淀粉摘要:随着食品科学技术的不断发展,食品加工工艺有了很大的改变,对淀粉性质的要求越来越高,天然淀粉已不能满足一些特殊食品的加工产品的要求,通过选择淀粉的类型或改性方法可以得到满足各种特殊用途需要的淀粉制品。
本文简单介绍了变性淀粉的分类及特性,详细阐述了变性淀粉在食品工业中的应用以及变性淀粉的发展前景。
关键词:变性淀粉性质作用食品工业应用淀粉作为一种绿色可再生资源,取之不尽、用之不竭。
淀粉已成为工业领域重要的廉价有机原料。
淀粉及其深加工产品广泛应用于食品、纺织、造纸、医药、饲料、石油钻井、铸造、建筑涂料等工业之中。
随着工业的迅速发展,因淀粉的某些特性缺陷,原淀粉很难满足现代新型工业的要求。
变性淀粉目前广泛应用于食品行业,在食品业,变性淀粉可作为多种功能性助剂改善食品质量或开发新品种、降低生产成本和优化生产工艺。
我国是农业大国,玉米、小麦、土豆、甘薯、木薯等资源十分丰富,具有明显资源优势,变性淀粉开发利用前景非常广阔。
淀粉的简介淀粉是葡萄糖的高聚体,在餐饮业又称芡粉,通式是(C6H10O5)n,水解到二糖阶段为麦芽糖,化学式是C12H22O11,完全水解后得到单糖(葡萄糖),化学式是C6H12O6 。
淀粉有直链淀粉和支链淀粉两类。
前者为无分支的螺旋结构;后者以24~30个葡萄糖残基以α-1,4-糖苷键首尾相连而成,在支链处为α-1,6-糖苷键。
直链淀粉遇碘呈蓝色,支链淀粉遇碘呈紫红色。
这并非是淀粉与碘发生了化学反应,产生相互作用,而是淀粉螺旋中央空穴恰能容下碘分子,通过范德华力,两者形成一种蓝黑色错合物。
实验证明,单独的碘分子不能使淀粉变蓝,实际上使淀粉变蓝的是碘分子离子(I3)。
淀粉是植物体中贮存的养分,贮存在种子和块茎中,各类植物中的淀粉含量都较高。
淀粉的性状外观性状:本品为白色,无臭,无味粉末。
有吸湿性。
溶解性:不溶于冷水,乙醇和乙醚。
熔点:256-258℃沸点:1.5 g/mL at 25 oC(lit.)闪光点:357.8°C密度:1.5变性淀粉简介原淀粉经过某种方法处理后,不同程度地改变其原来的物理或化学特性。
变性淀粉是一种经过改性过的淀粉。
此种淀粉具有一些特殊的理化性能,添加到食品配方中后可以使食品在加工或食用时具有更好的性能。
只要是可食用的,那么它的生理功能与普通淀粉无异,小儿可以食用。
为改善淀粉的性能、扩大其应用范围,利用物理、化学或酶法处理,在淀粉分子上引入新的官能团或改变淀粉分子大小和淀粉颗粒性质,从而改变淀粉的天然特性(如:糊化温度、热粘度及其稳定性、冻融稳定性、凝胶力、成膜性、透明性等),使其更适合于一定应用的要求。
这种经过二次加工,改变性质的淀粉统称为变性淀粉。
变性的目的一是为了适应各种工业应用的要求。
如:高温技术(罐头杀菌)要求淀粉高温粘度稳定性好,冷冻食品要求淀粉冻融稳定性好,果冻食品要求透明性好、成膜性好等。
二是为了开辟淀粉的新用途,扩大应用范围。
如:纺织上使用淀粉;羟乙基淀粉、羟丙基淀粉代替血浆;高交联淀粉代替外科手套用滑石粉等。
变性淀粉的分类及性质淀粉按处理方式不同可分为以下几类:(1)物理变性淀粉:包括预糊化淀粉、油脂变性淀粉、烟熏变性淀粉、挤压变性淀粉、金属离子变性淀粉、超高压辐射变性淀粉等。
(2)化学变性淀粉:极限糊精、酸变性淀粉、氧化淀粉酯化淀粉、醚化淀粉、交联淀粉、阳离子淀粉、淀粉接枝共聚物等。
(3)酶法变性淀粉:抗消化淀粉、糊精等。
(4)天然变性淀粉:应用遗传技术和精选技术,培育出具有特殊用途变性淀粉。
根据变性反应机理,淀粉变性所得产物可分为淀粉分解产物、淀粉衍生物和交联淀粉三大类。
淀粉分解产物包括各种酸解、酶解、氧化、高温降解产物,如各种糊精、α–淀粉和氧化淀粉。
淀粉衍生物是淀粉分子中羟基被各种官能团取代后所得产物,如羧甲基淀粉、羟甲基淀粉、阳离子淀粉等。
醚类键或二酯键,使两个以上淀粉分子之间“架桥”在一起而得交联淀粉,如磷酸二淀粉酯、乙酰化二淀粉磷酸酯及羟丙基甘油双淀粉等。
通过适当改性处理而得变性淀粉大多具有糊透明度高、糊化温度低、淀粉糊粘度大且稳定性好、凝沉性小、成膜性优、抗冻性能强及耐酸、耐碱和耐机械性强等许多优良特性。
变性之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”。
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。
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。
食品中变性淀粉的应用食品工业中使用变性淀粉主要是作为增稠剂、胶凝剂、黏结剂和稳定剂等。
可以替代昂贵的原料,降低食品制造成本,提高食品质量同时提高经济效益米面制品中应用在米面制品中主要利用变性淀粉良好的增稠性、成膜性、稳定性、糊化特性。
主要使用的变性淀粉有酯化淀粉和羟丙基淀粉。
(1)添加变性淀粉的油炸方便面具有酥脆的结构和较低的吸油量,产品的品质和储存稳定性较好。
(2)在即食面中可以改善面条的复水性、咀嚼性和弹性,减少煮制时间。
(3)在面食点心中添加变性淀粉可以降低吸油量,改善面食的酥脆性,延长制品的储存时间。
(4)在米粉生产中作为组织成型剂和粘和剂,可以增加制品的透明度和滑爽度,减少粘性,改善口感乳制品在乳制品中主要作为胶凝剂、稳定剂、增稠剂使用,常用的变性淀粉主要有交联淀粉和羟丙基淀粉。
(1)在乳酪制品中作为胶凝剂,使制品具有良好的胶凝性能,在一定程度上可以减少酪朊酸盐的用量,降低产品成本。
(2)在冷冻甜品中作为品质改良剂,赋予产品粘性、奶油感及短丝性组织,增加制品的储存稳定性。
(3)在高温杀菌布丁产品中可用做胶凝剂,提高制品的加工黏度,制得的产品具有良好的稳定性和口感。
(4)在酸奶中可以作为稳定剂和增稠剂,增加制品的稠度和口感,减少乳清分离。
肉及鱼类制品在该类产品中主要作为保水剂、黏结剂和组织赋形剂,常用的变性淀粉主要有酯化淀粉和交联淀粉。
(1)在中国腊肠中添加变性淀粉作为黏结剂和组织赋形剂,可以改善产品的多汁性。
(2)在点心馅料中作为保水剂,可坚固组织,改善产品冻融稳定性。
(3).在火腿和热狗中作保水剂和组织赋形剂,可以减少皱折,改善制品的冻融稳定性和保水性。
(4)在肉丸和鱼丸中做凝胶剂,使制得的产品具有良好的弹性、咬劲和稳定性。
(5)具有高凝胶性和稳定性的变性淀粉可在鱼浆中用做保水剂和稳定剂,大大减少鱼浆的汁液流失。
饮料主要利用变性淀粉的稳定性,吸附性和乳化性:(1)在饮料中作稳定剂,改善口感与体态,遮盖干涩味道(2)在乳化饮料中作乳化香精的稳定剂,部分渠道昂贵的阿拉伯胶在奈精粉和椰浆粉等微胶囊化产品中作为包埋剂糖果主要利用变性淀粉良好的胶凝性、成膜性和粘性,常用的变性淀粉有氧化淀粉:(1)在硬胶和软胶糖果中作为凝胶剂,提供产品凝胶结构,采用适当的变性淀粉可以替代阿拉伯胶,制品具有良好的口感和透明度。
(2)利用变性淀粉良好的成膜性和黏结性,用作糖果的抛光剂,形成的膜有光泽,透明并能降低产品的破裂性。
冷冻食品利用变性淀粉良好的稠度和低温稳定性,提高制品的抗冻融能力。
(1)添加变性淀粉的甜品具有良好的稠度和冻融稳定性,制品口感爽滑,具有奶油状组织(2)在果酱中添加适当的变性淀粉,可以控制制品的结构和黏度,使制品具有光泽,而且耐热和冷冻加工。
(3)作为脂肪代用品,将其添加于冰淇淋等冷饮甜品,可部分替代乳固体和昂贵的稳定剂,降低热量,产品具有良好的抗融化性和储存稳定性。
(4)在开胃酱、汁中添加变性淀粉可以提供黏度和稳定性,使制品具有好的透明度和口味,而且具有极好的耐多次微波处理的性能。
(5)适当的变性淀粉具有良好的增稠与稳定作用,糊透明度好,冻融稳定性好而且能常温加工,以此淀粉添加到表面装饰料中,可赋予制品良好的性能。