淀粉凝胶研究进展

淀粉在纺织工业中的应用与研究淀粉作为一种天然高分子聚合物，广泛存在于植物中，是植物储存能量的主要形式。

在纺织工业中，淀粉以其优异的成膜性、粘结性和生物降解性，被广泛应用于上浆、整理、增稠等过程。

本文将详细探讨淀粉在纺织工业中的应用及其研究进展。

淀粉的基本性质淀粉是由大量葡萄糖单元组成的高分子聚合物，根据聚合度不同，淀粉可分为直链淀粉和支链淀粉。

直链淀粉分子为线性结构，而支链淀粉分子则具有分支结构。

淀粉分子通过α-1,4-糖苷键连接，并在部分葡萄糖单元上以α-1,6-糖苷键形成支链。

淀粉的物理性质包括良好的成膜性、粘结性和增稠性，使其在纺织工业中具有广泛的用途。

此外，淀粉还具有良好的生物降解性，对环境友好，是可持续发展的材料。

淀粉在纺织工业中的应用上浆是纺织品生产过程中的一个重要环节，淀粉在上浆过程中起到增加纤维间的粘结力、提高织物强度和耐磨性的作用。

淀粉浆料通过浸渍、喷涂或浇铸的方式施加在纤维上，然后通过热处理使淀粉凝胶化，形成坚韧的薄膜。

淀粉在纺织品整理过程中也发挥着重要作用。

淀粉整理剂可提高纺织品的防水、防皱和防污性能。

通过在纺织品表面形成一层均匀的淀粉膜，减少水分、油脂和污渍的渗透，达到防水、防皱和防污的效果。

淀粉在纺织品印染过程中用作增稠剂，可提高染料的利用率、染色均匀性和染色速度。

淀粉通过与染料形成复合物，提高染料在溶液中的浓度，从而加快染料的上色速度。

此外，淀粉还具有遮盖纤维表面缺陷的作用，使纺织品表面更加光滑。

研究进展随着科技的发展，淀粉在纺织工业中的应用研究不断深入。

研究者通过改性淀粉分子结构，引入功能性基团，提高淀粉的性能，拓宽其在纺织工业中的应用范围。

例如，酯化淀粉、醚化淀粉和接枝淀粉等改性淀粉，具有更好的粘结性、成膜性和生物降解性。

此外，研究者还通过生物技术手段，利用微生物发酵生产淀粉，提高淀粉的性能。

发酵法生产的淀粉具有更高的纯度、更好的溶解性和更低的粘度，有利于其在纺织工业中的应用。

淀粉基水凝胶摘要:通过淀粉基中的淀粉来改性，通过化学交联以及物理交联使得水凝胶拥有较好的强度以及较好的生物相容性。

淀粉的种类繁多以及淀粉基水凝胶的制备简单，使得其成为如今科学领域的研究热点之一。

本文从水凝胶的种类，淀粉基水凝胶的性能应用等来介绍淀粉基水凝胶的研究进展，同时探讨了研究的前景以及发展方向。

关键词：水凝胶、直链淀粉、支链淀粉、生物相容性；Excerpt ：Modified by starch in the starch base, the hydrogel has better strength and better biocompatibility by chemical crosslinking and physical crosslinking. The wide variety of starch and thesimplicity of preparation of starch-based hydrogels make it one of the hottest research topics in the field of science today. In this paper, the research progress of starch-based hydrogels is introduced from the perspective of the types of hydrogels and the performance andapplication of starch-based hydrogels, and the prospects and development directions of research are discussed.Keyword：Hydrogels, amylose, amylopectin, biocompatibility;一、水凝胶在自然界各种体系中,能够在日常情况下吸收大量的水分，并能够使得一定量的水分以水分子的形态维持在该体系内的交联聚合产物就是人们常说的水凝胶。

小麦淀粉生物基水凝胶合成及其辅助NO 2--N 的去除许世超1，祖彤彤2，郝梦琛2，杨杰1（1.天津工业大学化学学院，天津300387；2.天津工业大学环境科学与工程学院，天津300387）摘要：针对小麦淀粉（CS ）凝胶力学性能较差的缺陷，利用小麦淀粉与聚乙烯醇（PVA ）、硼砂（B ）、海藻酸钠（SA ）等天然/无机材料通过物理/化学交联合成了PVA/B/CS 和SA/B/CS 2种生物基水凝胶，考察其力学性能和溶胀性能；并制备生物基水凝胶包埋反硝化菌剂，考察其对水体中亚硝酸盐氮（NO 2--N ）的去除性能。

结果表明：合成的2种生物基水凝胶均具有良好的力学性能，PVA/B/CS 水凝胶的拉伸断裂伸长率最高可达1088%，SA/B/CS水凝胶的拉伸断裂伸长率最高可达562%；PVA/B/CS 2.7水凝胶包埋反硝化菌剂（D-PVA/B/CS 2.7）去除水中NO 2--N 30h 后，去除效率为94.81%；SA/B/CS 2.7水凝胶包埋反硝化菌剂（D-SA/B/CS 2.7）去除水中NO 2--N 40h 后，去除效率为94.99%，说明所合成的生物基水凝胶具有辅助去除水体中氨氮的效果。

关键词：小麦淀粉；生物基水凝胶；固定载体；生物脱氮；力学性能中图分类号：TQ427.26文献标志码：A文章编号：员远苑员原园圆源载（圆园24）园2原园园68原07收稿日期：2022-12-27基金项目：国家自然科学基金资助项目（51772208，51678409）通信作者：许世超（1975—），男，博士，副教授，主要研究方向为大气污染防治及纳米功能材料。

E -mail ：**********************.cnSynthesis of wheat starch bio-based hydrogel and its assisted removal for NO 2--NXU Shichao 1，ZU Tongtong 2，HAO Mengchen 2，YANG Jie 1（1.School of Chemical ，Tiangong University ，Tianjin 300387，China ；2.School of Environmental Science and Engineering ，Tiangong University ，Tianjin 300387，China ）Abstract ：Aiming at the defect of poor mechanical properties of wheat starch渊CS冤gel袁PVA/B/CS and SA/B/CS bio-basedhydrogels were synthesized by physical/chemical crosslinking of wheat starch with natural/inorganic materials such as polyvinyl alcohol渊PVA冤袁borax渊B冤and sodium alginate渊SA冤.The mechanical properties and swelling properties of two composite bio-based hydrogels were studied.Bio-based hydrogel entrapped denitrifying bacte鄄ria was prepared袁and its removal performance of nitrite nitrogen 渊NO 2--N冤in water was investigated.The results showed that the two bio-based hydrogels had good mechanical properties袁the tensile elongation at break of PVA/B/CS hydrogels was up to 1088%袁and the tensile elongation at break of SA/B/CS hydrogels was up to 562%.The removal efficiency of PVA/B/CS 2.7hydrogel-embedded denitrifying bacteria 渊D-PVA/B/CS 2.7冤for NO 2--N inwater was 94.81%after 30h.The removal efficiency of SA/B/CS 2.7hydrogel-embedded denitrifying bacteria 渊D-SA/B/CS 2.7冤for NO 2--N in water was 94.99%after 40h.It indicates that the synthesized bio-based hydrogel hasan auxiliary effect on the removal of ammonia nitrogen in water.Key words ：wheat starch曰bio-based hydrogel曰fixed carrier曰biological denitrification曰mechanical propertyDOI ：10.3969/j.issn.1671-024x.2024.02.011第43卷第2期圆园24年4月Vol.43No.2April 2024天津工业大学学报允韵哉砸晕粤蕴韵云栽陨粤晕GONG 哉晕陨灾耘砸杂陨栽再2020年9月，我国提出了“双碳”战略目标，推进生态管理与环境保护，减少碳排放，引导绿色技术创新[1-2]。

八种淀粉糊化和流变特性及其与凝胶特性的关系八种淀粉糊化和流变特性及其与凝胶特性的关系淀粉是一种重要的碳水化合物，广泛应用于食品、饲料、纺织、造纸和医药等领域。

淀粉的糊化和流变特性对于其应用性能具有重要影响，并且与其凝胶特性密切相关。

本文将综述八种常见的淀粉糊化和流变特性，并分析其与凝胶特性的关系。

一、糊化特性1. 预糊化温度预糊化温度是指淀粉颗粒在水中吸水胀溶并煮沸所需的温度。

不同类型的淀粉预糊化温度不同，主要受到淀粉的来源、品种和处理方法等因素的影响。

预糊化温度可以反映淀粉的糊化能力，温度越低表示淀粉的糊化能力越强。

2. 短时黏度和长时黏度短时黏度是指淀粉糊化后在特定温度下的黏稠程度，其数值反映淀粉糊化的程度。

而长时黏度则是在一定时间后测量的黏稠程度，主要用于评估糊化后的淀粉凝胶特性。

短时和长时黏度的测量可以帮助判断淀粉的稳定性和糊化特性。

3. 膨松度膨松度是指淀粉糊化后膨胀的程度，即淀粉颗粒吸水胀溶后形成的凝胶体积与初始淀粉体积的比值。

膨松度可以反映淀粉的吸水能力和凝胶稳定性，同时也与其流变特性有关。

4. 透明度透明度是指淀粉糊化后形成的混浊度，表示淀粉糊化后的凝胶透明程度。

透明度可以反映淀粉的颗粒大小和凝胶结构，进而影响流变特性和凝胶特性。

二、流变特性1. 粘弹性和弹性粘弹性是指淀粉糊化后的流体呈现出的粘性和弹性特性，即流体既有流动性也有弹性。

淀粉的粘弹性是由其颗粒间的相互作用力和凝胶结构决定的，不同类型的淀粉具有不同的粘弹性。

2. 膨胀指数膨胀指数是指淀粉糊化后在剪切作用下的体积变化程度。

不同类型的淀粉膨胀指数不同，其数值可以反映淀粉的流动性和形态改变能力。

3. 流变曲线流变曲线是指淀粉糊化后在不同剪切速率下所呈现出的黏度与剪切应力之间的关系图。

不同类型的淀粉流变曲线形状不同，可以反映淀粉的流变特性和凝胶稳定性。

4. 粘度和黏度指数粘度和黏度指数是评估淀粉糊化后流体黏稠程度的重要参数。

一、实验目的1. 了解淀粉凝胶的基本特性；2. 探究不同因素对淀粉凝胶特性的影响；3. 分析淀粉凝胶的制备方法及优化条件。

二、实验原理淀粉凝胶是一种由淀粉分子在水中溶解、糊化、交联后形成的具有网状结构的凝胶。

其特性主要包括透明度、弹性、粘度、吸水率等。

本实验通过制备淀粉凝胶，分析不同因素对凝胶特性的影响，以期为淀粉凝胶的制备和应用提供理论依据。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：玉米淀粉、水、氯化钠、氢氧化钠、葡萄糖、柠檬酸等；2. 实验仪器：电子天平、磁力搅拌器、电热恒温水浴锅、pH计、凝胶分析仪、扫描电子显微镜等。

四、实验方法1. 淀粉凝胶的制备：（1）称取一定量的玉米淀粉，加入适量的水，搅拌均匀；（2）将淀粉乳在80℃水浴中加热糊化，直至形成均匀的糊状溶液；（3）在糊化后的淀粉溶液中加入适量的氯化钠、氢氧化钠、葡萄糖、柠檬酸等物质，搅拌均匀；（4）将混合液倒入模具中，置于冰箱中冷藏，使淀粉凝胶固化。

2. 淀粉凝胶特性的测定：（1）透明度：采用凝胶分析仪测定淀粉凝胶的透明度；（2）弹性：采用拉伸试验机测定淀粉凝胶的拉伸强度；（3）粘度：采用旋转粘度计测定淀粉凝胶的粘度；（4）吸水率：将淀粉凝胶浸泡在去离子水中，在一定时间内测定其吸水率。

五、实验结果与分析1. 透明度：淀粉凝胶的透明度与氯化钠浓度、氢氧化钠浓度、葡萄糖浓度、柠檬酸浓度等因素有关。

实验结果表明，随着氯化钠浓度的增加，淀粉凝胶的透明度逐渐降低；氢氧化钠浓度对淀粉凝胶的透明度影响不大；葡萄糖浓度和柠檬酸浓度对淀粉凝胶的透明度没有明显影响。

2. 弹性：淀粉凝胶的弹性与氯化钠浓度、氢氧化钠浓度、葡萄糖浓度、柠檬酸浓度等因素有关。

实验结果表明，随着氯化钠浓度的增加，淀粉凝胶的拉伸强度逐渐降低；氢氧化钠浓度对淀粉凝胶的拉伸强度影响不大；葡萄糖浓度和柠檬酸浓度对淀粉凝胶的拉伸强度没有明显影响。

3. 粘度：淀粉凝胶的粘度与氯化钠浓度、氢氧化钠浓度、葡萄糖浓度、柠檬酸浓度等因素有关。

不完全糊化淀粉的流变特性及凝胶特性的研究淀粉的流变特性影响淀粉制品的加工及运输,凝胶特性与淀粉类产品的品质及稳定性密切相关,因而这两种特性对淀粉的应用尤为重要。

不完全糊化是指改变糊化条件(降低pH、温度等),使淀粉颗粒发生有限膨胀,不失去可识别的颗粒形貌。

对淀粉进行不完全糊化处理能使其部分性能优于原淀粉,目前这种处理对淀粉这两种特性的影响尚不清楚。

因此本课题以常见的薯类淀粉(马铃薯、木薯、红薯)、豆类淀粉(绿豆、豌豆)、谷类淀粉(荞麦、小麦、玉米)为研究对象,通过对原淀粉进行160 r/min、50℃、5min的不完全糊化处理,探究不完全糊化处理对淀粉流变特性和凝胶特性的影响。

通过旋转流变仪测定淀粉糊的黏度性质,结果表明:三个浓度(5%、10%、15%)下,马铃薯淀粉的峰值黏度值最高(3829-27818 cP)。

5%浓度时,不完全糊化使淀粉的终值黏度减小(8.2%-47.7%),薯类淀粉最为明显,(32.4%-47.7%);10%浓度时,不完全糊化使淀粉的终值黏度增大(2.5%-29.0%);15%浓度时,不完全糊化使马铃薯、木薯、绿豆、豌豆、小麦和玉米淀粉的终值黏度增大(1.8%-14.7%),仅红薯和荞麦淀粉的终值黏度减小(3.4%-8.9%)。

旋转流变仪测定淀粉糊的动态流变特性,结果表明:所有淀粉的弹性模量(95℃时4.9-2608 Pa)大于黏性模量(4.2-215 Pa)。

三个浓度下都是木薯淀粉的弹黏性模量最小(95℃时分别为4.9-43.9 Pa和4.2-26.3 Pa)。

薯类和豆类淀粉随温度变化幅度较小(8.4%-35.3%),热稳定性较好,谷类淀粉弹黏性模量变化的幅度较大(42.6%-71.4%),热稳定性较差。

5%浓度时,不完全糊化使淀粉的模量值增大(1.4%-43.9%、95℃);10%浓度时,不完全糊化使淀粉的模量值增大(0.7%-80.9%、95℃),仅荞麦淀粉的减小(43.0%-50.1%);15%浓度时,不完全糊化使淀粉的模量值减小(0.2%-37.0%、95℃),但红薯和小麦淀粉的增大(2.3%-12.3%)。