[发明专利]淀粉制糖工艺中副产物在制备聚乳酸复合材料中的应用

说明书

本发明涉及一种淀粉制糖工艺中副产物在制备聚乳酸复合材料中的应用，属于高分子材料领域。所述淀粉制糖工艺中副产物是由如下步骤得到的：生淀粉酶制剂作用于玉米生淀粉，生淀粉浓度30％‑40％，在60℃，pH4.5‑5.0，一步水解，生成DE值95％葡萄糖浆及副产物，副产物经水洗，干燥后备用。优点是：在共混过程中副产物对聚乳酸的替代量更大，增塑剂使用量更小，不仅有效利用生料一步制糖中副产品利用，更使高分子聚乳酸复合材料降低了成本，又能满足使用的要求，并能提高聚乳酸的降解速率。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，尤其涉及淀粉制糖工艺中副产物的用途，该用途是指在聚乳酸复合材料中的应用。

背景技术

淀粉是植物利用太阳能、H₂O和CO₂通过光合作用得到的一种天然可再生资源。淀粉的品种繁多、来源丰富，并且价格低廉，较为常见的有玉米淀粉、马铃薯淀粉和木薯淀粉等。在我国，玉米淀粉占淀粉总量的80％以上，因此成为国内开发淀粉基可生物降塑料的首选。淀粉作为一种天然高分子材料，用其作为塑料制品的原料可大大降低塑料工业对石油资源的依赖性。同时，用淀粉为原料制备的塑料产品在各种环境中都具备完全降解的能力。淀粉经过降解或灰化后，形成不会对土壤或空气造成毒害的CO₂和H₂O,并能够再次进入资源再生的循环。通过一定的工艺使淀粉热塑性化，可以达到用于制造塑料材料的机械性能。此外，开拓淀粉在塑料工业中的应用还有利于农村产业结构调整以及推动农业经济的发展。

在目前的淀粉水解工艺中，主要采用两步法对淀粉水解产生葡萄糖，包括淀粉的高温液化和高温糖化两个步骤，这两步中分别使用的关键酶主要包含α-淀粉酶和糖化酶两种酶制剂。在第一步高温液化过程中，首先将淀粉在高温下加热糊化，之后加入来源于细菌的耐热型的α-淀粉酶，在pH 6.0–6.5及95-105℃高温条件下快速液化成糊精及小分子寡糖；在第二步高温糖化过程中，将水解糊化液冷却至60-65℃左右，调节pH至4.0–4.5后，向其中加入来源于黑曲霉的糖化酶，再将糊精和小分子寡糖进一步水解成葡萄糖，淀粉在糊化、液化和水解糖化的过程中需要高温蒸煮及连续加热，消耗了大量能量，也增加了设备的投入，大大提高了生产成本。同时，糖化酶和α-淀粉酶最适作用pH也不相同，需要反复调节pH，浪费了试剂的同时也给环境造成了污染。不管是淀粉水解生产果葡糖浆或者以淀粉为原料进行发酵生产酒精，首先都需要将淀粉水解成葡萄糖分子，而当前淀粉水解所使用的工业淀粉酶都不能将生淀粉有效地水解，开发在较低温度下能直接将未经蒸煮的生淀粉水解糖化的生淀粉酶意义重大。

聚乳酸，简称PLA，是一种通过人工合成得到的可生物降解脂肪族聚酯。合成PLA的单体乳酸主要来源于纤维素和淀粉等可再生的天然聚多糖类物质，乳酸主要通过原料酶解和发酵得到。因此，PLA是一种以生物资源为原料的生物高分子聚酯，摆脱了对石油类资源的依赖性，被公认为替代石油资源最具潜力的产品，同时，PLA制品废弃后可以被微生物、酸和碱的共同作用彻底分解为对环境没有污染的CO₂和H₂O。可以说，在减少环境污染、节省石油资源和减轻全球温室效应等方面具有重要的意义。

PLA具有良好的生物降解性，且在许多性能上与聚乙稀(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙稀(PS)等通用塑料相似，具有广阔的市场前景，被全球公认为新世纪最有前途的新型包装材料。并且，相比于传统塑料，PLA具有理化性能优良、透明度极高、生物及化学降解性能好且降解时间可控、无毒无味、耐酸碱、防病菌、防紫外线、易加工成型及易降解生成对环境无害的CO₂和H₂O等优良性能，这些是传统塑料无法比拟的。