吸附能力有限,應用范圍較少[6]。
酸水解成孔法:在制備之前通常先將生淀粉進行堿浸泡或交聯變性處理,再用酸(以鹽酸為主)對淀粉顆粒進行部分水解,并在淀粉顆粒表面產生小孔,以利于水解過程[10]。該方法的關鍵在于控制酸的濃度、溫度、反應時間、攪拌速度[11]。周小柳等[12]通過實驗研究表明,影響小麥淀粉酸水解成孔的主次因素順序依次為鹽酸溶液濃度、反應溫度、反應時間、攪拌速度,并得出了最佳工藝條件。劉雄等[13]研究發現,用鹽酸水解玉米淀粉得到的多孔淀粉與原淀粉相比具有良好的吸附能力。但是,利用酸水解成孔法制備多孔淀粉,存在孔隙很難形成、淀粉顆粒的結晶度增加、孔較脆弱、孔徑大小不等、顆粒密度不均的問題,因此酸水解目前尚處于實驗階段[14]。
溶劑交換成孔法是利用淀粉在熱水中的溶解性和凝膠性,經形成凝膠、冷凍、溶劑交換等過程形成多孔結構淀粉。其交換劑可以有多種選擇,如無水乙醇、乙醇和水的混合液等。Qian等[15-16]實驗表明,利用無水乙醇作交換劑時,制備的多孔淀粉的吸附性能較好,且孔隙均勻,在操作過程中可以通過調節淀粉乳液的濃度來調節多孔淀粉孔隙的大小。溶劑交換過程的關鍵是去除水分,目前主要利用真空冷凍干燥法和超臨界CO2干燥法實現,段江波等[17-18]利用超臨界CO2干燥得到了一種三維納米網狀結構的多孔淀粉,其相對于真空冷凍干燥法制得的多孔淀粉具有更好的吸附性能。
乳液交聯法是近年制備多孔淀粉的一種新方法,其原理是打破淀粉顆粒對淀粉分子的束縛,降低了分子間的作用力,不需要酶的參與。制備過程中,以可溶淀粉為原料,用環己烷為油相的油包水乳液,經交聯反應制得多孔淀粉,制備工藝簡單、加工條件容易控制、不需使用價格昂貴的酶,有利于實現工業化生產[19]。采用乳液交聯成孔法制備的多孔淀粉,其孔隙結構豐富,結晶度相比酶解法較低,比表面積較大,吸附能力更強[19]。王海峰等[20]采用反相乳液聚合法制備淀粉聚合物微球進行了研究,制備的微球表面多孔,具有很好的吸附特性;徐忠等[21]對反相微乳法制備玉米淀粉微球的工藝進行了研究,最終得出了平均粒徑為15.51 μm的玉米淀粉微球。
2.3生物成孔法
生物成孔法(即酶解成孔法)是通過酶解使淀粉顆粒表面成孔,主要利用酶對淀粉的水解作用,在淀粉表面產生小孔,是目前制備多孔淀粉最常用的一種方法。利用該法制備出的多孔淀粉孔結構較好,吸附能力強,制作工藝簡單,適合工業化生產[9]。
影響酶解成孔法制備多孔淀粉的關鍵因素是淀粉酶的選擇(包括酶的種類和用量),其他影響因素(如酶解溫度、時間)則是間接影響淀粉酶的作用。目前制備多孔淀粉的酶主要有α-淀粉酶、β-淀粉酶、普魯蘭酶、葡萄糖糖化酶等。Shariffa等[22]和Aggarwal等[23]研究表明,α-淀粉酶和葡萄糖糖化酶具有較強的活力,其中α-淀粉酶主要是任意切斷淀粉鏈的1,4-糖苷鍵,糖化酶主要是水解葡萄糖殘基及直鏈淀粉的1,6-糖苷鍵,兩者的協同作用制備的多孔淀粉性能較優,并且有較好的水解效果。因此,采用復合酶制備多孔淀粉遠比用單種酶的水解效果好。此外,當水解條件相同時,淀粉顆粒越細,比表面積越大,與酶作用點也越多,水解的速度也越大[24],更易形成多孔淀粉。

表1 常見微孔淀粉原料的基本特征[23,25-26]
直鏈淀粉和支鏈淀粉的含量也會影響酶解成孔法的效果。Sreenath等[24]研究表明,淀粉中的支鏈淀粉有助于維持淀粉顆粒結構的穩定,所以其含量越高使淀粉的抗性越強,而直鏈淀粉的含量越高則越有助于被酶水解。另外,淀粉顆粒的粒徑會影響淀粉對酶的吸附量,不同種類淀粉的粒徑各不相同。因此,淀粉原料不同,酶解成孔的效果也不同,常用微孔淀粉原料的顆粒形狀、顆粒直徑、直鏈淀粉含量如表1所示。
由表1可知,選用谷物類的玉米淀粉、小麥淀粉和根莖類的木薯淀粉更易制得多孔淀粉,其中玉米淀粉最為常用[27]。一些天然谷物類淀粉如小麥淀粉、玉米淀粉的顆粒表面本身就存在凹陷結構,可增大與淀粉酶的接觸面積,有利于水解,還可作為淀粉酶水解的最初位點[28],而馬鈴薯淀粉表面不存在這些凹陷結構。因此,目前制備多孔淀粉最多的原料是小麥淀粉和玉米淀粉,其中玉米淀粉的粒徑均勻且較小,比表面積較大,因此利用玉米淀粉制備的多孔淀粉效果更佳[9]。
然而,目前采用的酶解成孔法成本普遍較高,反應時間長,形成的中空孔不均勻,制備過程中受多種因素的影響,在選擇最優制備工藝的同時還要考慮到淀粉的種類、酶的選擇等諸多因素,否則會使制備的多孔淀粉的性能受到很大影響,并且酶解后的淀粉結晶度提高,使淀粉顆粒變得易碎,使用時容易塌陷,影響使用效果和應用范圍[29]。
使用單一的成孔方法制備的多孔淀粉性能具有一定的局限性。因此,許多研究人員致力于對多孔淀粉成孔方法進行改進研究,以改善多孔淀粉的性能。
3.1交聯、酯化、醚化改性法
交聯改性法是交聯劑上的某些基團與多孔淀粉上的羥基通過交聯反應形成交聯健[30],增強了多孔淀粉結構的穩定性,在一定程度上改善了多孔淀粉的孔隙結構及流變學特性,提高了吸附性能,使其應用范圍更廣泛。
近些年來,研究人員利用交聯改性法制備了具有不同特性的多孔淀粉,Rizzi[31]研究發現通過交聯、酯化、醚化制備的多孔淀粉,其性能比單一成孔法制備的多孔淀粉具有較好的吸附性。王凱[32]通過實驗得出對多孔淀粉進行酯化處理,提高了多孔淀粉的吸油率,并且增加了多孔淀粉的比表面積。于夢等[33]研究了薄荷油乳液的多孔淀粉固化及其在卷煙中的應用,發現乳液的多孔淀粉提高了對薄荷油的包封品質,更利于應用到卷煙中。徐忠等[34]研究了不同交聯處理對玉米淀粉顆粒結構的影響,結果表明交聯后的多孔淀粉的結構發生了很大變化,主要表現為結晶度下降、粒徑分布均一性提高、平均孔徑增大、比孔容在增大。常貴娟等[19]采用乳液交聯法制備多孔淀粉并研究其吸附性能,通過與常用的成孔法比較發現,該方法制備的多孔淀粉孔結構豐富,比表面積更大,吸附效率大大提高;另外,顆粒的結晶度降低,增加了淀粉顆粒抗機械破碎的能力。張燕萍[35]研究發現多孔淀粉經交聯后,可使淀粉分子具有多維空間的網格結構。周瓊等[36]研究發現在制備交聯淀粉時,先交聯再用酶水解能夠得到流變學性質較好的多孔淀粉,同時能夠提高多孔淀粉顆粒的機械強度和吸附性能[37]。徐忠等[38]研究表明三氯氧磷交聯的改性多孔淀粉吸水(油)率、結構性能和流變性能都有不同程度的改善。楊永美[39]研究發現經交聯酯化的多孔淀粉流變學性質發生了較大的變化,比如透明度較原淀粉降低、熱穩定性增強、溶解度和膨脹度有所提高。
3.2溶膠-凝膠法
溶膠-凝膠法是先將淀粉在一定條件下形成凝膠,研磨后進行溶劑置換、抽濾、干燥,最終得到粉末狀的多孔淀粉。利用此方法制備的多孔淀粉具有較大的比表面積,吸附性能增強。
侯曉蘋等[40]通過對多孔淀粉吸附動力學進行研究發現,向多孔淀粉中添加一定濃度的溶膠,能夠顯著提高多孔淀粉的吸附性能;汪瓊芳等[41]采用溶膠-凝膠成孔法制備多孔淀粉來提高多孔淀粉的比表面積,并觀察了制備出的多孔淀粉對Pb2+的吸附能力,發現與用普通制備方法相比,該方法制備的多孔淀粉具有更大的比表面積和吸附能力。利用溶膠-凝膠成孔法制備多孔淀粉時,干燥方式對多孔淀粉的結構形成具有一定的影響[42],其中汪瓊芳[41]認為采用真空冷凍干燥得到的多孔淀粉的孔結構較好。
3.3擠壓-復合酶法
擠壓-復合酶法先對淀粉進行擠壓加工,使淀粉糊化,然后利用復合酶進行酶解形成多孔淀粉。該方法是酶解成孔法的改進方法,更利于淀粉酶對淀粉進行水解,得到的多孔淀粉孔隙結構較好,且減少了酶的使用量。周堅等[43]對微孔淀粉的預處理工藝進行研究發現,擠壓加工預處理更有利于酶的水解和孔的形成。劉宇欣等[44-45]通過對擠壓-復合酶成孔法制備玉米多孔淀粉工藝參數的優化研究發現,制備出的多孔淀粉的孔結構呈蜂窩狀,吸水率、吸油率、透光率、溶解率、膨脹能力等性質都有所提高,比表面積和比容積也相對增加,吸附性能增強。
4.1理化性質
生淀粉經改性制備成多孔淀粉后,保留了生淀粉的無毒、可降解性以及良好的生物相容性[46],但因顆粒結構發生改變,與生淀粉相比具有不同的理化性質。目前,研究人員對多孔淀粉的吸水(油)性、結晶度、透光度、堆積密度等理化性能進行了一系列研究,得出了許多有意義的結論。
尹卓林[9]對多孔淀粉的物理性質進行了研究發現,與原淀粉相比,多孔淀粉的吸水(油)性顯著提高,并且得出多孔淀粉的吸油性在一定范圍內隨著pH的增大而升高,在pH為6.0的時候,如果繼續增大pH,則吸油率下降;李瑩[47]通過對酶水解和交聯改性制備玉米多孔淀粉進行研究發現,由于多孔淀粉顆粒表面小孔的形成,使顆粒結構的強度下降,變得易碎;有的多孔淀粉形成中空,并且顆粒變得更小,使得多孔淀粉的透光率比原淀粉增強。徐忠等[48]發現由于淀粉顆粒的無定形區遭到破壞,使多孔淀粉的結晶度提高。
4.2吸附性質
吸附性質是多孔淀粉的最主要性能之一,也是多孔淀粉應用研究最多的一種特性。目前常用的吸附劑如氧化鋁、硅膠、分子篩、活性炭等存在價格較高、生物降解性差等問題,一些替代吸附劑如木材、殼聚糖、淀粉、藻類等的吸附量有限,而多孔淀粉的孔隙多、孔隙率高,具有較大的比表面積、較低的堆積密度,吸附能力強[2]。多孔淀粉可通過表面孔隙對物質進行吸附,能吸附除膏狀物以外的任何物質[49],與常規的吸附劑相比,多孔淀粉還具有生產工藝簡單、原料來源廣、安全無毒、劑量范圍寬、可生物降解、適應性強、可根據吸附物改進等優點[46]。因此,研究多孔淀粉的吸附性對多孔淀粉的應用具有重要意義。
姚衛蓉等[50-52]對雙歧桿菌活菌粉的制備及應用微孔淀粉吸附粉末咖啡香精進行了研究,發現多孔淀粉對被吸物有很好的保護作用,可以緩解易氧化物質的氧化,減少有效物質的損失。王慧等[53]對多孔淀粉吸附特性的應用進行了研究表明,多孔淀粉吸附某種物質后,可以采用物理或化學的方法釋放這種吸附物,也起到一定的緩釋作用。因多孔淀粉本身的吸附性能有限,現在很多研究人員開始致力于對多孔淀粉進行改性處理來提高其吸附能力。侯曉蘋等[40]對維生素C、茶堿和BSA在微孔淀粉上的吸附/釋放動力學進行研究表明,多孔淀粉的吸附性是純物理過程,向多孔淀粉中添加一定濃度的膠,能顯著提高多孔淀粉的吸附性能及緩釋作用。胡霞[54]在研究粳米多孔淀粉和變性淀粉時發現,經交聯引入新的化學基團,可在很大程度上增強多孔淀粉的吸附能力,并且能夠提高其吸附的選擇性。吳第祥等[55]對多孔淀粉進行酯化改性研究,通過對改性的多孔淀粉的吸油率進行測試,發現經改性的多孔淀粉吸附能力增強。
4.3其他性質
生淀粉通過一定的技術手段加工成多孔淀粉,淀粉的顆粒結構發生了不同程度的改變,其流變學特性也發生了變化。許麗娜[56]研究發現多孔淀粉的抗溶脹、抗溶解、粘度、糊化溫度以及穩定性等指標都比生淀粉稍差,使得多孔淀粉顆粒易碎,回生較困難,限制了多孔淀粉的應用。
5.1多孔淀粉的直接應用
由于多孔淀粉較生淀粉具有很多性能優點,研究多孔淀粉的應用方法對提高該材料的應用效果具有重要意義。目前,研究人員已將多孔淀粉作為包埋緩釋基材、吸附劑和替代物應用到食品、醫藥衛生、化工工業等領域。
5.1.1作為包埋緩釋基材多孔淀粉將某些物質包埋起來后,可以延緩該物質的釋放時間,從而達到緩釋的效果。李文君等[57]研究發現多孔淀粉作為微膠囊芯材可以應用在食品、藥品等領域中。在食品方面,多孔淀粉可以作為香味劑、甜味劑等調味品的包埋材料。姚衛蓉等[51]發現吸附了咖啡香精的多孔淀粉用在口香糖中可以延長咖啡香精的釋放時間,從而增加咖啡香精在口中的保留時間。多孔淀粉還可以吸附易氧化的物質(如維生素A、大豆磷脂、含有DHA的魚油等),而且在放置一定時間后,發現該物質的殘留率依然很高。吳克剛等[58]用微膠囊技術包埋吸附微藻油的多孔淀粉,可使得到的微膠囊粉末顆粒大小分布均勻,提高微膠囊化效率。Belingheri等[59]通過對多孔淀粉的性能測試發現,多孔淀粉能夠吸附有氣味的液體物質,且液體物質的極性決定該物質在多孔淀粉中的風味保存時間。Xing等[60]還發現一定的多孔淀粉濃度能夠提高嗜酸乳桿菌微膠囊的穩定性。在醫藥方面,提巖[61]研究表明多孔淀粉可作為包囊藥劑緩釋基材,可以對藥物的釋放進行控制,例如將萘普生[62]、薄荷油[63]、雙歧桿菌活菌[64]、難溶性BCS II 型藥物[65]等包埋在多孔淀粉中,運用一定的物理或化學方法控制多孔淀粉對包埋物的釋放時間,提高了藥物的利用率。在農業方面,吳延麗[66]對淀粉基農藥釋放基材進行了研究,發現多孔淀粉可以作為具有生物降解性能的基材,多孔淀粉可以作為殺蟲劑和除草劑的載體,通過控制農藥的揮發和分解速度,延長農藥的釋放時間,從而提高了農藥的利用效率。
5.1.2作為吸附劑利用多孔淀粉多孔、高孔隙率的優點,可以作為吸附材料應用到很多領域中,例如可以用來處理燃料廢水[67]、吸附重金屬離子[68]、吸附卷煙煙氣氣相物[69]等。蔣夢蘭等[70]通過對馬鈴薯多孔淀粉的研究發現,多孔淀粉作為吸水劑和吸濕劑可用于內墻涂料中。Zhang等[71]、Ge等[72]、Karaipekli等[73]將多孔淀粉應用到化妝品中,化妝品中的各種成分被吸附到多孔淀粉中,有效降低了化妝品對皮膚的刺激性。在醫藥衛生領域,劉成程[74]對高吸水性玉米多孔淀粉的止血效果進行了研究,發現多孔淀粉較強的吸附能力,可以通過誘導血小板凝聚,加快血栓形成并激活凝血系統,起到止血作用,并且安全無毒。另外,多孔淀粉還可以用做一些活性物質的載體和難聞氣味的封閉劑。
5.1.3作為替代物利用多孔淀粉的多孔性,可以代替食品的某種成分或者某些物質的封裝器。Yao等[75]、張鑫等[76]、Xianwei等[77]、朱仁宏等[78-79]研究了用多孔淀粉替換貢丸中的部分脂肪,發現制作的成品貢丸能夠滿足貢丸的口感和質地,不僅節約了成本,而且能減少人們對脂肪的攝入;Belingheri等[80]研究發現,通過將吸附葵花籽油的多孔淀粉包封,從而防止油脂的氧化,結果表明,其可以代替噴霧干燥來對油的風味進行封裝。
5.2多孔淀粉的改性應用
多孔淀粉本身的應用具有一定的局限性,通過物理、化學或生物的方法對其進行改性,能夠改善多孔淀粉的特性,拓寬其應用范圍。
Rizzi[31]在多孔淀粉顆粒上接上疏水性基團,提高了多孔淀粉從水相或者氣相吸附疏水性物質的能力。將硅氧烷基團接到多孔淀粉的表面,可使多孔淀粉的應用更加廣泛。蘇東民等[81]對多孔淀粉的表面用表面活性物質處理發現,經處理的多孔淀粉可吸附更多的脂溶性物質(吡哆素)。吳第祥[55]、Xiaofei等[82]研究發現:經黃原酸酯化的多孔淀粉和多孔淀粉檸檬酸鹽可作為更有效的吸附劑,用于處理受污染液體中的重金屬。
王霞[83]用S-乙酰琉基丁二酸酐改性多孔淀粉,增強了多孔淀粉的生物粘附性和結構穩定性,可以用在鼻腔藥物中,延長藥物在鼻腔內的停留時間。Whistler[84]將酯化劑或醚化劑通過共價鍵連接到多孔淀粉上,得到了可以代替脂肪的改性多孔淀粉,能夠添加到食品中,減少人們對熱量的攝入。
目前研究人員在制備多孔淀粉時都是采用單一的原料淀粉,所制備的多孔淀粉材料性能較為單一,因此,研究采用多種淀粉的復合原料來制備多孔淀粉,可研發更多具有多種綜合性能的多孔淀粉,進一步拓展其應用。多孔淀粉的成孔方法雖較多,但大部分仍處實驗階段,工業應用尚較少(工業上常采用生物成孔法)。因此,今后仍需對目前的成孔方法在成孔質量、效率、孔隙穩定性及成本等方面加強研究,使之逐步成為成熟的工業化生產技術,擴大多孔淀粉材料的市場供應規模。多孔淀粉雖可直接應用到食品、醫藥衛生、化工工業等領域,但由于材料的性能有限,為了提高應用效果,在結合應用對象的特性基礎上,對所制備的多孔淀粉進行進一步改性,開發更有效的應用技術也將成為今后的研究重點。
[1]陳麗,譚亦成,張喻. 多孔淀粉的酶法制備及在食品中的應用研究進展[J]. 糧油食品科技,2013(2):16-19.
[2]姚衛蓉,姚惠源,劉傳寧. 多孔淀粉的應用[J]. 糧食與飼料工業,2001(1):45-47.
[3]楊景峰,羅志剛,羅發興,等. 淀粉預處理方法對多孔淀粉的影響[J]. 食品科技,2007(7):50-53.
[4]朱培蕾,趙貴云,汪名春,等. 玉米多孔淀粉生成條件及其成孔過程的研究[J]. 安徽農業大學學報,2011(2):164-169.
[5]Yan H,Zhengbiao G U. Morphology of modified starches prepared by different methods[J]. Food Research International,2010,43(3):767-772.
[6]段善海,繆銘. 新型有機吸附劑-多孔淀粉的研究與分析[J]. 食品工業科技,2007(1):240-244.
[7]Cavallini,Franco. Effect of acid-ethanol treatment followed by ball milling on structural and physicochemical characteristics of cassava starch[J]. Starch/St?rke,2010,62(5):236-245.
[8]姚衛蓉,姚惠源. 多孔淀粉概述[J]. 糧食與飼料工業,2004(3):25-27.
[9]尹卓林. 多孔淀粉的制備及其吸附應用研究[D].濟南:齊魯工業大學,2013.
[10]Nadiha N,Fazilah,Bhat. Comparative susceptibilities of sago,potato and corn starches to alkali treatmen[J]. Food Chem,2010,121(4):1053-1059.
[11]楊巍巍,印方平. 酸法制備玉米多孔淀粉的工藝優化及其產品特性的研究[J]. 現代食品科技,2009(5):538-541.
[12]周小柳,唐忠鋒,陳曉偉. 鹽酸制備小麥微孔淀粉的性能及結構研究[J]. 食品工業科技,2009(3):237-239.
[13]劉雄,闞建全,陳宗道,等. 酸法制備微孔淀粉的技術研究[J]. 食品科學,2003,24(10):81-83.
[14]楊巍巍,印方平. 酸法制備玉米多孔淀粉的工藝優化及其產品特性的研究[J]. 現代食品科技,2009(5):538-541.
[15]Qian D,Chang P R,Ma X. Preparation of controllable porous starch with different starch concentrations by the single or dual freezing process[J]. Carbohydrate Polymers,2011,86(3):1181-1186.
[16]彭飛. 冷凍法制備多孔淀粉及性能研究[D].天津:天津大學,2010.
[17]段江波. 玉米淀粉基多孔炭材料的制備與表征[D].大連:大連理工大學,2012.
[18]Miao Z,Ding K,Wu T,et al. Fabrication of 3D-networks of native starch and their application to produce porous inorganic oxide networks through a supercritical route[J]. Microporous and Mesoporous Materials,2008,111(1-3):104-109.
[19]常貴娟,肖武,李祥村,等. 乳液交聯法制備多孔淀粉及其吸附性能[J]. 化工進展,2014(5):1290-1295.
[20]王海峰,李仲謹,蔡京榮,等. 反相乳液聚合法制備淀粉聚合物微球的研究[J]. 化工新型材料,2008(3):84-86.
[21]徐忠,偉寧,李強,等. 反相微乳法制備玉米淀粉微球的工藝研究[J]. 食品科技,2009(5):259-262.
[22]Shariffa,Karim,Fazilah. Enzymatic hydrolysis of granular native and mildly heat-treated tapioca and sweet potato starches at sub-gelatinization temperature[J]. Food Hydrocolloids,2009,23(2):434-440.
[23]Aggarwal Dollimore D. A thermal analysis investigation of partially hydrolyzed starch[J]. Thermochimica Acta,1998,1-2(319):17-25.
[24]Sreenath. Studies on Starch Granules Digestion byα-Amylase[J]. Starch/St?rke,1992,44(2):61-63.
[25]Uthumporn U,Zaidul I S M,Karim A A. Hydrolysis of granular starch at sub-gelatinization temperature using a mixture of amylolytic enzymes[J]. Food and Bioproducts Processing,2010,88(1):47-54.
[26]O’Brien S,Wang Y. Susceptibility of annealed starches to hydrolysis by alpha-amylase and glucoamylase[J]. Carbohydrate polymers,2008,72(4):597-607.
[27]張斌,陳國. 多孔淀粉制備工藝及應用研究進展[J]. 食品工業科技,2012(2):399-403.
[28]Fannon,Hauber,Bemiller. Surface pores of starch granules[J]. Cereal Chem,1992,69(3):284-288.
[29]Ayd N,Okutan H. Polyurethane rigid foam composites incorporated with fatty acid ester-based phase change material[J]. Energy Conversion and Management,2013,68:74-81.
[30]徐忠,劉明麗,張海華. 交聯改性對多孔淀粉的性質影響研究[J]. 食品科學,2007,28(11):47-50.
[31]Rizzi. Modified Porous Starch:US 6147028[P]. 2000.
[32]王凱. 硬脂酸多孔玉米淀粉酯的制備及應用[D].無錫:江南大學,2008.
[33]于夢,鐘芳,麻建國,等. 薄荷油微乳液的多孔淀粉固化及其在卷煙中應用[J]. 食品與機械,2008(3):29-33.
[34]徐忠,周美琴. 不同交聯處理對玉米多孔淀粉顆粒結構的影響[J].精細化工,2009(5):489-492.
[35]張燕萍. 變性淀粉制備與應用[M]. 北京:化學工業出版社,2007:92-94.
[36]周瓊,劉雄,周才瓊,等. 交聯微孔淀粉的制備[J]. 食品與發酵工業,2004(2):138-141.
[37]Guo L,Liu R,Li X,et al. The physical and adsorption properties of different modified corn starches[J]. Starch-starke,2015,67(3-4):237-246.
[38]徐忠,劉明麗,李麗莎. 多孔淀粉的酯化交聯改性及其性質研究[J]. 哈爾濱商業大學學報:自然科學版,2006(6):51-53.
[39]楊永美. 玉米多孔淀粉的交聯酯化雙改性研究[D].鄭州:河南工業大學,2012.
[40]侯曉蘋,趙娟,侯曉莉,等. 維生素C、茶堿和BSA在微孔淀粉上的吸附/釋放動力學考察[J]. 中國醫藥工業雜志,2015,46(8):860-865,914.
[41]汪瓊芳,相波,李義久,等. 高比表面積多孔淀粉制備和改性及在水處理中的應用[J]. 工業水處理,2013(2):59-62.
[42]Budarin V,Clark J H,Hardy J J,et al. Starbons:new starch-derived mesoporous carbonaceous materials with tunable properties[J]. Angew Chem Int Ed Engl,2006,45(23):3782-3786.
[43]周堅,沈汪洋,萬楚筠. 微孔淀粉制備的預處理工藝研究[J]. 食品科學,2005,26(11):134-136.
[44]劉宇欣,肖志剛,楊慶余,等. 擠壓復合酶法制備玉米多孔淀粉工藝參數優化[J]. 農業機械學報,2013(4):171-178.
[45]劉宇欣. 擠壓-復合酶法制備多孔淀粉研究[D]. 哈爾濱:東北農業大學,2013.
[46]Noda T,Takigawa S,Matsuura-Endo C,et al. The physicochemical properties of partially digested starch from sprouted wheat grain[J]. Carbohydrate Polymers,2004,56(3):271-277.
[47]李瑩. 酶水解和交聯改性制備玉米多孔淀粉[D]. 哈爾濱:哈爾濱工業大學,2007.
[48]徐忠,繆銘,李麗莎. 酶法制備多孔淀粉的影響因素研究[J]. 中國糧油學報,2006,21(3):63-67.
[49]Converti J D,Perego. Wood hydrolysis and hydrolyzate detoxification for subsequent xylitol production[J]. Chem Eng Technol,2000,23:1013-1020.
[50]姚衛蓉,錢科,姚惠源. 雙歧桿菌活菌粉的制備[J]. 無錫輕工大學學報,2002,21(6):569-573.
[51]姚衛蓉,姚惠源. 應用微孔淀粉吸附粉末咖啡香精[J]. 中國糧油學報,2002,17(6):55-58.
[52]嚴聃. 大米多孔淀粉的制備及其性質的研究[D].長沙:湖南農業大學,2006.
[53]王慧,偉寧,周美琴,等. 多孔淀粉吸附性能的應用研究[J]. 農產品加工(學刊),2008(7):70-72.
[54]胡霞. 粳米多孔淀粉和變性淀粉的制備與應用[D]. 無錫:江南大學,2006.
[55]吳第祥,潘雪梅,方林,等. 酯化改性多孔淀粉的制備研究[J]. 化學工程師,2015(9):11-13.
[56]許麗娜. 多孔淀粉的制備與性質研究[D]. 山東:山東農業大學,2009.
[57]李文君,李誠博,劉晨光. 液芯微囊的制備及其應用研究進展[J]. 廣州化工,2015(11):7-12.
[58]吳克剛,佘綱哲,柴向華. 油脂噴霧干燥微膠囊化的研究[J]. 食品科學,1998,19(1):34-37.
[59]Belingheri C,Ferrillo A,Vittadini E. Porous starch for flavor delivery in a tomato-based food application[J]. LWT-Food Science and Technology,2015,60(1):593-597.
[60]Xing Y,Xu Q,Ma Y,et al. Effect of porous starch concentrations on the microbiological characteristics of microencapsulated Lactobacillus acidophilus[J]. Food & Function,2014,5(5):972-983.
[61]提巖. 淀粉基生物降解髙分子材料的制備與性能研究[D]. 天津:天津大學,2007.
[62]Nagata K,Okamoto H,Danjo K. Naproxen particle design using porous starch[J]. Drug Dev Ind Pharm,2001,27(4):287-296.
[63]Zhao,Madson,Whistler. Cavities in porous corn starch provide a large storage space[J]. Cereal Chemistry,1996,3(73):379-380.
[64]姚衛蓉,姚惠源. 多孔淀粉的吸附特性及其應用研究[J].糧食與飼料工業,2005(1):22-24.
[65]Wu C,Wang Z,Zhi Z. Development of biodegradable porous starch foam for improving oral delivery of poorly water soluble drugs[J]. International Journal of Pharmaceutics,2010,09(40):1-34.
[66]吳延麗. 淀粉基農藥釋放基材的研究[D]. 哈爾濱:黑龍江大學,2004.
[67]Guo L,Li G,Liu J,et al. Adsorptive decolorization of methylene blue by crosslinked porous starch[J]. Carbohydr Polym,2013,93(2):374-379.
[68]江志平,相波,李義久,等. 改性多孔淀粉對Cu~(2+)的捕集性能[J]. 化工環保,2009(2):170-174.
[69]朱玉,郭麗,杜先鋒,等. 變性多孔淀粉吸附卷煙煙氣氣相物的研究[J]. 中國糧油學報,2012(8):24-30.
[70]蔣夢蘭,郭俊峰,王榮民,等. 馬鈴薯多孔淀粉的制備及其在調濕涂料中的應用[J]. 涂料工業,2011(3):63-65.
[71]Zhang D,Tian S,Xiao D. Experimental study on the phase change behavior of phase change material confined in pores[J]. Solar Energy,2007,81(5):653-660.
[72]Ge H,Li H,Mei S,et al. Low melting point liquid metal as a new class of phase change material:An emerging frontier in energy area[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews,2013,21:331-346.
[73]Karaipekli A,Sar A. Capric-myristic acid/vermiculite composite as form-stable phase change material for thermal energy storage[J]. Solar Energy,2009,83(3):323-332.
[74]劉成程. 高吸水性玉米多孔淀粉的制備及其生物相容性和止血效果的研究[D]. 陜西:西北大學,2010.
[75]Yao W R,Yao H Y. Adsorbent characteristics of porous starch[J]. Starch-starke,2002,54(6):260-263.
[76]張鑫,李學紅,高正波. 高純度粉末狀大豆磷脂微膠囊化的研究[J]. 食品工業科技,2001(3):35-37.
[77]Xianwei X,Nobuhiro H,Umeyuki D. Biological Availability of Docosahexaenoic Acid from Fish Oil Encapsulated in Zein-Coated Porous Starch Granules in Rats[J]. Food Science and Technology,2000,2(6):87-93.
[78]錢和,朱仁宏,姚衛蓉,等. 多孔淀粉在低脂貢丸中的代脂研究[J]. 食品科技,2005(2):67-70.
[79]朱仁宏,姚衛蓉,鄭書銘,等. 多孔淀粉在低脂貢丸中的代脂研究[J]. 中國食品添加劑,2005(4):22-25.
[80]Belingheri C,Giussani B,Rodriguez-Estrada M,et al. Oxidative stability of high-oleic sunflower oil in a porous starch carrier[J]. Food Chemistry,2015,166:346-351.
[81]蘇東民,金華麗,任順成,等. 微孔性變性淀粉吸附性質的研究[J]. 鄭州糧食學院學報,2000(2):24-27.
[82]Ma X,Liu X,Anderson D P,et al. Modification of Porous Starch for the Adsorption of Heavy Metal Ions From Aqueous Solution[J]. Food Chemistry,2015,181:133-139.
[83]王霞. 基于新型生物黏附藥物載體一酯化多孔淀粉的鹽酸普萘洛爾鼻腔黏膜給藥系統研究[D]. 重慶:第三軍醫大學,2013.
[84]Whistler. Subgranular crystalline starch as fat substitute:US,5580390[P]. 1996.
Review and prospect on pore-forming technology and application of porous starch
LI Xian,FAN Xiao-ping*,JIANG Zhuo,XIANG Hong,ZHANG Qin-fa
(College of Food Science,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)
Pore-forming mechanisms of porous starch were analyzed at the beginning. On that basis,both general and improved pore-forming methods,as well as the characterization of porous starch were reviewed and analyzed. The advances of application technologies of porous starch were also summarized,and the preparation and application research prospects were discussed in the end.
porous starch;pore-forming;preparation;application;review
2015-11-30
李顯(1991-),男,碩士研究生,研究方向:農產品深加工原理與技術,E-mail:leescau@163.com。
范小平(1981-),男,博士,副教授,研究方向:農產品深加工原理與技術,E-mail:fanscau@163.com。
國家自然科學基金項目(31201401);廣東省自然科學基金項目(2014A030313452);廣東省高等學校優秀青年教師培養計劃資助項目(YQ2015025)。
TS236.9
A
1002-0306(2016)12-0354-07
10.13386/j.issn1002-0306.2016.12.059