变性淀粉的发展状况PPT课件.ppt

其他淀粉衍生物 及 变性淀粉的发展状况 1 其他淀粉衍生物 预糊化淀粉 糊精 酸变性淀粉 淀粉黄原酸酯 4 1 2 3 2 预糊化淀粉 预糊化淀粉的性质 糊化作用的定义与糊化原理 预糊化淀粉的应用 预糊化淀粉的制备 3 糊化作用的定义与糊化原理 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 4 糊化作用的过程 可逆吸水阶段 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 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 淀粉粒最后解体 淀粉粒最后解体 淀粉分子全部进入溶液 5 预糊化淀粉的制备 目前加工预糊化淀粉主要采用滚筒法 挤压法和喷雾法 这几种方法都是将淀粉加水调成浆乳后加热糊化 并快速干燥固定其高糊化度 只是所用设备不同而已 其中关键工艺是要掌握好影响糊化特性的几个参数 即选择好淀粉乳浓度 用水质量 糊化温度与时间 快速干燥的温度与时间 并添加适宜的添加剂等 6 预糊化淀粉的性质及应用 1在预糊化过程中 水分子破坏了淀粉分子间的氢键 从而破坏了淀粉颗粒的结晶结构 使之润涨溶于水中 因此易被淀粉酶作用 利于人体消化吸收 预糊化淀粉的这一性质 可用于生产老人及婴幼儿代乳食品 2预糊化淀粉吸水性强 保水性强 粘度及粘弹性都比较高 用在烘烤食品 用在蛋糕 面包中添加4 左右的预糊化淀粉 加水时易混成面团 包含水分和空气多 可使产品保持柔软蓬松 延缓老化 另外 可作为西式糕点表面糖霜的保湿剂 可抑制蔗糖结晶 在速冻食品中加入适量预糊化淀粉 可避免产品在速冻过程中裂开 提高成品率 从而降低生产成本 7 3预糊化淀粉分散性能好 而且有增稠稳定作用 在速麦片 杏仁糊 鸡精 果酱和苹果馅饼填充物中都有应用 4预糊化淀粉凝胶有一定强度 这种混合预糊化淀粉可代替布丁用凝胶 5预糊化淀粉冷水可溶 省去了食品蒸煮的步骤 且原料丰富 价格低 比其他食品添加剂经济 故常用于各种方便食品中 6其他 在面条中添加适量预糊化淀粉可减少面条断头 并可快速煮熟 8 糊精 淀粉在受到加热 酸或淀粉酶作用下发生分解和水解时 将大分子的淀粉首先转化成为小分子的中间物质 这时的中间小分子物质 人们就把它叫做糊精 工业上生产的糊精有麦芽糊精 环状糊精和热解糊精 热解糊精产量大 应用广 一般人讲的糊精就是指这一类产品 热解糊精通常分为三类 白糊精 黄糊精和英国胶或称 不列颠胶 它们之间的差异在于对淀粉的预处理方法及热处理条件不同 9 麦芽糊精的成分与作用 麦芽糊精是由淀粉经低度水解 净化 喷雾干燥制成 不含游离淀粉的淀粉衍生物 具有粘性大 增稠性强 溶解性好 速溶性佳 载体性好 发酵小 吸潮性低 无异味 甜度低 人体易于消化吸收 低热 低脂肪等特点 是食品工业中最理想的基础原料之一 并在造纸工业 日用化工 精细化工 医药工业中得到越来越广泛的应用 外观 白色或微带浅黄色阴影的无定形粉末 无肉眼可见杂质 气味 具有麦芽糊精的特殊气味 无异味 滋味 不甜或微甜 无嗅 无异味 10 环糊精的成分与结构 环糊精是环糊精转葡萄糖基酶作用于淀粉的产物 是由六个以上葡萄糖以 1 4 糖苷键连结的环状寡聚糖 其中最常见 研究最多的是 环糊精 环糊精 环糊精 分别由六个 七个和八个葡萄糖分子构成 是相对大和相对柔性的分子 11 环糊精的性质 环糊精的性质有点类似淀粉 可以贮存多年不变质 在强碱性溶液中也可稳定存在 在酸性溶液中则部分水解成葡萄糖和非环麦芽糖 由于环糊精没有还原性末端 总的来说 其反应活性是比较低的 只有少数的酶能是它明显水解 环糊精在室温下的溶解度从1 8 25 6克不等 水溶液具有旋光性 环糊精的稳定性一般 200摄氏度左右时分解 12 环糊精的应用 环糊精 环糊精分子具有一个独特的分子内空腔 化合物分子被环糊精空腔包结时 大大减少了其与周围环境的接触 可以起到许多特殊的作用 并且在工业生产中得到广泛的应用 目前已知的作用有以下几个方面 1 使挥发性物质长期保持稳定2 使受热 光 氧不稳定的物质稳定化3 改变物质的物理 化学性质4 水不溶物的乳化 液化 如油 脂肪 脂肪酸等的乳化5 液体变固体 如烃 醇 酯 油 脂肪等6 用做有机化学的催化剂 选择合成反应试剂 物质的分离 分析 医疗化验等 这些作用的多样性和低廉的价格 使 环糊精能够广泛用于医疗 食品 化学 农业和其他行业领域 功能显著 13 环糊精和 环糊精的应用 环糊精具有跟 环糊精一样的应用能力 同时由于单纯 环糊精具有更好的水溶性 室温25 时 环糊精溶解度为12 7g 100ml水 而 环糊精溶解度只有1 88g 100ml水 因此具有更大的应用范围 环糊精 环糊精具有比 环糊精更大的空腔 所以空腔可包合的客体分子范围更广 更好的水溶性 室温25 时 环糊精溶解度为25 6g 100ml 而 环糊精溶解度为12 7g 100ml水 环糊精溶解度则只有1 88g 100ml水 应用前景比 环糊精更为广阔 但目前由于生产规模较小 所以价格较高 限制了应用的推广 14 生产糊精的条件与产品的物理性质 热解糊精的制备 15 2019 12 27 16 热解糊精的制备分 预处理 干燥 热转化和冷却 预处理 就是在淀粉中加入酸 碱 性催化剂 工业上常用盐酸作为酸性催化剂 英国胶的制备用碱性催化剂 干燥 采用气流干燥或真空干燥 以便快速除去水分 热转化 使物料均匀受热 达到糊精化的要求 要保证有良好的搅拌作用及均匀的热量分布 冷却 快速冷却使糊精停止转化 17 热解糊精的性质与应用 热解糊精化过程的化学反应很复杂 主要有水解 葡糖苷转移和再聚合3个方面 热解糊精的性质和色泽 溶解度 还原糖含量和粘度等 因种类和转化程度而异 糊精大量用作胶粘剂 特别适合于配制固体物含量高的胶粘剂 糊精能快速粘着 快速干燥 因而能提高粘合作业速度 适用于粘合螺旋绕管 层压材料 纸板箱盒 瓶罐贴标签 信封粘合 制造胶纸带 纸烟卷封 图书馆用胶粘剂 墙纸胶粘剂 纸袋粘合剂等 18 酸变性淀粉 在糊化温度以下 用无机酸处理淀粉 改变其性质的产品称为酸变性淀粉 反应机理 在用酸处理淀粉的过程中 酸作用于糖苷键使淀粉分子水解 淀粉分子变小 淀粉颗粒是由直链淀粉和支链淀粉组成 前者具有 1 4键 后者除 1 4键 还有少量 1 6键 这两种糖苷键被酸水解的难易存在差别 由于淀粉颗粒结晶结构的影响 直链淀粉分子间经由氢键结合成晶态结构 酸渗入困难 其 1 4键不易被酸水解 而颗粒中无定形区域的支链淀粉分子的 1 4键 1 6键较易被酸渗入 发生水解 19 酸变性淀粉的制备 酸变性淀粉的制备 有干法和湿法两种 干法是先使淀粉吸收氯气 然后在100 加热 湿法是把淀粉分散于稀无机酸中 然后在20 55 搅拌加热 例10kg玉米淀粉置于有适量水的反应锅中 搅拌均匀 水量以加盐酸后控制混合体中HCl浓度 l0 为度 加3L10mol盐酸加热至37 38 搅拌3 5h 停止加热 逐少加入2 5mol的Na2CO3溶液中和至pH 6 过滤 水洗 在80 烘至含水分 12 产品 得率93 水解反应后剩余盐酸可回收重复使用 20 21 酸变性淀粉的应用 酸变性淀粉适合软糖生产 在生产过程中糖和水充塞在凝胶的空隙中问如同一个整体 制成的奶糖和高粱饴不粘牙而又富有弹性 耐咀嚼 还作为增稠剂和凝胶物应用于其它食品中 此外在纺织上用于经纱上浆可增强纤维拉力 用作胶料可提高纸张表面的光滑性和耐摩擦能力 22 淀粉黄原酸酯 淀粉与二硫化碳反应生成黄原酸 HO CS SH 的酯化衍生物 不溶于水 加氢氧化钠于淀粉乳中使呈碱性 搅拌 加入二硫化碳 发生酯化反应得淀粉黄原酸钠 淀粉 O CS S Na 性质不够稳定 易分解 又不易从溶液中分离 加酒精 可使之沉淀 分离 但仍不够稳定 为提高其稳定性 加硫酸镁将产品转化成稳定性高 不溶于水的黄原酸钠镁盐 23 性质与应用 淀粉黄原酸钠稳定性差 需低温 5 储存 以防止分解 水分含量低于2 时能大大提高稳定性 通过氧化反应能将黄原酸钠转变成黄原酸物 它不溶于水 大大提高了稳定性 淀粉黄原酸钠可用作造纸添加剂 提高纸张的湿强度 也可用作橡胶补强剂 农药除草剂的包埋剂 降低农药的挥发损失 延长有效期和保证使用的安全性 黄原酸钠镁盐能与铬 钴 锰 锌 镍和其他一些重金属离子生成络合物 用于处理工业废水 除去重金属 24 用淀粉黄原酸钠镁脱除重金属 黄原酸钠镁盐吸附重金属的反应机理 25 我国淀粉衍生物的发展状况 我国变性淀粉经20年的发展 从无到有 从小到大 得到了快速的发展 变性淀粉的产量逐年增加 应用面逐步扩大 1 变性淀粉生产厂家不断增多 至今约有300 400家之多 而且还在不断增加 生产厂家遍及全国各地 但存在盲目发展 品种单一 产品重复 生产规模小的缺点 一般规模都在几千吨 上万吨的企业较少 2 变性淀粉生产已初具规模 年生产能力可达100万t a左右 2007年 见表3 3 经过近20年的发展 现在从事变性淀粉领域的研究单位已很多 如杭州市化工研究院 中科院广州化学所 中科院成都有机所 中石化北京化工研究院 广西大学 江南大学 天津大学 西北科技大学 大连理工大学等 但对淀粉的基础理论和应用技术的研究不够 26 27 4 变性淀粉的种类逐步多样化 变性淀粉80年代仅有氧化淀粉 酸解淀粉 糊精和预糊化等几个品种 到现在已有酯化淀粉 醋酸酯 磷酸酯等 醚化淀粉 阳离子淀粉 羧甲基淀粉等 交联淀粉 接枝共聚淀粉 两性及多元变性淀粉及复合淀粉等数十个品种 见表4 5 应用范围逐步扩大 已应用到造纸 纺织 食品 饲料 医药 铸造 石油化工 涂料 建材等众多领域 其中造纸用约70万吨 纺织用约8万吨 食品用约7