室温下淀粉在离子液体水溶液中溶解行为的研究

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淀粉由于高度有序的结构和分子间、分子内较强的氢键作用,难以溶解在传统溶剂中,离子液体(ILs)作为一种新型绿色溶剂可以有效地溶解淀粉,其与水在一定比例下会取得更好的溶解效果。一般研究集中于玉米淀粉,但淀粉结构与其在淀粉中的溶解行为密切相关,并影响热塑性淀粉薄膜性质。本文研究在不同种类淀粉在室温下(25 oC)1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim][OAc])/水(1:6 mol./mol.)表现出的不同溶解行为,期间淀粉颗粒形貌受损,长程和短程有序性都降低。对于蜡质玉米、小米、普通玉米及小麦淀粉4种淀粉,其表面有随机分布的孔洞或者只在最外层环形区域,在离子液体水溶液(溶剂)中1-1.5h内其结构几乎完全破坏,差示扫描量热仪(DSC)显示吸热焓值为0 J/g,X-射线衍射峰(XRD)检测不到。溶剂在6 h内对于表面有褶皱的豌豆淀粉颗粒的破坏程度大,使其吸热焓值降低为5.2 J/g,高直链玉米淀粉、马铃薯和紫山药淀粉颗粒由于光滑致密的外表面,对于溶剂的抵抗非常强,在24 h时淀粉仍有部分残留晶体结构,例如马铃薯淀粉在24 h时晗值为9.5 J/g,结晶度计算为21。淀粉结构变化伴随着体系粘度的增加(蜡质玉米淀粉从12 m Pa·s增加为1184.8 m Pa·s),体系中自由水减少,向弱结合水移动并且与结构变化相对应。这表明,淀粉颗粒表面是影响溶剂中淀粉结构破坏的最主要因素。继续以相同比例的离子液体水溶液为塑化剂研究不同植物来源淀粉对于热塑性淀粉薄膜的影响。XRD结果表明小米淀粉,普通玉米淀粉和小麦淀粉在塑化过程中可以形成淀粉脂质复合物,高直链玉米淀粉未完全糊化可以测到晶体衍射峰,其他淀粉呈无定型结构后在75%水分环境中,蜡质玉米淀粉,紫山药淀粉等1天内迅速回生,而马铃薯淀粉,豌豆淀粉第3天才发生回生,蜡质玉米淀粉机械性能较差。这些研究结果促进了对淀粉在离子液体水溶液中结构变化的理解,为离子液体水溶液“绿色”环保地溶解不同的淀粉及热塑性淀粉薄膜的制备提供支持。
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