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什么是变性淀粉

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核心提示:预糊化淀粉是一种加工简单,用途广泛的变性淀粉,应用时只要用冷水调成糊,免除了加热糊化的麻烦。广泛应用与医药、食品、化妆品、饲料、石油钻井、金属铸造、纺织、造纸等很多行业。<br>

  一、预糊化淀粉:

  淀粉的糊化:淀粉粒在适当温度下(各种来源的淀粉所需温度不同,一般60~80℃)在水中溶胀、分裂、形成均匀糊状溶液的作用称为糊化作用。糊化作用的本质是淀粉粒中有序及无序(晶质与非晶质)态的淀粉分子之间的氢键断开,分散在水中成为胶体溶液。

  糊化作用的过程可分为三个阶段:(1)可逆吸水阶段,水分进入淀粉粒的非晶质部分,体积略有膨胀,此时冷却干燥,颗粒可以复原,双折射现象不变;(2)不可逆吸水阶段,随着温度升高,水分进入淀粉微晶间隙,不可逆地大量吸水,双折射现象逐渐模糊以至消失,亦称结晶“溶解”,淀粉粒胀至原始体积的50~100倍;(3)淀粉粒最后解体,淀粉分子全部进入溶液。

  糊化后的淀粉又称为α-化淀粉。将新鲜制备的糊化淀粉浆脱水干燥,可得易分散与凉水的无定形粉末,即“可溶性α-淀粉”。

  2、淀粉糊化作用的测定方法:有光学显微镜法,电子显微镜法,光传播法,粘度测定法,溶胀和溶解度的测定,酶的分析,核磁共振,激光光散射法等。工业上常用粘度测定法,溶胀和溶解度的测定。

  二、酸变性淀粉

  在糊化温度以下,用无机酸处理淀粉,改变其性质的产品称为酸变性淀粉。

  反应机理:在用酸处理淀粉的过程中,酸作用于糖苷键使淀粉分子水解,淀粉分子变小。淀粉颗粒是由直链淀粉和支链淀粉组成,前者具有α-1,4键,后者除α-1,4键,还有少量α-1,6键,这两种糖苷键被酸水解的难易存在差别。由于淀粉颗粒结晶结构的影响,直链淀粉分子间经由氢键结合成晶态结构,酸渗入困难,其α-1,4键不易被酸水解。而颗粒中无定形区域的支链淀粉分子的α-1,4键、α-1,6键较易被酸渗入,发生水解。

  工艺与原理:通常制取酸变性淀粉是使用浓淀粉淤浆,含固量约为36%~40%,加热到糊化温度之下(常为40~60℃),加入无机酸并搅拌一个小时或几个小时。当达到所要求的酸度或转化度时,三、氧化淀粉

  许多试剂都能氧化淀粉,但是工业生产中最常用的是碱性次氯酸盐。用次氯酸盐氧化的淀粉被称为“氯化淀粉”(虽然处理中并没有把氯引进淀粉分子内)。

  淀粉乳浆的次氯酸盐氧化是在碱性次氯酸钠溶液中进行的,此时需要控制pH、温度和次氯酸盐、碱和淀粉的浓度。用约3%的氢氧化钠溶液调节pH至8~10,在规定时间内添加有效氯5~10%的次氯酸盐溶液。用添加氢氧化钠稀溶液的方法来控制pH,并中和反应中生成的酸性物质。改变时间、温度、pH值、淀粉品种、次氯酸盐浓度和次氯酸盐添加速度,能够生产出多种不同的产品。当氧化反应达到要求程度时,将pH降至5~7,加入亚硫酸氢钠溶液或二氧化硫气体以除去其中多余的氯来终止反应。

  四、变性淀粉的分类

  目前,变性淀粉的品种、规格达两千多种,变性淀粉的分类一般是根据处理方式来进行。

  (1)物理变性:预糊化(α-化)淀粉、γ射线、超高频辐射处理淀粉、机械研磨处理淀粉、湿热处理淀粉等。

  (2)化学变性:用各种化学试剂处理得到的变性淀粉。其中有两大类:一类是使淀粉分子量下降,如酸解淀粉、氧化淀粉、焙烤糊精等;另一类是使淀粉分子量增加,如交联淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、接枝淀粉等。

  (3)酶法变性(生物改性):各种酶处理淀粉。如α、β、γ-环状糊精、麦芽糊精、直链淀粉等。

  (4)复合变性:采用两种以上处理方法得到的变性淀粉。如氧化交联淀粉、交联酯化淀粉等。采用复合变性得到的变性淀粉具有两种变性淀粉的各自优点。

  另外,变性淀粉还可按生产工艺路线进行分类,有干法(如磷酸酯淀粉、酸解淀粉、阳离子淀粉、羧甲基淀粉等)、湿法、有机溶剂法(如羧基淀粉制备一般采用乙醇作溶剂)、挤压法和滚筒干燥法(如天然淀粉或变性淀粉为原料生产预糊化淀粉)等。

  五、变性淀粉的性质

  天然淀粉的可利用性取决于淀粉颗粒的结构,直链淀粉和支链淀粉的含量;不同来源的淀粉原料在性质上存在差异,因而不同来源淀粉的可利用性不同。

  天然淀粉在现代工业中的应用,特别是在新技术、新工艺、新设备采用的情况下是有限的。大多数的天然淀粉不具备很好的性能,根据需要,结合淀粉的结构合理化性质开发淀粉变性技术,生产具有更优良性质的变性淀粉,使之应用方便,且适合新技术操作的要求,开辟其新的用途,拓展市场空间。

  变性的主要作用是改变糊化和蒸煮特性,主要改变以下性质:

  (1)糊化温度:解聚使糊化温度(GT)下降;非解聚时糊化温度有升高也有下降,一般淀粉分子中引进亲水基团可增强淀粉分子与水的作用,使GT下降。交联起阻挡作用,不利水分子进入,使GT升高。高直链淀粉结合紧密,晶格能高,较难糊化。

  (2)淀粉糊的热稳定性:一般谷类淀粉的热稳定性大于薯类;通过接枝或衍生某些基团,从而改变基团大小或架桥,可使淀粉糊的热稳定性增加。

  (3)淀粉糊的冷稳定性:淀粉结构中引入亲水基团,造成空间障碍,分子不易重排。此外亲水基团的引入使亲水作用增强,强化了与水的结合力,使淀粉脱水作用下降。

  (4)抗酸的稳定性:尽可能使淀粉结构改变成为网状结构,使淀粉能耐pH值3-3。5的酸性。

  (5)抗剪切力:一般抗酸的淀粉也抗剪切。

  (6)复合改性:具有多种功能。

  变性淀粉的性质取决于下列一些因素。淀粉的来源(玉米、薯类、小麦、大米等)、与处理(酸解或糊精化等)、直链淀粉和支链淀粉的比例或含量、分子量分布的范围(粘度或流动性)、衍生物的类型(酯化、醚化等)、取代基的性质(乙酰基、羟丙基等)、取代度(DS)或摩尔取代度的大小、物理形状(颗粒状、预糊化)、缔合成分(蛋白质、脂肪酸、磷化合物)或天然取代基。也就是说,不同来源的淀粉,采取不同的变性方法、不同的变性程度,相应可得到不同性质的变性淀粉产品。变性淀粉的性质主要考察以下几个方面:糊的透明度、溶解性、溶胀能力,冻融稳定性、粘度及稳定性,耐酸、耐剪切性,粘和性,老化性、乳化性。

(责任编辑:甘甜)

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