基础淀粉知识及变性淀粉在酸奶中的应用
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• Starch Modifications 变性淀粉 --Starch cooking 评估淀粉不同的蒸煮程度 --Crosslink & stabilization 交联淀粉和稳定处理淀粉
• 变性淀粉在酸奶中的应用
FUNCTIONS OF STARCH IN FOODS 淀粉在食品中的功能
• Adhesion
62-72
蜡质玉米
63-72
木薯 马铃薯
62-73 59-68
高梁 小麦
68-78 58-64
米 西米
68-78 68-72
高直链玉米
63-92
Handbook of Water Soluble Gums and Resins, R.L. Davidson, ED.McGraw-Hill, NY, Chapter 22, p7
Temperature • Creamier Texture
• 粘度稳定 • 结构稳定 • 防止老化 • 防止析水 • 提供冻/融稳定性 • 提供货架期稳定性 • 淀粉的糊化温度降低
• 食品的结构更饱满厚重
酸奶的分类
• 凝固型酸奶-接种后立即灌装，在包装容器中发酵 • 搅拌型酸奶-在发酵罐中接种发酵，发酵结束后破乳冷
粘度
A
A 交联蜡纸玉米淀粉
B
时间/温度
B 天然蜡质玉米淀粉
EFFECTS OF ACIDS ON VISCOSITY OF TAPIOCA STARCHES AT pH 3 and 5 酸对蜡质玉米淀粉的影响 (6% 淀粉)
90°C 加热
90°C + 10 分钟 B
A
粘度
时间/温度
A 交联的蜡质玉米淀粉 (酸性) pH 3 B 交联的蜡质玉米淀粉 (中性) pH 5
表面 结构
稳定性 粘度
糊化不充分
不透明 稀, 有淀粉味 差
低
糊化充分
透明 厚重， 短丝 好 高
糊化过度
透明 粘, 长丝 一般
下降
PROBLEMS ASSOCIATED WITH NATIVE STARCHES 天然淀粉使用时的问题
• Narrow Peak Viscosity Rang • 粘度峰较窄
玉米
木薯
蜡质玉米 变性淀粉
EFFECTS OF STABILISATION 稳定处理的影响
+
=
• Viscosity Stability • Texture Stability • Prevent Retrogradation • Prevent Syneresis • Provide Freeze/Thaw Stability • Provide Shelf Stability • Lower Gelatinization
谢谢
公司网址 : www.foodinnovation.com
→ Opaque, gel → 不透明, 凝胶 → Clear, cohesive → 透明, 长丝 → Clear, cohesive, slight gel → 透明，长丝, 轻微的凝胶趋势 → Clear, cohesive, slight gel → 透明，长丝，弱凝胶
GRANULAR STRUCTURE OF STARCH淀粉颗粒
Maize 玉米
Potato马铃薯 Tapioca 木薯 Waxy Maize蜡质玉米
STARCH GRANULE APPEARANCE 不同原料淀粉颗粒的形状
玉米
高直链玉米
木薯
马铃薯
小麦
米
1500 X (Corn, High Amylose Corn, Tapioca, Potato) 1500 X (玉米, 高直链玉米, 木薯, 马铃薯) 5000 X (Wheat, Rice) 5000 X (小麦, 米)
EFFECTS OF SUGAR ON MODERATELY CROSSLINKED STARCH (6% Starch) 糖分对淀粉的影响 (6% 淀粉)
糊化温度 (°C)
120
100
80
60
40
20
0
10
20
30
40
50
60
淀粉
% 砂糖
STABILISATION 稳定处理
阻碍效果 稳定集团
FREEZE/THAW STABILITY OF STARCHES 淀粉的冻/融稳定性
– 脂肪
– Ingredients that bind
– 其它吸水的配料或阻
water or prevent hydration 碍淀粉吸水的配料
of the starch granule
EFFECT OF SHEAR ON COOKED STARCH (at 25°C) 剪切力对已糊化淀粉的影响 (at 25°C)
• 黏附
• Anti-Staling
• 耐储存
• Binding
• 黏结
• Clouding
• 乳浊剂稳定
• Dusting
• 撒粉
• Flowing Aid
• 助流
• Foam Strengthening • 泡沫保持
• Gelling • Glazing • Moisture Retention • Moulding • Shaping • Stabilizing • Thickening
• Shorten Texture
• Control Viscosity
• Provide Resistance to : – Heat Energy – Acid – Shear (Mechanical Energy)
• 结构较短丝
• 控制粘度
• 提高加工承受力 : – 热能 –酸 – 剪切 (机械能)
2
3
4
Preheat
Homogenise 1,000 psi / 68 bars
Shear
Continued Cooking 92OC 6 mins
目标：淀粉颗粒完整
Stirred Yogurt with Waxy Corn Starch 酸奶中蜡质 玉米淀粉 Stirred Yogurt with Tapioca Starch 酸奶中木薯淀粉
• Undesirable Texture • 结构不理想
• Little Process Tolerance • 加工承受力差
• Low Quality Final Product • 终产品质量差
POSSIBLE MODIFICATIONS TO STARCH 淀粉常见的变性方式
• Conversion
淀粉基质
玉米 蜡质玉米 木薯 马铃薯 高直链 小麦 米
直链
25% <1% 17% 20% 55-70% 25% 19%
支链
75% >99% 83% 80% 45-30% 75% 81%
PHYSICAL CHANGES DURING GELATINIZATION 淀粉糊化过程的变化
• Granule - Highly Hydrated / Swollen • 颗粒 - 吸水膨胀
基础淀粉知识及变性淀粉 在酸奶中的应用
Outline 主要内容
• Starch in Food Systems • 淀粉在食品体系的功能
• Carbohydrates - Amylose and Amylopectin • 碳水化合物化学- 直链淀粉和支链淀粉
• Native Starch Properties天然淀粉的特性 -- 不同原料的淀粉糊 -- BRABENDER曲线特点
• 转化
• Crosslinking
• 交联
• Stabilisation
• 稳定
• Physical Modification • 物理变性
CROSSLINKED STARCH 交联处理
X
H H
X
HX
H
X
H
H
H
H 氢键 X 交联基团
EFFECTS OF CROSSLINKING 交联处理对淀粉性质的影响
STRAIGHT CHAIN POLYMERS直链聚合物
CH 2OH O
O O
OH
OH
Cellulose纤维素
OH
OH O
O C2H OH
CH OH
2
O
O OH
OH
CH2OH O
CH OH
2
O
O
O
O
OH
OH
AmyloseO直H 链淀粉
OH
α - 1-4 键
CH2OH O
O OH
OH
AMLOPECTIN 支链淀粉
• 胶凝 • 上光 • 保水 • 成模 • 保形 • 稳定 • 增稠
STARCH SOURCES不同淀粉来源
COOK PROPERTIES OF NATIVE STARCHES 不同原料淀粉糊的特性
•Maize •玉米 •Waxy Maize •蜡质玉米 •Tapioca •木薯 •Potato •马铃薯
25°C B
冷却
C
Dwk.baidu.com
A
时间/ 温度
PROCESSING / INGREDIENT CONCERNS 加工过程需注意的因素和其他配料的影响
• Time
• 时间
• Temperature
• 温度
• Shear
• 剪切
• Other Ingredients
• 其他配料
– pH
– pH
– Sugar
–糖
– Fats
• Clarity of Mixture Increases • 透明度提高
• Marked Rapid Viscosity Increase • 粘度明显提高
GELATINZATION TEMPERATURES OF NATIVE STARCHES
天然淀粉的糊化温度
淀粉基质
糊化温度 (°C)
玉米
却灌装 • 饮用型酸奶- 以酸奶为基础的饮料，将凝固奶打散成液
态灌装
淀粉在酸奶中的功能
• 提供结构和风味的多样性 – 提供黏度、体态和/或凝胶特性 – 增进口感 – 特别为低脂/脱脂酸奶提供光滑和乳脂感
• 稳定乳系统 – 增强冷藏稳定性 – 良好保水剂，降低/排除乳清析出
• 提高对加工过程的承受力 – 提供对热、剪切力和酸的耐受力 – 弥补泵送剪切导致的黏度降低
O
OH OH
O
α - 1-6 键 O
CH OH
2
O
C O
CH OH 2
O
O
OH
OH
O OH
OH
CH OH
2
O
O OH
OH
DIFFERENCES BETWEEN AMYLOSE AND AMYLOPECTIN 支链淀粉和直链淀粉的区别
FEATURE Linkage Size (DP) Shape Amylase Digestion Complex Formation Solution Stability Film
Native Waxy Corn
Crosslinked Waxy Corn
HX
X
+H
H X
= H
H
H
X
H
EFFECT OF CROSSLINKING ON BRABENDER VISCOSITY AT ph 5 交联处理淀粉的BRABENDER曲线 pH 5 (6°C)
粘度
95°C
加热
A 天然蜡质玉米淀粉 B 轻度交联 C 中等交联 D 高度交联
在酸奶中选择淀粉需考虑的因素
• 淀粉糊化充分、保持颗粒完整 • 保水和黏度都要求淀粉糊化充分 • 工艺中的高剪切（均质）和残酷的热处理（杀菌）将
会破坏淀粉颗粒 • 淀粉的选择决定与客户的工艺参数
Optimizing Starch Functionality
生淀粉浆 糊化不充分 充分糊化
糊化过度
1
AMYLOSE Alpha 1,4 200-2000
Linear Near 100%
Yes Poor Very Strong
AMYLOPECTIN Alpha 1,4 Alpha 1,6 >>2000 Branched 50-60% No Excellent Fair
AMYLOSE/ AMYLOPECTIN CONTENT OF STARCHES 不同淀粉的直链/支链含量
STARCH as a VISCOSIFIER 淀粉作为增稠剂
糊化充分
粘度 糊化不充分
最高粘度
糊化过度 完全破碎
分子重聚 (老化)
未糊化
糊化温度
heat 60
120
50 T [°C]
BRABENDER AMYLOGRAPHER 布拉班德黏度计
CHARACTERISTICS OF STARCH COOKS 不同糊化程度的淀粉糊的特性
• 变性淀粉在酸奶中的应用
FUNCTIONS OF STARCH IN FOODS 淀粉在食品中的功能
• Adhesion
62-72
蜡质玉米
63-72
木薯 马铃薯
62-73 59-68
高梁 小麦
68-78 58-64
米 西米
68-78 68-72
高直链玉米
63-92
Handbook of Water Soluble Gums and Resins, R.L. Davidson, ED.McGraw-Hill, NY, Chapter 22, p7
Temperature • Creamier Texture
• 粘度稳定 • 结构稳定 • 防止老化 • 防止析水 • 提供冻/融稳定性 • 提供货架期稳定性 • 淀粉的糊化温度降低
• 食品的结构更饱满厚重
酸奶的分类
• 凝固型酸奶-接种后立即灌装，在包装容器中发酵 • 搅拌型酸奶-在发酵罐中接种发酵，发酵结束后破乳冷
粘度
A
A 交联蜡纸玉米淀粉
B
时间/温度
B 天然蜡质玉米淀粉
EFFECTS OF ACIDS ON VISCOSITY OF TAPIOCA STARCHES AT pH 3 and 5 酸对蜡质玉米淀粉的影响 (6% 淀粉)
90°C 加热
90°C + 10 分钟 B
A
粘度
时间/温度
A 交联的蜡质玉米淀粉 (酸性) pH 3 B 交联的蜡质玉米淀粉 (中性) pH 5
表面 结构
稳定性 粘度
糊化不充分
不透明 稀, 有淀粉味 差
低
糊化充分
透明 厚重， 短丝 好 高
糊化过度
透明 粘, 长丝 一般
下降
PROBLEMS ASSOCIATED WITH NATIVE STARCHES 天然淀粉使用时的问题
• Narrow Peak Viscosity Rang • 粘度峰较窄
玉米
木薯
蜡质玉米 变性淀粉
EFFECTS OF STABILISATION 稳定处理的影响
+
=
• Viscosity Stability • Texture Stability • Prevent Retrogradation • Prevent Syneresis • Provide Freeze/Thaw Stability • Provide Shelf Stability • Lower Gelatinization
谢谢
公司网址 : www.foodinnovation.com
→ Opaque, gel → 不透明, 凝胶 → Clear, cohesive → 透明, 长丝 → Clear, cohesive, slight gel → 透明，长丝, 轻微的凝胶趋势 → Clear, cohesive, slight gel → 透明，长丝，弱凝胶
GRANULAR STRUCTURE OF STARCH淀粉颗粒
Maize 玉米
Potato马铃薯 Tapioca 木薯 Waxy Maize蜡质玉米
STARCH GRANULE APPEARANCE 不同原料淀粉颗粒的形状
玉米
高直链玉米
木薯
马铃薯
小麦
米
1500 X (Corn, High Amylose Corn, Tapioca, Potato) 1500 X (玉米, 高直链玉米, 木薯, 马铃薯) 5000 X (Wheat, Rice) 5000 X (小麦, 米)
EFFECTS OF SUGAR ON MODERATELY CROSSLINKED STARCH (6% Starch) 糖分对淀粉的影响 (6% 淀粉)
糊化温度 (°C)
120
100
80
60
40
20
0
10
20
30
40
50
60
淀粉
% 砂糖
STABILISATION 稳定处理
阻碍效果 稳定集团
FREEZE/THAW STABILITY OF STARCHES 淀粉的冻/融稳定性
– 脂肪
– Ingredients that bind
– 其它吸水的配料或阻
water or prevent hydration 碍淀粉吸水的配料
of the starch granule
EFFECT OF SHEAR ON COOKED STARCH (at 25°C) 剪切力对已糊化淀粉的影响 (at 25°C)
• 黏附
• Anti-Staling
• 耐储存
• Binding
• 黏结
• Clouding
• 乳浊剂稳定
• Dusting
• 撒粉
• Flowing Aid
• 助流
• Foam Strengthening • 泡沫保持
• Gelling • Glazing • Moisture Retention • Moulding • Shaping • Stabilizing • Thickening
• Shorten Texture
• Control Viscosity
• Provide Resistance to : – Heat Energy – Acid – Shear (Mechanical Energy)
• 结构较短丝
• 控制粘度
• 提高加工承受力 : – 热能 –酸 – 剪切 (机械能)
2
3
4
Preheat
Homogenise 1,000 psi / 68 bars
Shear
Continued Cooking 92OC 6 mins
目标：淀粉颗粒完整
Stirred Yogurt with Waxy Corn Starch 酸奶中蜡质 玉米淀粉 Stirred Yogurt with Tapioca Starch 酸奶中木薯淀粉
• Undesirable Texture • 结构不理想
• Little Process Tolerance • 加工承受力差
• Low Quality Final Product • 终产品质量差
POSSIBLE MODIFICATIONS TO STARCH 淀粉常见的变性方式
• Conversion
淀粉基质
玉米 蜡质玉米 木薯 马铃薯 高直链 小麦 米
直链
25% <1% 17% 20% 55-70% 25% 19%
支链
75% >99% 83% 80% 45-30% 75% 81%
PHYSICAL CHANGES DURING GELATINIZATION 淀粉糊化过程的变化
• Granule - Highly Hydrated / Swollen • 颗粒 - 吸水膨胀
基础淀粉知识及变性淀粉 在酸奶中的应用
Outline 主要内容
• Starch in Food Systems • 淀粉在食品体系的功能
• Carbohydrates - Amylose and Amylopectin • 碳水化合物化学- 直链淀粉和支链淀粉
• Native Starch Properties天然淀粉的特性 -- 不同原料的淀粉糊 -- BRABENDER曲线特点
• 转化
• Crosslinking
• 交联
• Stabilisation
• 稳定
• Physical Modification • 物理变性
CROSSLINKED STARCH 交联处理
X
H H
X
HX
H
X
H
H
H
H 氢键 X 交联基团
EFFECTS OF CROSSLINKING 交联处理对淀粉性质的影响
STRAIGHT CHAIN POLYMERS直链聚合物
CH 2OH O
O O
OH
OH
Cellulose纤维素
OH
OH O
O C2H OH
CH OH
2
O
O OH
OH
CH2OH O
CH OH
2
O
O
O
O
OH
OH
AmyloseO直H 链淀粉
OH
α - 1-4 键
CH2OH O
O OH
OH
AMLOPECTIN 支链淀粉
• 胶凝 • 上光 • 保水 • 成模 • 保形 • 稳定 • 增稠
STARCH SOURCES不同淀粉来源
COOK PROPERTIES OF NATIVE STARCHES 不同原料淀粉糊的特性
•Maize •玉米 •Waxy Maize •蜡质玉米 •Tapioca •木薯 •Potato •马铃薯
25°C B
冷却
C
Dwk.baidu.com
A
时间/ 温度
PROCESSING / INGREDIENT CONCERNS 加工过程需注意的因素和其他配料的影响
• Time
• 时间
• Temperature
• 温度
• Shear
• 剪切
• Other Ingredients
• 其他配料
– pH
– pH
– Sugar
–糖
– Fats
• Clarity of Mixture Increases • 透明度提高
• Marked Rapid Viscosity Increase • 粘度明显提高
GELATINZATION TEMPERATURES OF NATIVE STARCHES
天然淀粉的糊化温度
淀粉基质
糊化温度 (°C)
玉米
却灌装 • 饮用型酸奶- 以酸奶为基础的饮料，将凝固奶打散成液
态灌装
淀粉在酸奶中的功能
• 提供结构和风味的多样性 – 提供黏度、体态和/或凝胶特性 – 增进口感 – 特别为低脂/脱脂酸奶提供光滑和乳脂感
• 稳定乳系统 – 增强冷藏稳定性 – 良好保水剂，降低/排除乳清析出
• 提高对加工过程的承受力 – 提供对热、剪切力和酸的耐受力 – 弥补泵送剪切导致的黏度降低
O
OH OH
O
α - 1-6 键 O
CH OH
2
O
C O
CH OH 2
O
O
OH
OH
O OH
OH
CH OH
2
O
O OH
OH
DIFFERENCES BETWEEN AMYLOSE AND AMYLOPECTIN 支链淀粉和直链淀粉的区别
FEATURE Linkage Size (DP) Shape Amylase Digestion Complex Formation Solution Stability Film
Native Waxy Corn
Crosslinked Waxy Corn
HX
X
+H
H X
= H
H
H
X
H
EFFECT OF CROSSLINKING ON BRABENDER VISCOSITY AT ph 5 交联处理淀粉的BRABENDER曲线 pH 5 (6°C)
粘度
95°C
加热
A 天然蜡质玉米淀粉 B 轻度交联 C 中等交联 D 高度交联
在酸奶中选择淀粉需考虑的因素
• 淀粉糊化充分、保持颗粒完整 • 保水和黏度都要求淀粉糊化充分 • 工艺中的高剪切（均质）和残酷的热处理（杀菌）将
会破坏淀粉颗粒 • 淀粉的选择决定与客户的工艺参数
Optimizing Starch Functionality
生淀粉浆 糊化不充分 充分糊化
糊化过度
1
AMYLOSE Alpha 1,4 200-2000
Linear Near 100%
Yes Poor Very Strong
AMYLOPECTIN Alpha 1,4 Alpha 1,6 >>2000 Branched 50-60% No Excellent Fair
AMYLOSE/ AMYLOPECTIN CONTENT OF STARCHES 不同淀粉的直链/支链含量
STARCH as a VISCOSIFIER 淀粉作为增稠剂
糊化充分
粘度 糊化不充分
最高粘度
糊化过度 完全破碎
分子重聚 (老化)
未糊化
糊化温度
heat 60
120
50 T [°C]
BRABENDER AMYLOGRAPHER 布拉班德黏度计
CHARACTERISTICS OF STARCH COOKS 不同糊化程度的淀粉糊的特性