双醛淀粉的制备及在生活农业中的应用

田彩霞

[摘 要] 本文介绍了双醛淀粉的反应机理，性质，并着重介绍双醛淀粉在造纸、医药、纺织建筑等行业中的应用。

[关键词] 双醛淀粉 性质 应用

[中图分类号] O636.1 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 （2014）05-0063-01

一、引言

淀粉是一种天然有机物质，一种可生物可降解资源。把淀粉经过多次加工可以得到具有广泛用途的变性淀粉。氧化淀粉是变性淀粉中目前用量最大，用途最广的一类变性淀粉。其中应用最多的氧化淀粉是含有醛基的一类淀粉。在不同的催化剂存在下，在不同的反应条件下，我们可以根据实际需要来得到特定位置的醛基或羧基淀粉 [1]。HIO4 及其钠盐氧化淀粉则主要发生 C2、C3上，生成双醛结构，称为双醛淀粉 （DAS）。双醛淀粉（DAS） 分子中的醛基官能团易发生反应，具有良好的物化、生化性能[1]，如粘结性强，碱溶性好，易交联接枝，容易糊化和不易发霉等。双醛淀粉被广泛应用在造纸、制革、建材、纺织、医药、食品等行业。

二、化學反应机理及性质

物理法、酶法和化学方法是变性淀粉的主要制造方法， 其中化学方法被广泛应用。化学变性包括氧化反应、交联反应、醚化和酯化等反应。HIO4 及其钠盐氧化淀粉的反应具有高度的专一性，淀粉发生脱水实际上是葡萄糖分子中的C2和C3碳原子上的羟基被氧化成醛基的过程， C2与C3之间的碳碳单键断裂，从而生成双醛淀粉。

双醛淀粉属于多聚醛化合物，其化学和物理性质与原始淀粉有较大不同，但是其外观却和原淀粉很相似，可以微溶于热水 [2]，溶于热水后，很容易形成一层透明薄膜。双醛淀粉分子中含有许多活性较强的醛基官能团， 因而具有许多优秀的特性， 如在碱溶液中的溶解性好、粘接力强、易糊化并且不易发霉[3]。

三、双醛淀粉的应用

1.在造纸工业方面的应用

1.1 湿端添加剂

造纸工业中的湿端添加剂主要选用的是双醛淀粉，把双醛淀粉分散于纸张中，经由半缩醛基，醛基与纤维素羟基产生交联反应与纤维素结合， 纸浆成型干燥后，能将纤维纸紧紧粘聚。双醛淀粉的另一个作用就是控制纸张湿强度的寿命，湿强度会随时间减弱，添加双醛淀粉后的纸张则会易于破碎，并且微生物降解性好。

双醛淀粉能与一些含有氨基，酰胺基或羟基的化合物合并用作纸张涂布胶粘剂。

1.2 用作表面施胶剂

双醛淀粉可以作为表面施胶剂和纸内施胶剂。在聚乙烯醇 （PVA） 中加入少量双醛淀粉，纸张的比破裂度、裂断长度、和表面强度都显著提高，湿断裂和干断裂长度都得到了提高，但是湿断裂长度提高的更加明显[3]。另外双醛淀粉价格较昂贵，所以主要用于高级表面施胶.

在双醛淀粉的合成生产中，会生成很多的衍生物，如尿素、三聚氰酰胺、丙烯酰胺、亚硫酸氢盐等，这些都可以作为造纸工业有用的添加剂[4]。

2.在医药卫生方面的应用

将双醛淀粉应用于餐巾中， 可以增强其吸收强度，将其应用于产褥垫，婴儿尿不湿中，不仅可以增强材质的吸收强度而且具有脱臭的能力[5]。其作用机理为双醛淀粉中的醛基与吸收纸棉垫中的羟基结合生成半缩醛或缩醛进而能提高其强度；而对于其能够出去恶臭作用，究其原因，我们认为是双醛淀粉与从人体排泄物中的尿素、尿酸、氨基物质结合，致使其失去应有的活性。

对于肾功能衰竭者，双醛淀粉可以延缓或者治疗他们这种症状。其作用机理是双醛淀粉能与体内代谢的产物如尿素、氨和其他氨基化合物发生化学反应形成席夫碱结构的产物， 然后再与含双醛物质发生亲核加成反应，将淀粉交联成球形。在交联过程中，加入一定比例的FeCl3、FeCl2和氨水。在交联过程中，这些物质被包埋在微球内部，形成Fe3O4 ，使微球具有磁性，在外磁场作用下，将载药微球控制在指定的组织位置，血中尿素氮（BUN）随大便排出，因此双醛淀粉可用于治疗尿毒症。

3.在食品、饲料方面的应用

利用双醛淀粉的吸附能力， 可将其作为反刍动物养料中氨的吸附剂。为了得到可利用的蛋白产物，通常会给乳牛喂养尿素，但这会在乳牛的瘤胃中产生大量的氨。为消除氨毒，必须将其除去，双醛淀粉作饲料添加剂即可达到这个目的。

双醛淀粉可被用来当作一种抗菌剂，若将其加入糖中，可以防止糖在口腔中发酵形成乳酸， 进而可以避免蛀牙和牙石的形成。

4.在建筑行业的应用

将双醛淀粉作为水泥缓凝剂，能增强水泥压缩强度[6]。大多数缓凝剂随着用量的增加，当缓凝时间达到一定值时，会出现闪凝的反常现象，而双醛淀粉作为缓凝剂，其缓凝时间会随缓凝量的增加而增加。最重要的的是其缓凝效果较好，即使用量很少，但效果也很好。

双醛淀粉与蛋白质交联，作为木材粘接剂[6]。双醛淀粉与蛋白质结合发生交联反应可以产生一种粘结力很强的且几乎无色的胶黏剂。双醛淀粉与醋酸乙烯聚合物配合，可作无机材料的表面处理剂和建筑材料的粘接剂。加入它能防止出碱和涂料吸入无机材料孔中，从而增加涂料的附着性能。此外双醛淀粉还可以固化土壤表面，使其更耐水，而且不破坏土壤表面的外观。

四、总结

综上所述，双醛淀粉具有良好的物化和生化性能，化学反应活性高， 而且毒性低，被广泛应用。许多国家已经开始对它开发和利用，但我国有关这方面的研究报导相对较少。因此，开发研究双醛淀粉具有重要的意义并具有广阔的市场前景及经济效益。

参考文献

[1]西南化工研究院有机二部淀粉利用专题组[J].天然气化工.1986，（4）：31-38

[2]何学军，沈 斌，刘晓宁.双醛淀粉的制备与应用.生物加工过程.2004，2，1-4

[3]张继武，林兴盛.一种有发展前途的变性淀粉-双醛淀粉.化学与粘合. 2002， 2，67-74

[4]蓝平，廖安平，蓝丽红，吴如春.双醛淀粉的制备及应用.广西民族学院学报.2002，8，29-32

[5]寺田定义. 吸收性物品[P].JP ，特许公开，昭612181603

[6]董仁威. 淀粉深度加工新技术[M] . 成都：四川科学技术出版社，1988. 38-49