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更新時間：2024-04-23
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水凝膠是由天然或合成聚合物和水分子制成的具有三維網絡結構的高分子化合物，可以在其網絡中吸收并保留大量的水而不溶解。水凝膠具有高含水率，柔韌性和相容性等性質，在組織工程、農業、藥物傳輸系統、食品添加劑和醫療應用等方面的應用中表現出較大的優勢。為減少環境污染和資源浪費，利用天然可降解大分子生物聚合物制備高性能水凝膠已引起人們的廣泛關注。淀粉是一種天然生物大分子，它是由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成的。它是一種碳水化合物，并且在自然界中含量非常豐富，僅次于纖維素。淀粉具有非常多的優點，比如安全、價格便宜和可再生成。淀粉分子鏈中有很多的羥基，具有很強的交聯能力，是制備水凝膠的理想材料。但是，天然淀粉水凝膠普遍存在機械性能不高、比較脆、拉伸性相對較差等缺點，對淀粉水凝膠的應用造成很大的影響。因此，改善淀粉的凝膠性能具有非常重要的研究意義。根據之前的報道，一些合成聚合物或化學交聯劑常用來制備高強度的淀粉水凝膠。Arayaphan 等在木薯淀粉和聚乙烯醇的存在下，通過聚丙烯酸的簡單自由基聚合，制備了一種可生物降解的雙網絡水凝膠。水凝膠表現出優異的力學和物理性能。將聚乙烯醇和淀粉交聯，戊二醛作為交聯劑，制備了水凝膠膜。力學分析表明，水凝膠膜具有足夠的強度，可作為創面敷料。但是，化學試劑通常有毒、對人體有一定的危害且污染環境。因此，使用物理方法處理淀粉增強其凝膠性能是非常重要的。
與天然淀粉相比，改性淀粉的一些物理和化學性質更佳，其應用領域和前景也更為廣泛。羥丙基淀粉是一種改性淀粉，目前它在食品、造紙、紡織等領域有廣泛的應用。它具有安全性高、透明度高、穩定性好等優點。然而，羥丙基淀粉作為凝膠材料也面臨一些挑戰，如其耐熱性較差、機械強度較低等方面仍需進一步改進和研究。物理改性可以改善淀粉的功能性和應用性，使其更適合于食品加工和工業生產中的使用。與化學改性相比，物理改性的方法更加環保、綠色。物理改性方法主要包括：輻照、退火、預糊化、滲透壓或濕熱處理（HMT）等[9]。濕熱處理是一種無污染、易控制的改性方法。它主要是將淀粉顆粒加熱到高于玻璃化轉變溫度（Tg）的一定時間（1~24 h）。濕熱處理發生在相對較低的條件水分下（35%以下），并使用較高的處理溫度（80~140 ℃），可以改變淀粉分子結構和顆粒形態，調節分子鏈構象，進而影響淀粉的凝膠特性。本研究主要通過濕熱處理的方法處理羥丙基淀粉，從而提高淀粉凝膠的機械性能。
1、淀粉凝膠質構特性分析
儀器：上海騰拔質構儀（Universal TA/Rapid TA+/Rapid TA)
探頭：P/0.5凝膠探頭
將質量分數為40%（w/v）的不同淀粉的懸浮液，真空脫氣1 h，將燒杯置于蒸籠中蒸10 min，直至得到透明的淀粉水凝膠。測試條件：
測試模式：全質構分析
測試前速度：1mm/s
測試速度：1mm/s
測試后速度：1mm/s
觸發力：8gf
目標模式：形變 30%
兩次下壓間隔時間：3s
可以測定淀粉凝膠的硬度、彈性、內聚性和回復性指標。
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