淀粉与变性淀粉知识

变性淀粉知识和应用变性淀粉知识和应用APPLICATION AND KNOWLEDGE OF MODIFIED STARCH变性淀粉的概念变性淀粉是在原淀粉的基础上，通过物理、化学或生物的方法，改变淀粉的颗粒结构，从而赋予其原淀粉所不具备的性质，这样的淀粉我们称之为变性淀粉。变性淀粉的称呼改性淀粉修饰淀粉淀粉衍生物Modified starch为什么做变性淀粉我们利用变性淀粉就是利用变性淀粉所带来的不同于原淀粉的性质。这些性质主要包括：改善制成品的口感改善制成品的组织状态改善产品的加工性能改善产品的耐受能力认识淀粉的基本性质纯净的淀粉是一种白色粉末通常由1100m大小的颗粒组成我们的祖先在很早以前就学会了使用淀粉加工食物淀粉颗粒不溶于水，在冷水中搅拌形成悬浮液，但放置几分钟后淀粉颗粒重新沉淀熟化的淀粉可以被人体消化吸收，并提供能量，但生淀粉不容易被消化了解变性淀粉的优越性，我们须先了解淀粉的基本性质：淀粉的来源 大多数高等植物的所有器官都含有淀粉，除高等植物以外，某些原生动物、藻类、以及细菌中都可以找到淀粉粒。淀粉 谷物：玉米、高粱、大米、小麦、糯玉米块茎：马铃薯块根：木薯、甘薯、葛根髓：西米 每种淀粉根据其植物的来源加以命名，如玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉，以此类推。淀粉的性质随其原料来源而不同加工淀粉的原料马铃薯（Potato）马铃薯又名土豆、洋芋、山药蛋、荷兰薯。原产于拉丁美洲，十六世纪由西方传教士带入我国。马铃薯已在欧洲广泛种植，在我国主要分布在西南、西北和东北。马铃薯是一年生茄科草本植物，是继小麦、水稻、玉米、大麦之后的第五大农作物，现有140多个国家栽培生产，世界年栽培马铃薯总面积近3亿亩 在欧洲马铃薯被誉为“第二面包”，因为马铃薯是营养丰富，包含了多种维生素和矿物质，其中淀粉含量1015%木薯（Tapioca、Cassava）木薯又称为树薯，树番薯、南洋薯、槐薯、番葛等。主产于巴西、泰国、菲律宾等国家。木薯传入我国已有180多年的历史，首先在两广地区栽培，而后扩大到福建、云贵、湖南、江西等地区。木薯淀粉是一种典型的根类淀粉。鲜薯中含有大约28%的淀粉。木薯属大戟科木薯属，在热带、亚热带为多年生，在温暖带为一年生灌木。鲜薯中含有毒性物质氰酸。玉米/糯玉米（Corn/Waxy Corn）目前美国是世界上生产玉米产量最大的国家。除普通玉米外，玉米品种还有糯玉米、高直链玉米、高油玉米、高赖氨酸玉米和甜玉米，但目前用于提取淀粉的还主要集中在玉米和糯玉米。糯玉米原产于我国，后来被美国引入广泛种植。糯玉米又称蜡质（Waxy）玉米，是因为其胚乳呈蜡状。糯玉米淀粉含有几乎100%的支链淀粉。糯玉米和普通玉米的淀粉含量相差不大，约占60%。其它淀粉原料小麦高粱西米葛根小麦淀粉在许多国家是提取小麦蛋白质后的副产品，虽然小麦是世界第一大农作物，但仅有0.4%的量用于加工为淀粉。高粱也很少用于提取淀粉，其淀粉性质与玉米淀粉相似，高粱也有糯高粱。西米淀粉由西米棕榈树的髓中制得，主产于印度尼西亚等地。葛根淀粉是从各种特殊的马让他（Maranta）的根中提取，主产于西印度群岛。甘薯中国是种植甘薯的大国，但目前提取甘薯淀粉还未形成规模。淀粉粒的形成，最初是由未知化学成分的物质无章地聚集开始，而后形成极微量的不溶性多糖的沉积，它也成了淀粉进一步沉积的核心。此核心就是淀粉颗粒的中心，称之为脐点（Hilm），围绕这一中心颗粒进一步长大，初期近似球形，长大后形状逐渐变化。淀粉的形成过程不同种类淀粉的比较不同淀粉颗粒形态马铃薯淀粉木薯淀粉玉米淀粉糯玉米淀粉小麦淀粉芭蕉芋淀粉不同种类淀粉的比较不同淀粉糊丝长短马铃薯淀粉木薯淀粉玉米淀粉糯玉米淀粉小麦淀粉芭蕉芋淀粉不同种类淀粉的比较不同淀粉老化性比较马铃薯淀粉木薯淀粉玉米淀粉糯玉米淀粉小麦淀粉芭蕉芋淀粉不同种类淀粉的比较不同淀粉透明度淀粉的化学结构及性质葡萄糖单元环（glucose）与淀粉中主要有-1，4糖甙键和-1，6糖甙键，在极少数淀粉中科学家们证明了-1，3糖甙键的存在糖甙键（linkages）淀粉与纤维素的区别同样是碳水化合物由于连接葡萄糖单元环的糖甙键不同导致纤维素不能消化 直链淀粉/支链淀粉结构-1，4糖甙键连接葡萄糖单元环构成直链淀粉，支链淀粉的分支淀粉由-1，6糖甙键连接。大多数淀粉都具有这两种淀粉，但糯性淀粉的支链含量可达100%。淀粉链的排列结构淀粉颗粒中淀粉链是以辐射状排列，紧密有序的排列和相互之间的氢键作用构成了淀粉的结晶区和非结晶区，X-光衍射图证实了淀粉颗粒中存在结晶区。淀粉颗粒的偏光十字（Maltese cross）淀粉在偏光下观察，通常可以看到一个明显的偏光十字，十字的交叉点与淀粉颗粒的脐点重合，淀粉的这种现象证明了淀粉颗粒存在辐射状的组织结构。当淀粉颗粒糊化后，有序的结构被打乱，偏光十字消失。马铃薯淀粉颗粒在显微偏光/普通光下比较普通光学显微镜下淀粉颗粒偏光十字现象淀粉颗粒膨胀和糊化淀粉在冷水中是以不溶性悬浮颗粒（淀粉乳）形态存在。当水被加热到某个温度（糊化温度）时，水分子进入到淀粉颗粒中，颗粒迅速膨胀并伴随粘度增加，形成淀粉糊。此过程称之为淀粉的糊化。（40）（60）糊化过程淀粉颗粒的变化淀粉糊化过程中，淀粉颗粒由小变大。当膨胀达到极限时，随温度的升高和搅拌力的作用，颗粒开始破碎，伴随粘度下降。大多数的淀粉达到膨胀极限时，就构成了淀粉糊的峰值粘度。淀粉糊的陈化稀溶液浓溶液溶胶凝胶凝沉概念：淀粉糊的“陈化”俗称“老化”，是指淀粉糊从溶解、分散、无定型状态返回至不溶解、聚集或结晶状态，这是由于淀粉链失水重新缔合的结果。糊化陈化水氢键淀粉糊的陈化具有以下效应：粘度增加呈现不透明和浑浊在热糊表面形成不溶解的粉皮不溶性的淀粉粒沉淀形成胶体脱水收缩淀粉糊的粘度及测量仪器概念：粘度是流体的内摩擦，是一层流体对另一层流体相对运动时的阻力。包括动力粘度、运动粘度、相对粘度和条件粘度常见的粘度计：RVA、旋转式粘度计（Brookfield、NDJ）、BrabenderBrabenderRVABrookfieldNDJ-1NDJ-97淀粉的理化检测Brabender粘度曲线特点：可以测量淀粉在整个糊化过程中的粘度变化，并反映其稳定性。一般测试条件：351.5/min95保温30min1.5/min50保温30min升温降温开始糊化峰值粘度糊化温度峰值温度崩解值凝沉值变性淀粉的反应机理不同类的变性淀粉具有不同的反应机理，化学变性淀粉大多数是反应剂与淀粉分子中葡萄糖单元环上的-OH起反应。结构示意图：葡萄糖单元环食用变性淀粉的常见种类变性淀粉物理变性化学变性生物变性预糊化淀粉醋酸酯化淀粉交联淀粉氧化淀粉醚化淀粉磷酸酯淀粉羧甲基淀粉酸变性淀粉酶水解淀粉复合变性淀粉不同变性淀粉性质特点预糊化淀粉 冷水可溶形成粘度，无须加热，使用方便醋酸酯化淀粉 糊化温度降低，粘度、透明度和保水稳定性提高交联淀粉 耐受能力提高，糊丝短，体态细腻氧化淀粉 粘度降低，成膜性好，凝胶能力增强醚化淀粉 糊化温度降低，粘度升高，抗老化能力提高磷酸酯淀粉 保水能力提高，具有一定的乳化性羧甲基淀粉 强水溶性，溶于冷水，粘稠度高，透明度高 酸变性淀粉 热粘度降低，可配制高浓度淀粉糊复合变性淀粉 可以综合不同变性方式的优点醋酸酯化淀粉OCH2OHOOOCH2OHOOCH2OHOOOCH2OHOC-C=OOHHC-C=OHHHH+C-C=OHHHC-C=OOHHHO+NaNaOHacetic anhydrideacetate groupsodium acetatepH 8.0-9.0醋酸酯化反应：醋酸酯化淀粉的性质特点醋酸酯化变性淀粉曲线原淀粉曲线粘度曲线：交联淀粉OCH2OHOOOCH2OHOOCH2OHOOOCH2OHONaOHOCH2OHOOOCH2OHO ONaO-P=O O-phosphorousoxychlorideOCH2OHOOOCH2OHOa.三偏磷酸钠交联反应：交联淀粉OCH2OHOOOCH2OHOOCH2OHOOOCH2OHO+O O-C-CH3 C=O(CH2)4 C=O O-C-CH3 O_=OCH2OHOOOCH2OHOOCH2OHOOOCH2OHO O C=O(CH2)4 C=O O_ ONa O-C-CH3=+2+NaOHadipic anhydridesodium acetateb.己二酸交联反应：交联淀粉的性质特点粘度曲线：交联淀粉的性质特点50 C 95 C 95 C 50 C 低中高粘度交联程度原淀粉交联程度对粘度的影响交联淀粉的性质特点粘度曲线：原淀粉交联淀粉氧化淀粉OCH2OHOOOCH2OHOSodium hypochlorite+NaCLOpH=11NaOH+次氯酸钠氧化反应：+NaCL氧化淀粉的性质特点粘度曲线：变性淀粉的应用变性淀粉的应用是根据其性质来选择，性质则由上述原料类型、分子结构、变性方式和程度共同决定。正是由于变性淀粉的多样性，变性淀粉已广泛应用于食品行业，顶峰公司目前应用的食品领域有：方便食品速冻食品酱类制品乳制品肉制品糖果制品变性淀粉在油炸方便面应用变性淀粉在酱类应用变性淀粉在酸奶应用变性淀粉在低温肉制品应用变性淀粉在食品应用中的三大优势食用安全 与其它食品添加剂相比，由于变性淀粉的主体是天然淀粉，一定变性程度的淀粉可以被人体完全消化吸收。所以变性淀粉是一种安全的食品添加剂。种类多样 变性淀粉的变性方法众多、变性程度可调，使变性淀粉更适合于不同食品的加工要求。方便高效 与其它胶类增稠剂相比，淀粉没有化胶工序，生淀粉很容易调成淀粉乳，并且食品加工一般都有加热/杀菌工序，变性淀粉遇水加热糊化后即可起作用。