淀粉與變性淀粉知識

變性淀粉知識和應(yīng)用變性淀粉知識和應(yīng)用APPLICATION AND KNOWLEDGE OF MODIFIED STARCH變性淀粉的概念變性淀粉是在原淀粉的基礎(chǔ)上，通過物理、化學(xué)或生物的方法，改變淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)，從而賦予其原淀粉所不具備的性質(zhì)，這樣的淀粉我們稱之為變性淀粉。變性淀粉的稱呼改性淀粉修飾淀粉淀粉衍生物Modified starch為什么做變性淀粉我們利用變性淀粉就是利用變性淀粉所帶來的不同于原淀粉的性質(zhì)。這些性質(zhì)主要包括：改善制成品的口感改善制成品的組織狀態(tài)改善產(chǎn)品的加工性能改善產(chǎn)品的耐受能力認識淀粉的基本性質(zhì)純凈的淀粉是一種白色粉末通常由1100m大小的顆粒組成我們的祖先在很早以前就學(xué)會了使用淀粉加工食物淀粉顆粒不溶于水，在冷水中攪拌形成懸浮液，但放置幾分鐘后淀粉顆粒重新沉淀熟化的淀粉可以被人體消化吸收，并提供能量，但生淀粉不容易被消化了解變性淀粉的優(yōu)越性，我們須先了解淀粉的基本性質(zhì)：淀粉的來源 大多數(shù)高等植物的所有器官都含有淀粉，除高等植物以外，某些原生動物、藻類、以及細菌中都可以找到淀粉粒。淀粉 谷物：玉米、高粱、大米、小麥、糯玉米塊莖：馬鈴薯塊根：木薯、甘薯、葛根髓：西米 每種淀粉根據(jù)其植物的來源加以命名，如玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、小麥淀粉，以此類推。淀粉的性質(zhì)隨其原料來源而不同加工淀粉的原料馬鈴薯（Potato）馬鈴薯又名土豆、洋芋、山藥蛋、荷蘭薯。原產(chǎn)于拉丁美洲，十六世紀由西方傳教士帶入我國。馬鈴薯已在歐洲廣泛種植，在我國主要分布在西南、西北和東北。馬鈴薯是一年生茄科草本植物，是繼小麥、水稻、玉米、大麥之后的第五大農(nóng)作物，現(xiàn)有140多個國家栽培生產(chǎn)，世界年栽培馬鈴薯總面積近3億畝 在歐洲馬鈴薯被譽為“第二面包”，因為馬鈴薯是營養(yǎng)豐富，包含了多種維生素和礦物質(zhì)，其中淀粉含量1015%木薯（Tapioca、Cassava）木薯又稱為樹薯，樹番薯、南洋薯、槐薯、番葛等。主產(chǎn)于巴西、泰國、菲律賓等國家。木薯傳入我國已有180多年的歷史，首先在兩廣地區(qū)栽培，而后擴大到福建、云貴、湖南、江西等地區(qū)。木薯淀粉是一種典型的根類淀粉。鮮薯中含有大約28%的淀粉。木薯屬大戟科木薯屬，在熱帶、亞熱帶為多年生，在溫暖帶為一年生灌木。鮮薯中含有毒性物質(zhì)氰酸。玉米/糯玉米（Corn/Waxy Corn）目前美國是世界上生產(chǎn)玉米產(chǎn)量最大的國家。除普通玉米外，玉米品種還有糯玉米、高直鏈玉米、高油玉米、高賴氨酸玉米和甜玉米，但目前用于提取淀粉的還主要集中在玉米和糯玉米。糯玉米原產(chǎn)于我國，后來被美國引入廣泛種植。糯玉米又稱蠟質(zhì)（Waxy）玉米，是因為其胚乳呈蠟狀。糯玉米淀粉含有幾乎100%的支鏈淀粉。糯玉米和普通玉米的淀粉含量相差不大，約占60%。其它淀粉原料小麥高粱西米葛根小麥淀粉在許多國家是提取小麥蛋白質(zhì)后的副產(chǎn)品，雖然小麥是世界第一大農(nóng)作物，但僅有0.4%的量用于加工為淀粉。高粱也很少用于提取淀粉，其淀粉性質(zhì)與玉米淀粉相似，高粱也有糯高粱。西米淀粉由西米棕櫚樹的髓中制得，主產(chǎn)于印度尼西亞等地。葛根淀粉是從各種特殊的馬讓他（Maranta）的根中提取，主產(chǎn)于西印度群島。甘薯中國是種植甘薯的大國，但目前提取甘薯淀粉還未形成規(guī)模。淀粉粒的形成，最初是由未知化學(xué)成分的物質(zhì)無章地聚集開始，而后形成極微量的不溶性多糖的沉積，它也成了淀粉進一步沉積的核心。此核心就是淀粉顆粒的中心，稱之為臍點（Hilm），圍繞這一中心顆粒進一步長大，初期近似球形，長大后形狀逐漸變化。淀粉的形成過程不同種類淀粉的比較不同淀粉顆粒形態(tài)馬鈴薯淀粉木薯淀粉玉米淀粉糯玉米淀粉小麥淀粉芭蕉芋淀粉不同種類淀粉的比較不同淀粉糊絲長短馬鈴薯淀粉木薯淀粉玉米淀粉糯玉米淀粉小麥淀粉芭蕉芋淀粉不同種類淀粉的比較不同淀粉老化性比較馬鈴薯淀粉木薯淀粉玉米淀粉糯玉米淀粉小麥淀粉芭蕉芋淀粉不同種類淀粉的比較不同淀粉透明度淀粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)葡萄糖單元環(huán)（glucose）與淀粉中主要有-1，4糖甙鍵和-1，6糖甙鍵，在極少數(shù)淀粉中科學(xué)家們證明了-1，3糖甙鍵的存在糖甙鍵（linkages）淀粉與纖維素的區(qū)別同樣是碳水化合物由于連接葡萄糖單元環(huán)的糖甙鍵不同導(dǎo)致纖維素不能消化 直鏈淀粉/支鏈淀粉結(jié)構(gòu)-1，4糖甙鍵連接葡萄糖單元環(huán)構(gòu)成直鏈淀粉，支鏈淀粉的分支淀粉由-1，6糖甙鍵連接。大多數(shù)淀粉都具有這兩種淀粉，但糯性淀粉的支鏈含量可達100%。淀粉鏈的排列結(jié)構(gòu)淀粉顆粒中淀粉鏈是以輻射狀排列，緊密有序的排列和相互之間的氫鍵作用構(gòu)成了淀粉的結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)，X-光衍射圖證實了淀粉顆粒中存在結(jié)晶區(qū)。淀粉顆粒的偏光十字（Maltese cross）淀粉在偏光下觀察，通?？梢钥吹揭粋€明顯的偏光十字，十字的交叉點與淀粉顆粒的臍點重合，淀粉的這種現(xiàn)象證明了淀粉顆粒存在輻射狀的組織結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)矸垲w粒糊化后，有序的結(jié)構(gòu)被打亂，偏光十字消失。馬鈴薯淀粉顆粒在顯微偏光/普通光下比較普通光學(xué)顯微鏡下淀粉顆粒偏光十字現(xiàn)象淀粉顆粒膨脹和糊化淀粉在冷水中是以不溶性懸浮顆粒（淀粉乳）形態(tài)存在。當(dāng)水被加熱到某個溫度（糊化溫度）時，水分子進入到淀粉顆粒中，顆粒迅速膨脹并伴隨粘度增加，形成淀粉糊。此過程稱之為淀粉的糊化。（40）（60）糊化過程淀粉顆粒的變化淀粉糊化過程中，淀粉顆粒由小變大。當(dāng)膨脹達到極限時，隨溫度的升高和攪拌力的作用，顆粒開始破碎，伴隨粘度下降。大多數(shù)的淀粉達到膨脹極限時，就構(gòu)成了淀粉糊的峰值粘度。淀粉糊的陳化稀溶液濃溶液溶膠凝膠凝沉概念：淀粉糊的“陳化”俗稱“老化”，是指淀粉糊從溶解、分散、無定型狀態(tài)返回至不溶解、聚集或結(jié)晶狀態(tài)，這是由于淀粉鏈失水重新締合的結(jié)果。糊化陳化水氫鍵淀粉糊的陳化具有以下效應(yīng)：粘度增加呈現(xiàn)不透明和渾濁在熱糊表面形成不溶解的粉皮不溶性的淀粉粒沉淀形成膠體脫水收縮淀粉糊的粘度及測量儀器概念：粘度是流體的內(nèi)摩擦，是一層流體對另一層流體相對運動時的阻力。包括動力粘度、運動粘度、相對粘度和條件粘度常見的粘度計：RVA、旋轉(zhuǎn)式粘度計（Brookfield、NDJ）、BrabenderBrabenderRVABrookfieldNDJ-1NDJ-97淀粉的理化檢測Brabender粘度曲線特點：可以測量淀粉在整個糊化過程中的粘度變化，并反映其穩(wěn)定性。一般測試條件：351.5/min95保溫30min1.5/min50保溫30min升溫降溫開始糊化峰值粘度糊化溫度峰值溫度崩解值凝沉值變性淀粉的反應(yīng)機理不同類的變性淀粉具有不同的反應(yīng)機理，化學(xué)變性淀粉大多數(shù)是反應(yīng)劑與淀粉分子中葡萄糖單元環(huán)上的-OH起反應(yīng)。結(jié)構(gòu)示意圖：葡萄糖單元環(huán)食用變性淀粉的常見種類變性淀粉物理變性化學(xué)變性生物變性預(yù)糊化淀粉醋酸酯化淀粉交聯(lián)淀粉氧化淀粉醚化淀粉磷酸酯淀粉羧甲基淀粉酸變性淀粉酶水解淀粉復(fù)合變性淀粉不同變性淀粉性質(zhì)特點預(yù)糊化淀粉 冷水可溶形成粘度，無須加熱，使用方便醋酸酯化淀粉 糊化溫度降低，粘度、透明度和保水穩(wěn)定性提高交聯(lián)淀粉 耐受能力提高，糊絲短，體態(tài)細膩氧化淀粉 粘度降低，成膜性好，凝膠能力增強醚化淀粉 糊化溫度降低，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 強水溶性，溶于冷水，粘稠度高，透明度高 酸變性淀粉 熱粘度降低，可配制高濃度淀粉糊復(fù)合變性淀粉 可以綜合不同變性方式的優(yōu)點醋酸酯化淀粉OCH2OHOOOCH2OHOOCH2OHOOOCH2OHOC-C=OOHHC-C=OHHHH+C-C=OHHHC-C=OOHHHO+NaNaOHacetic anhydrideacetate groupsodium acetatepH 8.0-9.0醋酸酯化反應(yīng)：醋酸酯化淀粉的性質(zhì)特點醋酸酯化變性淀粉曲線原淀粉曲線粘度曲線：交聯(lián)淀粉OCH2OHOOOCH2OHOOCH2OHOOOCH2OHONaOHOCH2OHOOOCH2OHO ONaO-P=O O-phosphorousoxychlorideOCH2OHOOOCH2OHOa.三偏磷酸鈉交聯(lián)反應(yīng)：交聯(lián)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.己二酸交聯(lián)反應(yīng)：交聯(lián)淀粉的性質(zhì)特點粘度曲線：交聯(lián)淀粉的性質(zhì)特點50 C 95 C 95 C 50 C 低中高粘度交聯(lián)程度原淀粉交聯(lián)程度對粘度的影響交聯(lián)淀粉的性質(zhì)特點粘度曲線：原淀粉交聯(lián)淀粉氧化淀粉OCH2OHOOOCH2OHOSodium hypochlorite+NaCLOpH=11NaOH+次氯酸鈉氧化反應(yīng)：+NaCL氧化淀粉的性質(zhì)特點粘度曲線：變性淀粉的應(yīng)用變性淀粉的應(yīng)用是根據(jù)其性質(zhì)來選擇，性質(zhì)則由上述原料類型、分子結(jié)構(gòu)、變性方式和程度共同決定。正是由于變性淀粉的多樣性，變性淀粉已廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)，頂峰公司目前應(yīng)用的食品領(lǐng)域有：方便食品速凍食品醬類制品乳制品肉制品糖果制品變性淀粉在油炸方便面應(yīng)用變性淀粉在醬類應(yīng)用變性淀粉在酸奶應(yīng)用變性淀粉在低溫肉制品應(yīng)用變性淀粉在食品應(yīng)用中的三大優(yōu)勢食用安全 與其它食品添加劑相比，由于變性淀粉的主體是天然淀粉，一定變性程度的淀粉可以被人體完全消化吸收。所以變性淀粉是一種安全的食品添加劑。種類多樣 變性淀粉的變性方法眾多、變性程度可調(diào)，使變性淀粉更適合于不同食品的加工要求。方便高效 與其它膠類增稠劑相比，淀粉沒有化膠工序，生淀粉很容易調(diào)成淀粉乳，并且食品加工一般都有加熱/殺菌工序，變性淀粉遇水加熱糊化后即可起作用。