变性玉米淀粉的性质及其应用研究

谷物化学与

品质学论文

题目: 变性玉米淀粉的性质及其应用研究

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2009年12月10 日

摘要

本文主要介绍了淀粉的概念、结构和性质。主要综述了由于变性淀粉通过引进了羟丙基、羧甲基、磷酸基团等亲水性基团使其结构、性质等发生变化；变性玉米淀粉的功能特性对面制品的食用和加工品质的影响，还简单的说明了糯玉米变性淀粉的一些特性。

关键词：玉米淀粉；改性淀粉；功能特性；品质；

Title The Applied Studies and properties of the Modified Maize Starch

Abstract

This 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 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；

1 前言

淀粉是由许多葡萄糖分子聚缩而成的高聚体，分子式为(C

6H

12

O

6

)n，以分子结

构不同分为直链淀粉和支链淀粉两种。直链淀粉是由葡萄糖通过α-1，4键连接在一起的直链分子，呈右手螺旋结构，在螺旋内部只含氢原子，是亲油的，羟基位于螺旋外侧。聚合度约在100～6000个葡萄糖单位，呈链状结构，它的水悬浮液在加热时不产生糊精，而以胶体溶解，形成粘度较低的不稳定的溶液，在50～60℃下静置较长时间后，析出晶形沉淀，反应是可逆的，遇碘反应呈蓝色。大多数淀粉含有约25%的直链淀粉，有两种高直链玉米淀粉，其直链淀粉含量为52%以及70%—75%。支链淀粉的聚合度一般为1000多个葡萄糖单位，它除有α-1 ,4 键连接外，还有α-1 ,6键连接，形成分支结构。遇碘呈红紫色，易溶于水，生成稳定的溶液，具有很高的粘度，一般没有凝沉性，但支链淀粉的侧链互相通过氢键结合，可显示很微弱的凝沉性，为无定形粉末，放于水中加热时便膨胀成为一种胶粘的糊化物，即所谓糊化淀粉，而且只有在加压并加热的条件下，开始能溶于水而形成非常粘滞的很稳定的溶液，大多数淀粉中含有75%的支链淀粉，含有100%的支链淀粉称为蜡质淀粉[1]。

玉米是我国的主要农作物之一。玉米淀粉占所有淀粉的90%，被广泛应用于很多行业。虽然玉米淀粉有着其他种类淀粉不能相比的优势，但由于其不溶于冷水，淀粉糊易老化脱水，以及被膜性差、缺乏乳化力、耐机械性差等不足之处，从而限制了其应用范围。变性淀粉(modified starches)，亦称为修饰淀粉或改性淀粉，是指通过物理方法或利用化学反应引入某些官能基团，以改变原淀粉的结构而得到的具有不同特性的淀粉。天然淀粉通过改性可增强其功能性质，通过使玉米淀粉变性，可改变天然淀粉的性质, 改善玉米淀粉的性能，提高了对热、酸、冷冻变化的稳定性。试验结果表明：变性淀粉与玉米淀粉的性质不同，由于变性淀粉引进了羟丙基、羧甲基、磷酸基团，乙酰基等亲水性基团，或是通过氧化、微波等作用使其变性。致使淀粉极性增强，亲水能力增大，使其都具有较强的冻融稳定性、抗凝沉性，较高的膨胀度、透明度等，因此变性淀粉具有更广阔的应用性[2，3]。

2．1醋酸酯玉米淀粉

该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碱性条件下酯化而成的一种变性淀粉，其特点是糊的凝沉性低，对酸、碱、热的稳定性高，糊透明度高，冻融稳定性好，分子间不易形成氢键。

2.2 氧化玉米淀粉磷酸酯

淀粉磷酸酯(amylophosphate. AP)是一种阴离子淀粉衍生物，它与原淀粉相比，糊粘度、透明度和胶粘性都有较大的提高，对细菌降解稳定。在食品工业中，AP是一种良好的乳化稳定剂、增稠剂，并具有较高的冻融稳定性[4]。玉米淀粉糊为透明度不高的“短糊”，凝沉性强，冷却成为不透明的凝胶。经磷酸酯化后，糊性质改变很大，变为与马铃薯淀粉相似的“长糊”，稳定性高、透明度高、粘胶性强。而氧化玉米淀粉磷酸酯引进了羧基，亲水能力增大，淀粉易于吸水膨胀，故成糊时间提前，成糊温度降低，且糊不易回生，粘度稳定性高，糊化品质好[5]。

2.3 交联和羟丙基改性玉米淀粉

交联和羟丙基改性是淀粉化学改性的重要方法，交联改性能提高淀粉的黏度稳定性，但冻融稳定性没有明显改善；羟丙基改性能提高淀粉的冻融稳定性，但黏度稳定性没有明显改善。结合两种改性方法得到的复合改性淀粉有良好的黏度稳定性和冻融稳定性，且先交联后羟丙基改性的稳定性好于先羟丙基后交联改性的稳定性[6]。

2.4 微波改性玉米淀粉

与原淀粉相比，微波辐照后的淀粉峰值粘度、凝沉性降低；糊化温度、热稳定性提高。随着微波功率的增加，微波时间的延长以及淀粉含水量的增加，这种变化趋势更加明显[7]。

玉米淀粉通过交联、稳定化以及变稀等改性后并复合可得到具有各种各样的功能性质的改性玉米淀粉。这些功能性质包括抗老化、稳定乳状液能力、减少油滴移动、成膜能力、胶粘力、风味释放、水合力、持水力。好的口感、质构和营养价值。

3.1 抗老化(inhibited)

双变性玉米淀粉，由于在原淀粉分子中引入了酰基或其他基团，使得淀粉中减少了游离的羟基成分比例，而且降低了分子中由羟基之间的缔合连接，使得淀粉难以形成分子内氢键，从而大大抑制了淀粉分子的聚集与重排。添加交联淀粉、双变性淀粉饮料的样液不易出现浑浊和沉淀，表现出明显的抑制老化的特点。并且增加后味，增强饮料的稳定性和黏稠度。这是因为在其结构中引入了双官能团试剂，与淀粉颗粒中2个不同淀粉分子中的羟基发生反应, 加强了原来的氢键，形成了空间位阻，黏度增大，从而减缓了颗粒膨胀的速率及降低了膨胀颗粒破裂的敏感性。

3.2 乳化性能(emulsification)

醋酸酯淀粉、磷酸交联淀粉以及双变性淀粉，对豆奶饮料的稳定性均起到明显的加强作用，双变性玉米淀粉的作用突出；使用不同变性淀粉代替或部分代替传统食品添加剂，以避免饮料中的油脂上浮和蛋白质的变性沉淀，改善其质地和口感，增加其黏稠性，使饮料保持均匀稳定的形态。

3.3 节油效果(edible oil-saving)

经过酯化变性以后的玉米淀粉，加上其高直链淀粉的特点，这样既保留了它良好的成膜性能，又使得糊化温度大为降低，同时又有优良的保水性和亲水性能，减少了油脂的渗透，从而降低了方便面中的脂肪含量。在方便面生产中，常常添加一定量的变性淀粉，可增加成品面条在浸泡后的韧性和光滑性，提高产品的复