摘要] 介紹了淀粉的特點(diǎn)，綜述了淀粉的研究及其在包裝業(yè)上的應(yīng)用，指出了目前淀粉性能與國外存在的差距，強(qiáng)調(diào)應(yīng)加強(qiáng)特種淀粉研究的重要性。
關(guān)鍵詞：淀粉；特點(diǎn)；研究；應(yīng)用；包裝業(yè)
淀粉是一種可再生性天然高分子化合物，具有良好的粘結(jié)性和成膜特性。玉米淀粉深加工制備各類精細(xì)化工產(chǎn)品受到人們的關(guān)注，人們在淀粉改性制備和生產(chǎn)各類粘合劑的工藝及應(yīng)用方面做了大量的研究工作。淀粉是一種價格低、原料來源豐富、無毒的水溶性化合物，現(xiàn)已在包裝等行業(yè)廣泛應(yīng)用。
1 淀粉研究及其在包裝上的應(yīng)用
1．1 包裝膠粘劑
淀粉膠粘劑是一種價格低、原料來源豐富、無毒的水溶性膠粘劑，現(xiàn)已在整個包裝紙容器材料以及瓦楞紙板占據(jù)著極為重要的地位，生產(chǎn)的瓦楞紙板幾乎全部是以淀粉為基礎(chǔ)的膠粘劑膠結(jié)起來的，而氧化淀粉膠粘劑由于其優(yōu)異的性能，在單面機(jī)的瓦楞紙板生產(chǎn)中被廣泛地使用。但淀粉膠粘劑由于其粘度不穩(wěn)定，影響了其粘接性能。為了改善其粘接性能，張欽發(fā)等較詳細(xì)研究了影響氧化淀粉膠粘劑粘度的因素。研究結(jié)果表明：當(dāng)氧化劑用量(以淀粉質(zhì)量為基準(zhǔn))為18％~24％，氫氧化鈉用量為1．6％~2．6％，m(水)： m(淀粉)=4．5：5．5，氧化時間為15~25min，氧化溫度為20~30℃時所制得的膠粘劑的性能比較好，適合于瓦楞紙的粘接。研究還發(fā)現(xiàn)以高錳酸鉀作為氧化劑所制備的膠粘劑貯存子密閉容器中比較穩(wěn)定。
淀粉膠粘劑也已開始用于制作瓦楞紙板的載體中，但由于傳統(tǒng)的瓦楞紙板在生產(chǎn)過程中使用了堿，容易返潮。為了克服這一缺點(diǎn)賀倫英等用H、P、Q、W等物質(zhì)分別對載體淀粉膠粘劑進(jìn)行改性的研究，通過篩選試驗(yàn)和綜合分析，確定了復(fù)合添加劑用量的最佳配方，結(jié)果表明當(dāng)復(fù)合添加劑用量(以淀粉質(zhì)量％計)11％~12％，氫氧化鈉用量為32％，該膠粘劑流動性能好，粘度適宜，保水性能好，能完全均勻地浸潤在被粘物表面，粘接能力強(qiáng)；多功能添加劑的加入，可以提高膠粘劑穩(wěn)定性、不易分層、凝膠和腐變等也得到改善，同時成本低。該改性載體淀粉膠粘劑生產(chǎn)的瓦楞紙板粘結(jié)強(qiáng)度高，返潮率低，紙板挺力好。適合于冷藏食品用瓦楞紙箱。
塑料制品已在包裝業(yè)得到廣泛應(yīng)用。然而，目前用于塑料包裝容器的商標(biāo)紙粘貼的粘合劑，粘貼效果不好，粘貼干燥后常常自行脫落，對塑料缺乏足夠的親和力，成本偏高，毒性污染較大，如溶劑型的聚丙烯酸和聚氨酯等粘合劑，它們雖粘得牢，但因成本過高，且因毒性污染大，食品飲料行業(yè)絕對禁止使用。曾德芳等采用聚丙烯酸改性淀粉同時加入了復(fù)合助劑，合成了一種綠色膠粘劑。選用了水溶性丙烯酸類助劑B，研究發(fā)現(xiàn)加入助劑B后，不僅增強(qiáng)了與塑料表面的粘接強(qiáng)度，而且也提高了整個淀粉膠的粘接強(qiáng)度。助劑A是由幾種醇類物質(zhì)配制而成，它提高了助劑B與淀粉膠互溶性，是一種性能好的助溶劑，同時還具有潤濕防凍作用。與同類產(chǎn)品相比，該膠粘劑具有無毒無污染和粘接性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于塑料包裝行業(yè)的商標(biāo)粘接。
1．2 改性淀粉包裝薄膜
當(dāng)今國內(nèi)外常用的食品包裝材料主要還是聚乙烯、玻璃紙及人造纖維等。它們不能在自然界中降解，這些包裝遺棄物對環(huán)境造成污染，另一方面可食膜的機(jī)械強(qiáng)度不足，為了克服這些缺點(diǎn)，國內(nèi)外許多學(xué)者在這方面進(jìn)行了研究。李志達(dá)等用理化方法分離的直鏈淀粉的含量為80％左右的淀粉材料和異淀粉酶改性淀粉(鏈淀粉含量約40％左右)，同時加入了助劑，研究了其成膜性。實(shí)驗(yàn)表明：山梨醇和甘油適當(dāng)組合是很好的可食性增塑劑，CMC-Na是一種好的強(qiáng)度增強(qiáng)劑，動物蛋白水解物則能很好地解決揭膜問題。通過反應(yīng)得到了一種拉伸性能、透明度和耐折度良好的水不溶性淀粉可食用淀粉薄膜，在食品包裝方面具有廣闊的發(fā)展前景。
淀粉是一種強(qiáng)極性的親水物質(zhì)，而LDPE是極性很小的疏水物質(zhì)，兩者的結(jié)構(gòu)和極性相差懸殊。為了提高淀粉的填充量，使淀粉均勻地分布在LDPE中，需對淀粉改性。張華集用氧化聚乙烯(OPE)作為淀粉填充LDPE共混體系的增容劑，用自制的辛酸鈰、月桂酸鈰、硬脂酸鈰作為淀粉填充LDPE共混體系的光降解促進(jìn)劑，研制成可降解LDPE母料及薄膜。研究了淀粉／硬脂酸柿配合體系的組成，討論了鋁酸酯對淀粉的疏水處理、氧化聚乙烯對淀粉／LDPE共混體系的增容、硬脂酸鈰對光氧降解LDPE基指數(shù)的影響，并對含20％淀粉、0．4％硬脂酸鈰的LDPE包裝薄膜進(jìn)行性能測試和應(yīng)用試驗(yàn)。結(jié)果表明，其力學(xué)性能和衛(wèi)生性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，堆埋1年后，降解成小于25cm的碎片，逐漸被土壤同化，減少了對環(huán)境的污染。
1．3 全淀粉塑料包裝
隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)，各國都在開發(fā)環(huán)保型包裝材料，目前已取得一定成果的有淀粉降解樹脂及全淀粉熱塑性塑料等。
所謂淀粉降解樹脂是將生物材料淀粉及降解促進(jìn)劑與合成樹脂共混，在微生物、高溫和氧的作用下，塑料中高分子鏈斷裂，分子量降低，最終轉(zhuǎn)化為CO2、水和生物有機(jī)物。該類樹脂的開發(fā)和使用可以部分解決塑料造成的污染。全淀粉塑料是以淀粉及少量可降解的增塑劑為原料制成的塑料，使用后可以完全生物降解而不產(chǎn)生污染，全淀粉塑料的研究進(jìn)展很快，特別適合食品、醫(yī)藥、衛(wèi)生等方面的包裝，目前各國都加強(qiáng)這一領(lǐng)域的研究。從目前的研究狀況看，全淀粉塑料在擠出吹塑方面應(yīng)用較好，但只能生產(chǎn)20μm以上的薄膜，注塑成型硬質(zhì)制品的穩(wěn)定性良好。但在吹瓶、壓延薄片、真空吸塑等方面的應(yīng)用還存在耐壓不高、韌性差、易碎等缺陷。
另外，淀粉基完全生物降解塑料發(fā)展快，產(chǎn)業(yè)化成果多。為了改善淀粉與高聚物的共混相容性，必須對淀粉進(jìn)行處理，改性后的淀粉顆粒表面被烷基等覆蓋，減弱了氫鍵的作用，改善了和一些樹脂的相溶性，同時共混性能比原淀粉填充體系更為強(qiáng)韌。國外采用該方法制取的塑料已在包裝材料、容器和薄膜上得到應(yīng)用。我國也在這方面進(jìn)行研究，但與國外還存在一段差距
1．4 變性淀粉及蛋白質(zhì)包裝材料
變性淀粉和蛋白質(zhì)包裝材料主要用于食品包裝和制作一次性餐具。
1．4．1 變性淀粉制包裝材料
淀粉是一種天然的高分子材料，價格便宜，且可以再生，廢棄后在自然環(huán)境中完全自然降解，也可以被食用或者作為飼料。使淀粉與含有憎水基團(tuán)的化合物進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，得到的交聯(lián)產(chǎn)品具有抗水性。這種材料主要被用來制作一次性餐具。主要原料是木薯淀粉、小麥淀粉、玉米淀粉
。
1．4．2 原淀粉和蛋白膜包裝材料
原淀粉和蛋白膜包裝材料多被用來制作內(nèi)包裝袋，包裝含水食品，防止袋內(nèi)風(fēng)味的擴(kuò)散。蛋白膜和其它的紙類、淀粉類制成復(fù)合材料用于食品包裝。用原淀粉和紙類制成的餐具因?yàn)槠浞浪阅茌^差，需要在其表面涂一層防水膜。防水膜通常用蛋白質(zhì)做成，最常用的是玉米蛋白。玉米蛋白中含40％的醇溶蛋白。它是由分子、2．5萬~4萬的蛋白質(zhì)組成。由于醇溶蛋白的氨基酸末端帶有亮氨酸、丙氨酸等非極性憎水基團(tuán)，增加了其疏水能力，以甘油、丙二醇作為增塑劑就可以制得可食性包裝膜。這種薄膜的防油、防水、耐高溫性能很好，因而可以被用于一次性餐具的生產(chǎn)。
1．5 超微淀粉包裝材料
運(yùn)用現(xiàn)代超級粉體技術(shù)，將原材料粉碎成3~1μm之間的顆粒稱為超微粉。采用該技術(shù)制成的淀粉基生物降解塑料有明顯的優(yōu)點(diǎn)。超細(xì)淀粉粒度小，均勻，具有極大的比表面積，從而流動性和填充性得到顯著的提高，用它制得的生物降解塑料可有效地改善材料的力學(xué)性能，能夠在保證材料使用性能的前提下，大大提高淀粉的添加量，這對于降低成本，開發(fā)天然淀粉的應(yīng)用，提高塑料生物降解率具有重要意義。
吳俊等通過高速氣流粉碎機(jī)和球磨的聯(lián)合處理制備了超細(xì)淀粉，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)超微淀粉的平均粒徑為3．126μm，其結(jié)晶度由38．7％降至17．1％，經(jīng)丙三醇增塑后，超微淀粉結(jié)晶度低達(dá)9．3％，其加工性能得到極大改善，可制備食品級生物制品包裝膜，這種超微淀粉基膜的力學(xué)以及生物降解性能良好，在保證良好的材料性能的前提下，該降解淀粉有良好的耐油及透氣性能，可用于一般食品包裝，也可用于包裝果蔬的氣調(diào)保鮮，防止新鮮果蔬包裝時因呼吸作用產(chǎn)生大量CO2所造成的傷害。
2 結(jié) 語
淀粉在包裝業(yè)的使用，大大減少了不可降解材料在包裝業(yè)的應(yīng)用，在一定的程度上緩解了生態(tài)環(huán)境的壓力，節(jié)約了資源，減少了環(huán)境的污染，在包裝業(yè)上具有重大意義。但我國目前淀粉在包裝業(yè)上還存在問題，如產(chǎn)品不太穩(wěn)定，應(yīng)用范圍不廣泛。淀粉在特種包裝上的技術(shù)與國外還存在一定差距，因而加強(qiáng)淀粉的研究特別是多功能淀粉包裝材料的研究尤為重要。淀粉在包裝業(yè)上具有廣闊的發(fā)展前景。（文／朱立紅 傅和青）
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