變性玉米淀粉的性質及其應用研究

1、谷物化學與品質學論文 題 目: 變性玉米淀粉的性質及其應用研究院系名稱： 專 業(yè)： 學生姓名： 學 號： 課程老師姓名： 2009年12月10 日推薦精選摘 要本文主要介紹了淀粉的概念、結構和性質。主要綜述了由于變性淀粉通過引進了羥丙基、羧甲基、磷酸基團等親水性基團使其結構、性質等發(fā)生變化；變性玉米淀粉的功能特性對面制品的食用和加工品質的影響，還簡單的說明了糯玉米變性淀粉的一些特性。關鍵詞： 玉米淀粉；改性淀粉；功能特性；品質； 推薦精選Title The Applied Studies and properties of the Modified Maize Starch AbstractT

2、his paper introduces the concept, structure and properties of starch. Because modified starches had introduced hydrophilic radical, such as hydroxypropyl, carboxymethyl and phosphoric groups which change the structure and properties of starch. Effects of functional properties of modified corn starch

3、 on eating and processing quality of flour produce. And simple introduction the properties of modified waxy starch. Keywords ： corn starch；modified starch；functional properties；quality； 推薦精選1 前言淀粉是由許多葡萄糖分子聚縮而成的高聚體，分子式為(C6H12O6)n，以分子結構不同分為直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種。直鏈淀粉是由葡萄糖通過-1，4鍵連接在一起的直鏈分子，呈右手螺旋結構，在螺旋內部只含氫原子，是親油的

4、，羥基位于螺旋外側。聚合度約在1006000個葡萄糖單位，呈鏈狀結構，它的水懸浮液在加熱時不產生糊精，而以膠體溶解，形成粘度較低的不穩(wěn)定的溶液，在5060下靜置較長時間后，析出晶形沉淀，反應是可逆的，遇碘反應呈藍色。大多數淀粉含有約25%的直鏈淀粉，有兩種高直鏈玉米淀粉，其直鏈淀粉含量為52%以及70%75%。支鏈淀粉的聚合度一般為1000多個葡萄糖單位，它除有-1 ,4 鍵連接外，還有-1 ,6鍵連接，形成分支結構。遇碘呈紅紫色，易溶于水，生成穩(wěn)定的溶液，具有很高的粘度，一般沒有凝沉性，但支鏈淀粉的側鏈互相通過氫鍵結合，可顯示很微弱的凝沉性，為無定形粉末，放于水中加熱時便膨脹成為一種膠粘的糊

5、化物，即所謂糊化淀粉，而且只有在加壓并加熱的條件下，開始能溶于水而形成非常粘滯的很穩(wěn)定的溶液，大多數淀粉中含有75%的支鏈淀粉，含有100%的支鏈淀粉稱為蠟質淀粉1。玉米是我國的主要農作物之一。玉米淀粉占所有淀粉的90%，被廣泛應用于很多行業(yè)。雖然玉米淀粉有著其他種類淀粉不能相比的優(yōu)勢，但由于其不溶于冷水，淀粉糊易老化脫水，以及被膜性差、缺乏乳化力、耐機械性差等不足之處，從而限制了其應用范圍。變性淀粉(modified starches)，亦稱為修飾淀粉或改性淀粉，是指通過物理方法或利用化學反應引入某些官能基團，以改變原淀粉的結構而得到的具有不同特性的淀粉。天然淀粉通過改性可增強其功能性質，通

6、過使玉米淀粉變性，可改變天然淀粉的性質, 改善玉米淀粉的性能，提高了對熱、酸、冷凍變化的穩(wěn)定性。試驗結果表明：變性淀粉與玉米淀粉的性質不同，由于變性淀粉引進了羥丙基、羧甲基、磷酸基團，乙酰基等親水性基團，或是通過氧化、微波等作用使其變性。致使淀粉極性增強，親水能力增大，使其都具有較強的凍融穩(wěn)定性、抗凝沉性，較高的膨脹度、透明度等，因此變性淀粉具有更廣闊的應用性2，3。推薦精選2 玉米淀粉改性的方法21醋酸酯玉米淀粉該淀粉在食品中的用途主要是增稠。醋酸酯淀粉是淀粉用醋酸或醋酸乙烯在堿性條件下酯化而成的一種變性淀粉，其特點是糊的凝沉性低，對酸、堿、熱的穩(wěn)定性高，糊透明度高，凍融穩(wěn)定性好，分子間不易

7、形成氫鍵。2.2 氧化玉米淀粉磷酸酯淀粉磷酸酯(amylophosphate. AP)是一種陰離子淀粉衍生物，它與原淀粉相比，糊粘度、透明度和膠粘性都有較大的提高，對細菌降解穩(wěn)定。在食品工業(yè)中，AP是一種良好的乳化穩(wěn)定劑、增稠劑，并具有較高的凍融穩(wěn)定性4。玉米淀粉糊為透明度不高的“短糊”，凝沉性強，冷卻成為不透明的凝膠。經磷酸酯化后，糊性質改變很大，變?yōu)榕c馬鈴薯淀粉相似的“長糊”，穩(wěn)定性高、透明度高、粘膠性強。而氧化玉米淀粉磷酸酯引進了羧基，親水能力增大，淀粉易于吸水膨脹，故成糊時間提前，成糊溫度降低，且糊不易回生，粘度穩(wěn)定性高，糊化品質好5。2.3 交聯(lián)和羥丙基改性玉米淀粉交聯(lián)和羥丙基改性是

8、淀粉化學改性的重要方法，交聯(lián)改性能提高淀粉的黏度穩(wěn)定性，但凍融穩(wěn)定性沒有明顯改善；羥丙基改性能提高淀粉的凍融穩(wěn)定性，但黏度穩(wěn)定性沒有明顯改善。結合兩種改性方法得到的復合改性淀粉有良好的黏度穩(wěn)定性和凍融穩(wěn)定性，且先交聯(lián)后羥丙基改性的穩(wěn)定性好于先羥丙基后交聯(lián)改性的穩(wěn)定性6。2.4 微波改性玉米淀粉與原淀粉相比，微波輻照后的淀粉峰值粘度、凝沉性降低；糊化溫度、熱穩(wěn)定性提高。隨著微波功率的增加，微波時間的延長以及淀粉含水量的增加，這種變化趨勢更加明顯推薦精選7。3 玉米淀粉改性的作用玉米淀粉通過交聯(lián)、穩(wěn)定化以及變稀等改性后并復合可得到具有各種各樣的功能性質的改性玉米淀粉。這些功能性質包括抗老化、穩(wěn)定乳

9、狀液能力、減少油滴移動、成膜能力、膠粘力、風味釋放、水合力、持水力。好的口感、質構和營養(yǎng)價值。3.1 抗老化(inhibited)雙變性玉米淀粉，由于在原淀粉分子中引入了酰基或其他基團，使得淀粉中減少了游離的羥基成分比例，而且降低了分子中由羥基之間的締合連接，使得淀粉難以形成分子內氫鍵，從而大大抑制了淀粉分子的聚集與重排。添加交聯(lián)淀粉、雙變性淀粉飲料的樣液不易出現渾濁和沉淀，表現出明顯的抑制老化的特點。并且增加后味，增強飲料的穩(wěn)定性和黏稠度。這是因為在其結構中引入了雙官能團試劑，與淀粉顆粒中2個不同淀粉分子中的羥基發(fā)生反應, 加強了原來的氫鍵，形成了空間位阻，黏度增大，從而減緩了顆粒膨脹的速率

10、及降低了膨脹顆粒破裂的敏感性。3.2 乳化性能(emulsification)醋酸酯淀粉、磷酸交聯(lián)淀粉以及雙變性淀粉，對豆奶飲料的穩(wěn)定性均起到明顯的加強作用，雙變性玉米淀粉的作用突出；使用不同變性淀粉代替或部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)食品添加劑，以避免飲料中的油脂上浮和蛋白質的變性沉淀，改善其質地和口感，增加其黏稠性，使飲料保持均勻穩(wěn)定的形態(tài)。3.3 節(jié)油效果(edible oil-saving)經過酯化變性以后的玉米淀粉，加上其高直鏈淀粉的特點，這樣既保留了它良好的成膜性能，又使得糊化溫度大為降低，同時又有優(yōu)良的保水性和親水性能推薦精選，減少了油脂的滲透，從而降低了方便面中的脂肪含量。在方便面生產中，常常添

11、加一定量的變性淀粉，可增加成品面條在浸泡后的韌性和光滑性，提高產品的復水性，同時可使油炸方便面對殘留油脂的吸附量降低。3.4 成膜強度(film strength)成膜強度是指粉絲類制品在水中的韌性與抗斷裂、耐浸泡、不分散的能力。通常在生產過程中添加一定量的變性淀粉，以使粉絲產品不易斷裂，其浸泡湯液不出現混濁等。谷類淀粉膜的性質較差，但通過變性以后，其膜的強度、柔韌性、通明性和光澤度都有所提高8。3.5 流變學性質含有5%10%交聯(lián)蠟質玉米淀粉和面筋的面團與全麥粉面團相比，吸水率可增加0.2%1.2%；另外用5%10%交聯(lián)玉米淀粉取代而沒有加入面筋則會降低面團的吸水率。用交聯(lián)玉米淀粉和面筋取代

12、部分面粉后可以改善面團的質地，使面團更強，延展性也更大，如果使用溶解度更高(7.09.0)的交聯(lián)淀粉影響會更大。交聯(lián)玉米淀粉面包與交聯(lián)小麥面包體積相似，而且高水溶性交聯(lián)玉米淀粉面包的體積比低水溶性的更大。這些結果意味著淀粉的交聯(lián)水平影響粘著性和面團的粘性質地。面團的流變學特性與面條品質高度相關,如面團的形成時間與穩(wěn)定時間與面條品質呈高度正相關9。3.6 凝膠性質Miyazaki, M.等人研究表明，用玉米淀粉和交聯(lián)玉米淀粉，尤其是蠟質玉米淀粉替代小麥面粉時，面粉糊的凝膠粘度更大。由低溶解性交聯(lián)玉米淀粉(溶解性2.02.8)取代的面粉糊的最終粘度下降，而高溶解性交聯(lián)玉米淀粉(溶解性7.08.0)

13、取代的面粉糊粘度增加。用(Differential Scanning Calorimeter, DSC)測定面團的凝膠性質，結果表明，加入5%15%交聯(lián)玉米淀粉和面筋的面團雖然不能改變凝膠化吸熱焓，但是卻可以使凝膠峰溫度降低10。推薦精選4 在面制品中的應用4.1 變性淀粉在面包中的作用Hung, P. V.和Morita, N.研究表明，在面包中添加5%10%交聯(lián)玉米淀粉和面筋時，隨著交聯(lián)淀粉量的增加面包的強度也會增加。但是，使用交聯(lián)蠟質玉米淀粉代替面粉時，不管是否添加面筋，隨著交聯(lián)蠟質玉米淀粉使用量的增加，面包的硬度都很相似。淀粉的凝膠性質和老化性對面包質量會產生很大的影響。不同類型的化學

14、改性淀粉在面團和面包的質地和質量上起著不同的作用。在各種化學改性淀粉中，羥丙基淀粉是延緩淀粉老化最有效的一種。因此，面包師可以利用改性淀粉控制面包的質地，并開發(fā)出獨特的面包產品。隨著面包產業(yè)的發(fā)展，變性淀粉一定會得到越來越多的應用。4.2 添加變性淀粉的方便面原料,可提高面條的韌性和彈性利用擠壓技術使玉米產生一系列質構變化，并使其糊化，這樣能賦予產品特殊的香味，并且在擠壓膨化基礎上進行粉碎造粒，壓制成片，可制成復水性極好的玉米薄片粥，用水浸泡即可得到現成的玉米粥；玉米方便面的加工。采用濕法磨粉與擠壓自熟的有效配合，可直接生產碗裝或袋裝的不需要油炸的玉米方便面，產品復水性好，口感好，面條韌滑且?guī)?/p>

15、有玉米特殊的口味，是極其市場潛力的方便食品。4.3 掛面生產中的作用在掛面生產中，添加氧化玉米淀粉磷酸酯，可明顯提高面團的粘彈性，大大降低彎曲斷條率和烹煮斷條率，提高產品質量。在蛋糕生產中，添加氧化玉米淀粉磷酸酯，可使蛋白發(fā)泡體系泡沫穩(wěn)定性優(yōu)于原淀粉，且制出的蛋糕抗老化效果遠優(yōu)于原淀粉11。4.4 在玉米粉絲生產中的應用因為玉米淀粉中的不溶性直連淀粉含量少，生產出的粉絲強度低、不耐煮、易斷條、易糊湯。但是玉米粉絲也有其優(yōu)點，如產品色澤淺、有光澤、透明性較好等，如果克服玉米粉絲的缺點，生產出高質量的玉米粉絲，會提高我國粉絲的產量，增加粉絲品種。向玉米粉絲中添加AP，可以改善其品質，使其耐煮性增強

16、而且基本上不糊湯。推薦精選4.5 其他用途用于罐頭、冷凍、烘焙和干燥食品中，在嬰兒食品中使用可提供長的貨架壽命12。5 糯玉米淀粉糯玉米淀粉雖然具有廣泛的利用前景，但未經任何化學修飾和改造的糯玉米原淀粉存在著對溫度、pH值和貯藏時間的不穩(wěn)定性，優(yōu)越性難于發(fā)揮,用途仍受到限制。在糯玉米淀粉加工過程中，引入一些特定化學基因，和淀粉的羥基發(fā)生反應,通過形成脂鍵或醚鍵而實現交聯(lián)作用，可大大改進原淀粉的性能，包括淀粉的凝膠特征，對水分的結合性，對溫度變化、凍融變化、pH 值變化的穩(wěn)定性和抗剪切能力等13。5.1酸改性糯玉米淀粉糯玉米淀粉是工業(yè)化生產酸變性淀粉的原淀粉。將糯玉米淀粉懸浮液在低于糊化溫度下進

17、行酸改性處理，其產物具有與原淀粉顆粒外形相同、雙折射性和冷水中基本不溶相類似的特征，酸處理淀粉具有較低的熱糊粘度、特征粘度、碘親合能力及較高的堿值、氫氧化鈉臨界吸附值、持水性和糊化溫度等特征。5.2 氧化糯玉米淀粉氧化淀粉漿比酸變性淀粉漿有更好的清晰度和穩(wěn)定性氧化淀粉的薄膜性能優(yōu)于酸變性淀粉和原淀粉，且易溶于水在食品工業(yè)主要應用為添加劑，代替阿拉伯樹膠和瓊脂制造膠凍和軟糖類食品。推薦精選53 交聯(lián)糯玉米淀粉用糯質玉米制成的食物淀粉，常常用磷酸脂、醋酸脂或羥丙基醚類使它們交聯(lián)，以獲得適宜的糊化粘度和結構組織，包括膏狀短稠度。侯漢學等14研究顯示糯玉米淀粉羥丙基磷酸交聯(lián)復合變性后，峰粘度、谷粘度和

18、終粘度顯著增大;羥丙基化大大提高了糯玉米淀粉的透光率，而交聯(lián)反應則使糯玉米淀粉的透光率顯著降低，復合變性后凍融穩(wěn)定性顯著提高。且在面粉中添加1.0%羥丙基磷酸交聯(lián)糯玉米淀粉,可明顯改善面團的流變學特性，并大幅度降低面條的溶出率和改進面條的感官品質，使面團色澤白亮、光滑、富有彈性，并柔軟適口。交聯(lián)淀粉廣泛應用于食品的增稠劑中, 尤其是需要粘度穩(wěn)定性很好的濃溶液中。淀粉交聯(lián)后減小了淀粉顆粒破碎的趨勢, 糊化溫度上升, 糊的穩(wěn)定性提高, 抗酸能力明顯優(yōu)于原淀粉, 膜強度上升。交聯(lián)淀粉是淀粉與具有兩個或多個官能團的化學試劑起反應, 將不同的淀粉分子羥基聯(lián)結在一起, 而制得的淀粉衍生物，交聯(lián)加強了淀粉的

19、氫鍵和作為分子間橋梁的化學鍵。因此， 當交聯(lián)淀粉在水中加熱時, 顆粒會隨著氫鍵的減弱而膨脹, 但是化學交聯(lián)鍵可以保持淀粉腫脹顆粒的完好性并可以減小或者阻止粘度的降低。交聯(lián)淀粉可以提高食品在蒸煮過程中尤其是高剪切力和酸性條件下的穩(wěn)定性。交聯(lián)也會使糊的透明度減低, 凍融穩(wěn)定性提高6。因此, 可以把交聯(lián)淀粉進一步通過羥丙基化和乙酰化改性來減少其不期望。推薦精選參 考 文 獻1 王振華,亢偉民,張新.高淀粉玉米及其開發(fā)利用J.玉米科學,2002,10(3):90-92.2 岳曉霞,毛迪銳,趙全,張根生.玉米淀粉與玉米變性淀粉性質比較研究J.食品科學,2005(05):116-118.3 Silvia

20、Lorena Amaya-Llano,Fernando Martínez-Bustos , Ana Laura Martínez Alegría ,José de Jesús Zazueta-Morales, Comparative Studies on Some Physico-chemical, Thermal,Morphological, and Pasting Properties of Acid-thinned Jicama and Maize StarchesJ. Food Bioprocess Technol,4 杜連起,李潤豐.玉米淀粉磷酸酯在食品中的應用J.糧食與油脂,2000,(8):5-7.5 楊銘鐸,曲敏,李元瑞.氧化玉米淀粉磷酸酯的研究基本性質的探討J.中國糧油學報,2001,16(5):50-54.6 扶雄,黃強,羅發(fā)興,李琳.交聯(lián)和羥丙基改性對玉米淀粉糊穩(wěn)定性的影響J.華南理工大學學報(自然科學版),2007(11):91-94.7 徐麗霞,扶雄,馮紅偉.微波改性玉米淀粉的制備及其粘度性質的研究J.食品工藝科技.2009(04):230-2