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淀粉食品增稠剂的重要原料

来源:淀粉 时间:2025/3/14
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淀粉,这一长链状分子,是连接葡萄糖的重要纽带。其通式为(C6H0O5)n,经过水解可逐步转化为麦芽糖,最终完全水解为葡萄糖。作为植物体内的重要养分,淀粉广泛分布于各类植物的种子、根、茎等组织中。例如,大米中的淀粉含量高达62%—86%,麦子中则为57%—75%,而玉蜀黍和马铃薯中的淀粉含量也分别达到65%—72%和2%—4%。

.淀粉的复杂结构

天然淀粉通常由直链淀粉和支链淀粉这两种多糖型混合物构成,它们共同组成了淀粉的复杂结构。. 直链淀粉

直链淀粉是由D—吡喃葡萄糖通过α—,4糖苷键连接而成的链状分子。在立体构象上,它并非呈现为简单的线性结构,而是由于分子内的氢键作用,使得链卷曲盘旋成为左螺旋状。在晶体状态下,通过X射线图谱的分析揭示,直链淀粉可能采取双螺旋或单螺旋的结构。当采取双螺旋结构时,每一圈中包含3个糖基;而单螺旋结构中,每一圈则包含6个糖基。此外,直链淀粉链上仅存在一个还原性端基和一个非还原性端基。在溶液中,直链淀粉可以呈现螺旋结构、部分断开的螺旋结构以及不规则的蜷曲结构。采用不同的方法测定,直链淀粉的相对分子质量范围为—,甚至可能更高。淀粉中直链淀粉的比例反映了分子大小的分布情况,而平均聚合度则会因淀粉种类的不同而有所差异。例如,土豆淀粉和木薯淀粉中的直链淀粉分子量就高于玉米的直链淀粉。.2 支链淀粉

支链淀粉是由D—吡喃葡萄糖通过α—,4糖苷键和α—,6糖苷键连接而成的复杂大分子,其结构呈树枝状,且支链长度适中,平均包含20—30个葡萄糖基。与直链淀粉不同,支链淀粉具有高度分支的特性,其分子量相对较大,范围在至0之间,相当于聚合度为至0个葡萄糖残基。支链淀粉的分子形状类似于高粱穗,含有众多小分子,估计至少超过50个。每个分支平均包含20—30个葡萄糖残基,并且这些分支都是通过D—葡萄糖以α—,4糖苷键相连,形成卷曲的螺旋结构。然而,在分子接点上,这些分支则通过α—,6糖苷键相互连接,使得各分支之间保持约—2个葡萄糖残基的间距。

2.淀粉的性质

淀粉,这一复杂的碳水化合物,具有多种独特的性质。其分子结构中,D—吡喃葡萄糖通过α—,4糖苷键和α—,6糖苷键相互连接,形成了既庞大又精妙的树枝状分子。这种高度分支的结构,不仅赋予了淀粉独特的物理和化学性质,还使其在食品、医药和化工等多个领域有着广泛的应用。

3.淀粉的物理性质

淀粉呈现为洁白的粉末状,通常不易溶于有机溶剂,却能溶于二甲基亚砜和N,N—二甲基甲酰胺这类溶剂中。它具备很强的吸湿性,并且其颗粒具备渗透特质。值得注意的是,纯支链淀粉能够在冷水中溶解,而直链淀粉则难溶于冷水,天然淀粉则几乎不溶于冷水。

4..淀粉的糊化

在常温环境下,淀粉并不溶于水。然而,一旦水温超过53℃,其物理特性会经历显著变化。这种在高温环境下淀粉发生溶胀、分裂并形成均匀糊状溶液的特性,被称为淀粉的糊化。

淀粉的糊化过程可细分为三个阶段:首先是可逆吸水阶段,此时淀粉颗粒吸水但结构保持完整;随后是不可逆吸水阶段,淀粉颗粒结构开始逐渐破坏;最后是淀粉粒解体阶段,此时淀粉颗粒完全解体,形成均匀的糊状溶液。

值得注意的是,不同种类的淀粉具有不同的糊化温度。即便是同一种淀粉,由于其颗粒大小不一,糊化温度也会有所差异。通常,我们用糊化开始的温度和糊化完成的温度来具体表示淀粉的糊化温度。

在实际应用中,淀粉常常与糖、蛋白质、脂肪酸以及水等物质共同存在。因此,淀粉的糊化、其溶液的黏度以及形成的淀粉凝胶的性质,不仅受到温度的影响,还与这些共存物质的种类和数量密切相关。

5..2 淀粉的老化

当糊化后的α—淀粉在室温或低于室温的环境中放置时,其特性会发生显著变化。具体来说,淀粉会逐渐变得不透明,甚至凝结成沉淀,这一现象被称为老化。这一过程涉及到糊化的淀粉分子重新自动排列成序,形成紧密且高度结晶化的不溶性淀粉分子微束。随着老化程度的加深,淀粉与水的亲和力逐渐丧失,同时也不易被淀粉酶水解,进而影响人体对其的消化吸收。

在食品工业中,对淀粉老化作用的控制具有重要意义。老化过程可视为糊化的逆过程,但值得注意的是,老化并不能使淀粉完全恢复到生淀粉的原始状态。此外,不同来源的淀粉在老化难易程度上存在差异,这主要与淀粉中所含的直链和支链淀粉比例有关。一般来说,直链淀粉比支链淀粉更容易发生老化,且直链淀粉含量越高,老化速度越快。同时,淀粉的含水量、pH值以及温度等因素也会显著影响其老化程度。例如,含水量在30%—60%范围内的淀粉更容易发生老化,而在低含水量或大量水存在的条件下则不易老化。此外,老化作用在2—4℃的温度范围内最为适宜,高于60℃或低于-20℃的温度下则不会发生。同时,偏酸或偏碱的环境也不利于淀粉的老化。

6.2. 淀粉的化学性质

在热、氧化剂、酸、碱以及酶的影响下,淀粉会进行分解,产生诸如淀粉糊精、氧化淀粉、酸处理淀粉、麦芽糖以及葡萄糖等多种分解产物。值得一提的是,淀粉分子内富含大量的羟基,这些羟基能够发生一系列化学反应。

7.2. 酯化反应

淀粉分子内富含的羟基使得其能够发生酯化反应,这一反应在工业上有着广泛的应用。通过酯化反应,可以制备出硫酸酯、磷酸酯、乙酸酯以及淀粉黄原酸酯等多种衍生物,这些衍生物在造纸、纺织、医药以及食品等领域都有着重要的应用价值。

8.2.2 醚化反应

通过醚化反应,淀粉可以转化为羧甲基淀粉、羟乙基淀粉、羟丙基淀粉以及淀粉丙烯醚等多种衍生物。这些衍生物在造纸、纺织、食品以及医药等行业均展现出重要的应用价值。

9.2.3 其他反应

淀粉的化学性质多样,它不仅可以与多官能团化合物进行交联反应,还能与众多单体发生接枝共聚,从而生成各种接枝化合物。同时,淀粉的水解反应也是一种重要的化学过程。除此之外,淀粉的羟基还可以进一步反应,生成众多不同的淀粉衍生物。

0.3. 颗粒性质

淀粉的颗粒特性涵盖了其凝聚状态下的多种性质,如吸附性、凝聚性、吸湿性以及再湿性等。这些特性使得淀粉在化学和工业领域中具有广泛的应用。

.3.2 糊或浆液特性

当淀粉经历加热或冷却过程时,其粘度会发生变化。这些变化包括在低温贮藏及冻融循环中糊粘度的稳定性、保水能力、凝沉特性,以及作为保护胶体或乳化剂所展现的性能。

2.3.3 膜的特性

淀粉膜的特性涵盖了其在水中的溶解性、吸湿性、透气性,以及在物理状态上的可塑性、弹性以及坚韧性等多个方面。通常,直链淀粉因其结构特点,展现出优异的成膜性和膜强度,而支链淀粉则在粘结性方面表现更为出色。

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