微波辅助制备接枝阳离子淀粉及其理化性能研究
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ＧＣ Ｓ的 特 性 粘 度 和 表 观 粘 度 降 低 ， 这 是 由 于 微 波 的 作
用， 淀粉 大分 子发 生 高 频 振 动 ， 造成 糖 苷 键 断 裂 ， 聚 合 度降低 ， 同 时 一 部 分 支链 淀 粉 被 打 断 ， 转 变 为 直 链 淀
粉， 淀 粉 的 分 支 程 度 减 小 ， 因 此 特 性 粘 度 和 表 观 粘
解 度 和膨胀 力 提高 口 。 。 而 随 着 接 枝 率 的 提 高 ， 过 多
表 面形成 包覆 层 ， 使颗 粒表 面 出现褶 皱状 隆起 ， 并在 颗
粒 间存在 丝状 粘 结 。同 时颗 粒 体 积 增 大 ， 部分颗粒 出 现裂 痕 ， 通过 放大 破裂 的颗 粒 ， 可 观 察 到 聚 合 物 不 仅 附 着 于颗粒 表 面 ， 并 且 存 在 于 其 内 部 。 这 是 由 于 微 波 加
晶 区表面 的分 子链 ， 使少 数水 分子 进入 晶区 ， 与 淀 粉 分 子形成 氢 键 ， 从 而 减 弱 了 晶 区 内淀 粉 分 子 间 氢 键 缔 合 ，
接枝率 （ ）
５ ． ６
８ ． ９ ２ １ ３ ． ５ ８ １ ８ ． ４ １ ２ １ ． ０ ９
溶解度 （ ） １ ３ ． ２ ９ １ ５ ． ２ ２ １ ６ ． ４ ６ １ ６ ． １ ３ ｌ ５ ． ８ ３ １ ３ ． ９ ９ １ ０ ． ３ ５
解 度和 膨胀 力 提 高 ， 又 随接 枝 率 的增 大逐 渐 降 低 。这 是 由于 微波 接枝 变 性 破 坏 了淀 粉 分 子 间氢 键 ， 淀 粉 分 子 问作 用力减 弱 ， 无定形 区结构弱 化 ， 也 使 晶 区完整 性 降低 ， 团粒 强度 因此下 降 ， 从 而 降低 了淀粉 水化 所需 的 能量 ， 有 利 于淀 粉 润胀 ， 溶 出 的直 链 淀粉 也 较 多 ， 故 溶
由 图 ３可 知 ， ＧＣ Ｓ的 衍 射 曲 线 相 较 于 Ｃ Ｓ发 生 明 显 变化 ， 衍射 强 度 降低 ， 峰 型 由尖 峰 向弥 散 型 转 化 ， 表 明 结 晶 度 下 降 。 晶 体 结 构 减 弱 可 认 为 是 微 波 辐 射 与 接
枝 共 聚共 同作用 的结 果 ： 首先 ， 微波 的热 效 应使 淀 粉颗 粒 膨胀 ， 水 分进 入无 定形 区 ， 又 由 于 微 波 电 场 加 速 了水 分 子 的运 动 ， 速 度 较 快 的水 分 子 不 断 撞 击非 晶 区 以及
热使 淀 粉发 生膨胀 ， 弱化 了淀粉 的 团粒结 构 ， 部 分单 体 分 子渗入 到 团粒 内部 ， 使 接 枝 共 聚 不仅 发 生 在 淀 粉 颗
粒 表面 ， 同 时 也 发 生 在 颗 粒 内部 的 无 定 形 区 ， 甚 至 是 晶
接 枝支 链带 来 的疏 水 性 又使 淀 粉 水 合 能力 减 弱 ， 溶 解 度和膨 胀 力 因而 逐 渐下 降 。值 得 注 意 的是 ， 尽 管 主要 接枝单 体 为 疏 水 性 ， 但在较低接枝率下 ， Ｇ Ｃ Ｓ的水 合 能力不 仅 没有 降低 反 而 增 强 ， 这 说 明在 一 定 的 接枝 率 范 围内 ， 微 波接 枝 变 性对 淀 粉 团 粒结 构 的弱 化作 用 可
膨胀 力（ ｇ ／ ｇ ） １ ７ ． ９ ８ ２ １ ． Ｏ ８ ２ ８ ． ２ ５ ２ ７ ． Ｏ ６ ２ ５ ． ８ ｌ ２ １ ． ７ ９ １ ９ ． Ｏ ２
３ ． ５ ＧＣ Ｓ的 流 变 性 能
并 使 双螺 旋结 构解 旋 ， 晶 区被 破 坏 ； 另一方 面， 接 枝 到 淀粉 大分 子链 上 的聚合 物链段 ， 由于空 间 位 阻效 应 ， 也 使淀 粉分 子 间难 以排 列形 成 有 序 的 结 构 ， 而 随 着 晶 格 结构 的弱 化 ， 少 量单 体 可能渗 入 晶区 内进 行反 应 ， 进 一 步促 使 了 晶 区 的 瓦 解 ｌ １ 。两 种 因 素 相 互 影 响 ， 使 Ｇ Ｃ Ｓ结 晶度 大 幅 下 降 ， 同 时 也 说 明 接 枝 共 聚 反 应 不 仅
以弥 补 引 入 疏 水 性 侧 基 对 淀 粉 水 合 能 力 造 成 的 负 面 影 响， 使 淀 粉糊加 工性 能得 以保证 。 表 １ ＲＳ ， Ｃ Ｓ和 ＧＣ Ｓ的 溶 解 度 和 膨 胀 力
Ｔａ ｂｌ ｅ １ Ｓｏｌ ｕ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎｄ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ｉ ｎｇ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｏ ｆ ＲＳ， ＣＳ ａ ｎ ｄ
ＧＣＳ
样 品 ＲＳ ＣＳ Ｇ ＣＳ ＃ １ ＧＣ Ｓ＃ ２ ＧＣ Ｓ ３ ＧＣ Ｓ ４ Ｃ Ｋ ２ Ｓ
区 。可见 微 波辐射 与 接枝共 聚共 同作 用 改变 了淀粉 团
粒 结构 ， 使 其 受 到 一 定 程 度 的破 坏 ［ ＝ １ 。
３ ． ３ ＧＣ Ｓ的 Ｘ 射 线 衍 射 分 析
张
吴 等： 微 波辅 助 制 备 接 枝 阳 离 子 淀 粉 及 其 理 化 性 能 研 究
部分 淀粉 颗粒 表 面存在 孔洞 及蜂 窝状 凹痕是 由于 阳离 子醚 化变 性 过 程 中碱 性试 剂 的腐 蚀 。相 比 之 下 ，
Ｇ Ｃ Ｓ的 外 观 产 生 了 极 大 变 化 。 接 枝 的 高 聚 物 在 淀 粉
发生 在淀 粉 团粒表 面 ， 也发 生在 团粒 内部 ， 不 仅 是 无 定
流 变 性 能 是 淀 粉 的 又 一 重 要 理 化 特 性 。 浆 料 必 须
具有 好 的流动 性 ， 以利 于其在 纤维表 面 润湿 和铺 展 ， 但 粘 度过小 也会 降低 浆料 内聚力 。流变性 能 与淀 粉 的分 子量、 分子 尺 寸、 分 子 空 间 构 型 有 关 。 由 表 ２可 知 ，
用， 淀粉 大分 子发 生 高 频 振 动 ， 造成 糖 苷 键 断 裂 ， 聚 合 度降低 ， 同 时 一 部 分 支链 淀 粉 被 打 断 ， 转 变 为 直 链 淀
粉， 淀 粉 的 分 支 程 度 减 小 ， 因 此 特 性 粘 度 和 表 观 粘
解 度 和膨胀 力 提高 口 。 。 而 随 着 接 枝 率 的 提 高 ， 过 多
表 面形成 包覆 层 ， 使颗 粒表 面 出现褶 皱状 隆起 ， 并在 颗
粒 间存在 丝状 粘 结 。同 时颗 粒 体 积 增 大 ， 部分颗粒 出 现裂 痕 ， 通过 放大 破裂 的颗 粒 ， 可 观 察 到 聚 合 物 不 仅 附 着 于颗粒 表 面 ， 并 且 存 在 于 其 内 部 。 这 是 由 于 微 波 加
晶 区表面 的分 子链 ， 使少 数水 分子 进入 晶区 ， 与 淀 粉 分 子形成 氢 键 ， 从 而 减 弱 了 晶 区 内淀 粉 分 子 间 氢 键 缔 合 ，
接枝率 （ ）
５ ． ６
８ ． ９ ２ １ ３ ． ５ ８ １ ８ ． ４ １ ２ １ ． ０ ９
溶解度 （ ） １ ３ ． ２ ９ １ ５ ． ２ ２ １ ６ ． ４ ６ １ ６ ． １ ３ ｌ ５ ． ８ ３ １ ３ ． ９ ９ １ ０ ． ３ ５
解 度和 膨胀 力 提 高 ， 又 随接 枝 率 的增 大逐 渐 降 低 。这 是 由于 微波 接枝 变 性 破 坏 了淀 粉 分 子 间氢 键 ， 淀 粉 分 子 问作 用力减 弱 ， 无定形 区结构弱 化 ， 也 使 晶 区完整 性 降低 ， 团粒 强度 因此下 降 ， 从 而 降低 了淀粉 水化 所需 的 能量 ， 有 利 于淀 粉 润胀 ， 溶 出 的直 链 淀粉 也 较 多 ， 故 溶
由 图 ３可 知 ， ＧＣ Ｓ的 衍 射 曲 线 相 较 于 Ｃ Ｓ发 生 明 显 变化 ， 衍射 强 度 降低 ， 峰 型 由尖 峰 向弥 散 型 转 化 ， 表 明 结 晶 度 下 降 。 晶 体 结 构 减 弱 可 认 为 是 微 波 辐 射 与 接
枝 共 聚共 同作用 的结 果 ： 首先 ， 微波 的热 效 应使 淀 粉颗 粒 膨胀 ， 水 分进 入无 定形 区 ， 又 由 于 微 波 电 场 加 速 了水 分 子 的运 动 ， 速 度 较 快 的水 分 子 不 断 撞 击非 晶 区 以及
热使 淀 粉发 生膨胀 ， 弱化 了淀粉 的 团粒结 构 ， 部 分单 体 分 子渗入 到 团粒 内部 ， 使 接 枝 共 聚 不仅 发 生 在 淀 粉 颗
粒 表面 ， 同 时 也 发 生 在 颗 粒 内部 的 无 定 形 区 ， 甚 至 是 晶
接 枝支 链带 来 的疏 水 性 又使 淀 粉 水 合 能力 减 弱 ， 溶 解 度和膨 胀 力 因而 逐 渐下 降 。值 得 注 意 的是 ， 尽 管 主要 接枝单 体 为 疏 水 性 ， 但在较低接枝率下 ， Ｇ Ｃ Ｓ的水 合 能力不 仅 没有 降低 反 而 增 强 ， 这 说 明在 一 定 的 接枝 率 范 围内 ， 微 波接 枝 变 性对 淀 粉 团 粒结 构 的弱 化作 用 可
膨胀 力（ ｇ ／ ｇ ） １ ７ ． ９ ８ ２ １ ． Ｏ ８ ２ ８ ． ２ ５ ２ ７ ． Ｏ ６ ２ ５ ． ８ ｌ ２ １ ． ７ ９ １ ９ ． Ｏ ２
３ ． ５ ＧＣ Ｓ的 流 变 性 能
并 使 双螺 旋结 构解 旋 ， 晶 区被 破 坏 ； 另一方 面， 接 枝 到 淀粉 大分 子链 上 的聚合 物链段 ， 由于空 间 位 阻效 应 ， 也 使淀 粉分 子 间难 以排 列形 成 有 序 的 结 构 ， 而 随 着 晶 格 结构 的弱 化 ， 少 量单 体 可能渗 入 晶区 内进 行反 应 ， 进 一 步促 使 了 晶 区 的 瓦 解 ｌ １ 。两 种 因 素 相 互 影 响 ， 使 Ｇ Ｃ Ｓ结 晶度 大 幅 下 降 ， 同 时 也 说 明 接 枝 共 聚 反 应 不 仅
以弥 补 引 入 疏 水 性 侧 基 对 淀 粉 水 合 能 力 造 成 的 负 面 影 响， 使 淀 粉糊加 工性 能得 以保证 。 表 １ ＲＳ ， Ｃ Ｓ和 ＧＣ Ｓ的 溶 解 度 和 膨 胀 力
Ｔａ ｂｌ ｅ １ Ｓｏｌ ｕ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎｄ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ｉ ｎｇ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｏ ｆ ＲＳ， ＣＳ ａ ｎ ｄ
ＧＣＳ
样 品 ＲＳ ＣＳ Ｇ ＣＳ ＃ １ ＧＣ Ｓ＃ ２ ＧＣ Ｓ ３ ＧＣ Ｓ ４ Ｃ Ｋ ２ Ｓ
区 。可见 微 波辐射 与 接枝共 聚共 同作 用 改变 了淀粉 团
粒 结构 ， 使 其 受 到 一 定 程 度 的破 坏 ［ ＝ １ 。
３ ． ３ ＧＣ Ｓ的 Ｘ 射 线 衍 射 分 析
张
吴 等： 微 波辅 助 制 备 接 枝 阳 离 子 淀 粉 及 其 理 化 性 能 研 究
部分 淀粉 颗粒 表 面存在 孔洞 及蜂 窝状 凹痕是 由于 阳离 子醚 化变 性 过 程 中碱 性试 剂 的腐 蚀 。相 比 之 下 ，
Ｇ Ｃ Ｓ的 外 观 产 生 了 极 大 变 化 。 接 枝 的 高 聚 物 在 淀 粉
发生 在淀 粉 团粒表 面 ， 也发 生在 团粒 内部 ， 不 仅 是 无 定
流 变 性 能 是 淀 粉 的 又 一 重 要 理 化 特 性 。 浆 料 必 须
具有 好 的流动 性 ， 以利 于其在 纤维表 面 润湿 和铺 展 ， 但 粘 度过小 也会 降低 浆料 内聚力 。流变性 能 与淀 粉 的分 子量、 分子 尺 寸、 分 子 空 间 构 型 有 关 。 由 表 ２可 知 ，
