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淀粉变性

2018-11-15

淀粉,例如食用玉米淀粉,可以在稀酸(如稀硫酸)(需要加热)或酶的催化下水解:(C6H10O5)n(淀粉)+nH2O→nC6H12O6(葡萄糖)。

预糊化

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。

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

淀粉牙签

淀粉牙签

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,

氧化

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。

变性淀粉的分类

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。

淀粉与糊精的区别:糊精是由淀粉制造而来,两者的区别是分子量不同,就像蛋白质与多肽的关系。

交联

交联淀粉的概念是,淀粉的醇羟基与交联剂的多元官能团形成二醚键或二酯键,使两个或两个以上的淀粉分子之间“架桥”在一起,呈多维网络结构的反应,称为交联反应。

交联作用是指在分子之间架桥形成化学键,加强了分子之间氢键的作用。当交联淀粉在水中加热时,可以使氢键变弱甚至破坏,然而由于化学架桥的存在,淀粉的颗粒将不同程度地保持不变。

国内最常用的交联剂有:三偏磷酸钠、三聚磷酸钠、甲醛、三氯氧磷、环氧氯丙烷。

酸变性粉

酸变性淀粉引是指在糊化温度以下将天然淀粉用无机酸进行处理,改变其性质而得到的一类变性淀粉。

通常制备酸变性淀粉的条件是:淀粉乳浓度为 36%~ 40%,温度低于糊化反应温度(35 ~ 60℃) ,反应时间为 0。5h 至数小时。当达到所需要的 粘度或转化度时,中和、过滤、洗涤、干燥即得产品。

反应条件对酸变性淀粉性能的影响:

1.温度 反应温度是影响酸变性淀粉性能的主要因素,当温度在 40 ~ 55℃时,粘度变化趋于温度, 温度升至 70℃时已经糊化。因此反应温度一般选在 40 ~ 55℃范围内。

2.酸的种类及用量 酸作为催化剂而不参与反应。不同的酸催化作用不同,盐酸最强,硫酸和硝酸相仿、当温度 较高,酸用量较大时,硝酸变性淀粉因发生副反应而使产品呈浅黄色,所以实际生产中很少 使用。酸的催化作用与酸的用量有关,酸用量大,则反应剧烈。

3.淀粉乳浓度 淀粉乳浓度应控制在 40%左右。

酯化淀粉

酯化淀粉是指在糊化温度以下淀粉乳与有机酸酐(醋酸酐,丁二酸酐等)在一定条件下进行酯化反应而得到的一类变性淀粉。




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