大米淀粉膜的制备及其性能

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.220004

摘要/Abstract

摘要：

大米淀粉颗粒粒径较小且均匀，在水中有较好的分散性，具有良好的成膜性并且可以在自然中降解，在食品包装、医用敷料及化妆品行业中有着广泛的应用。以大米淀粉为原料，NaOH为糊化剂，甘油为增塑剂，柠檬酸为交联剂和pH调节剂，采用流延法制备了淀粉膜。通过对淀粉颗粒的形貌观察及糊化温度、淀粉溶液的表观粘度及pH值测定、淀粉膜的力学性能、透光率及承载甘草酸二钾释放性能等的测定，研究了大米淀粉的糊化条件，柠檬酸、淀粉和甘油质量分数对淀粉膜性质的影响以及承载物质的释放情况。结果表明，大米淀粉呈光滑的多边形颗粒，直径为5~8 μm，在偏光显微镜下呈现马耳他十字结构，糊化温度范围为82.5~100.8 ℃。柠檬酸在淀粉成膜过程中会与淀粉分子相互作用，同时能够调节溶液的pH值以适应人体皮肤。淀粉质量分数越高，淀粉膜断裂伸长率越低，拉伸强度越高；甘油质量分数越高，淀粉膜断裂伸长率越高，拉伸强度越低。在甘油质量分数为3.0%时淀粉膜透光率最佳，结晶度最低。制备的淀粉膜能够承载且能高效释放抗炎物质甘草酸二钾，在护肤领域具有广泛的应用前景。

关键词: 淀粉膜, 糊化, 增塑剂, 交联剂, 护肤

Abstract:

Rice starch particles have small and uniform particle size， good dispersibility in water and film-forming property， and can be degraded in nature. At present， starch is widely used in food packaging， medical dressings and cosmetics industries. Using rice starch as raw material， sodium hydroxide as paste， glycerol as plasticizer and citric acid as crosslinking agent and solution pH regulator， starch film was prepared by tape casting. By measuring the morphology of starch particles， the gelatinization conditions of starch particles， gelatinization temperature， apparent viscosity and pH value of starch solution， mechanical properties， light transmittance and potassium glycyrrhizinate release performance of starch film tostudy the gelatinization conditions of rice starch， the effects of mass fractions of citric acid， starch and glycerol on the properties of starch film and the release of carrier substances. The results show that the rice starch used in this paperexists in the state of dispersed particles， and the gelatinization temperature ranges from 82.5 to 100.8 ℃.Citric acid interacts with starch molecules in the process of starch film formation， and can adjust the pH value of the solution to adapt to human skin. When the concentration of starch in the starch film becomes higher， the hardness after film formation is greater. The higher the concentration of glycerol， the better the elongation at break of starch film and the worse the tensile strength. In addition， the transmittance of starch film is the best when the concentration is 3.0%， which with good light transmittance has low crystallinity. Finally， the starch film prepared in this paper can contain the effective substance dipotassium glycyrrhizinate， which can be used as a skin repair film in cosmetics.

Key words: Starch film, Gelatinization, Plasticizer, Crosslinking agent, Skin care

中图分类号:

O636

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图/表 11

图1 淀粉颗粒（A）和淀粉膜（B）的SEM图

Fig.1 SEM images of starch granules （A） and starch film （B）

图2 淀粉颗粒的普通显微镜图（A）和偏光显微镜图（B）（红色圈内为马耳他十字结构）

Fig.2 Ordinary microscope （A） and polarizing microscope （B） of starch granules （the Maltese cross of starch granulesare circled by the red line）

图3 淀粉糊化的DSC图

Fig.3 DSC curve of starch gelatinization

表1 柠檬酸质量分数不同制备的淀粉溶液的pH值

Table 1 pH of starch solution prepared with different mass fraction of citric acid

组别

Group

柠檬酸质量分数

w（citric acid）/%

淀粉溶液pH

pH of starch solution

图4 柠檬酸质量分数不同制备的淀粉溶液的粘度与剪切速率关系图w（柠檬酸）/%： C1. 0.0； C2. 0.3； C3. 0.4； C4. 0.5； C5. 0.6； C6. 0.7

Fig.4 Relationship between viscosity and shear rate of starch solution with different mass fraction of citric acidw（citric acid）/%： C1. 0.0； C2. 0.3； C3. 0.4； C4. 0.5； C5. 0.6； C6. 0.7

图5 不同质量分数淀粉制备的淀粉膜样品w（淀粉）/%： S1. 8； S2. 9； S3. 10； S4. 11； S5. 12

Fig.5 Starch film samples prepared with different mass fractions of starchw（starch）/%： S1. 8； S2. 9； S3. 10； S4. 11； S5. 12

表2 不同质量分数淀粉制备的淀粉膜断裂伸长率和拉伸强度

Table 2 Elongation at break and tensile strength of starch film with different mass fractions of starch

组别 Group	S1	S2	S3	S4	S5
淀粉质量分数 w（starch）/%	8.00	9.00	10.00	11.00	12.00
膜厚度 Film thickness/mm	0.34±0.03	0.33±0.01	0.34±0.01	0.33±0.04	0.34±0.03
断裂伸长率 Elongation at break/%	138.31±2.44	135.40±3.13	85.58±2.01	83.59±1.96	70.28±2.59
拉伸强度 Tensile strength/MPa	0.25±0.04	0.34±0.04	0.55±0.04	0.61±0.02	0.94±0.02

图6 甘油质量分数不同制备的淀粉膜样品w（甘油）/%： G1. 3； G2. 4； G3. 5； G4. 6； G5. 7

Fig.6 Starch film samples prepared with different mass fractions of glycerolw（glycerol）/%： G1. 3； G2. 4； G3. 5； G4. 6； G5. 7

表3 甘油质量分数不同制备的淀粉膜断裂伸长率和拉伸强度

Table 3 Elongation at break and tensile strength of starch films with different mass fractions of glycerol concentrations

组别 Group	G1	G2	G3	G4	G5
甘油质量分数 w（Glycerol）/%	3.00	4.00	5.00	6.00	7.00
膜厚度 Film thickness/mm	0.44±0.06	0.44±0.05	0.46±0.02	0.46±0.03	0.44±0.04
断裂伸长率 Elongation at break/%	83.59±0.93	95.84±2.44	97.27±1.76	100.95±1.23	108.34±2.22
拉伸强度 Tensile strength/MPa	1.29±0.05	1.10±0.02	0.61±0.04	0.40±0.07	0.24±0.05

表4 甘油质量分数不同制备的淀粉膜在不同波长下的透光率

Table 4 Transmittance of starch films with different glycerol mass fraction of at different wavelengths

组别 Group	甘油质量分数w（glycerol）/%	透光率 Transmittance/%
组别 Group	甘油质量分数w（glycerol）/%	λ=400 nm	λ=500 nm	λ=600 nm	λ=700 nm	λ=800 nm
G1	3	9.07±0.84	25.03±0.37	37.42±0.97	46.57±1.52	53.35±1.11
G2	4	4.36±0.61	14.49±0.92	23.72±0.55	31.77±0.46	39.09±0.76
G3	5	2.83±0.42	9.27±0.97	15.97±1.23	22.73±1.51	27.44±1.33
G4	6	2.45±0.31	7.90±0.85	14.53±0.57	20.76±0.88	26.89±0.57
G5	7	3.11±0.27	9.72±0.93	17.23±0.84	25.03±0.50	32.07±1.04

图7 添加甘草酸二钾的淀粉膜样品的性质（A）、（B）样品实物图；（C）不同质量分数甘草酸二钾溶液的紫外吸收图（质量浓度分别为0.001、0.005、0.010、0.050和0.100 mg/mL）及拟合所得标准曲线图；（D）样品中甘草酸二钾的释放随时间变化的曲线

Fig.7 Study on properties of starch film sample S6 added with dipotassium glycyrrhizinate（A），（B） Physical drawing of sample picture；（C） UV absorption diagram of dipotassium glycyrrhizinate solution with different mass fraction （The mass concentration： 0.001， 0.005， 0.010， 0.050 and 0.100 mg/mL） and standard curve obtained by fitting；（D） Curve of release of dipotassium glycyrrhizinate in sample with time

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