變性澱粉的應用

1、在食品工業中的應用不同的變性澱粉可以用在同一種食品之中，而同一種變性澱粉又可用於不同的食品；同一種食品，不同的生產廠家，又有不同的使用習慣；即使是同一種變性澱粉，不同的變性程度，性能相差又很大，這給變性澱粉在食品品質研究中應用開發提供了廣闊的發展前景，同時又指出了其歷程的艱難。食品名目繁多，加工貯藏方法多種多樣，從傳統的作坊式食品加工到現代化的機械、自動化工業生產，對食品輔料中的澱粉要求越來越高。如現代食品加工工藝中的高溫殺菌、機械攪拌、泵的輸運，便要求輔料澱粉具有耐熱、抗剪切穩定性；冷藏食品則要求糊化後的澱粉不易回生凝沉，而具有很強的親水性；偏酸性食品要求澱粉在酸性環境下有較強的耐酸穩定性；有些需澱粉具有一些特殊的功能，如成膜性、塗布性等等。食品中使用變性澱粉的優點歸納成如下幾點：（１）使用變性澱粉，可以使其在高溫、高剪切力和低 ｐＨ 條件下保持較高的粘度穩定性，從而保持其增稠能力。大家知道，很多食品均需在較高溫度下加工或殺菌，原澱粉分子在高溫下易解聚成小分子，粘度下降，使其失去其增稠能力；同樣，食品加工中的機械攪拌和泵的輸送，均會產生剪切力，有些食品由於存在有機酸（如酸性飲料），使體系偏酸性，高剪切力和酸性環境均能使原澱粉分子降解，失去增稠、穩定食品的能力。必須通過澱粉的變性處理，提高其耐熱、耐酸和抗剪切能力。這一點在澱粉用於果醬類、飲料類以及調味料等食品增稠中尤為重要。（２）通過變性處理，可以使澱粉在室溫或低溫保藏過程中不易回生，從而避免食品凝沉或膠凝，形成水質分離。食品中的澱粉分子在保藏過程中會通過氫鍵發生分子間重排而縮合，尤其在冷藏過程中這一過程更為劇烈，結果導致分子脫水收縮，固體結構硬化，甚至析出水來，流體食品出現上下分層、混濁，產品劣化。通過變性處理後（如酯化和醚化澱粉），在澱粉分子上引入親水性基團，則可以提高澱粉分子親水能力，阻礙澱粉分子間以氫鍵形式縮合，脫水收縮，從而提高食品在室溫或低溫保藏過程中的穩定性。（３）通過變性處理提高澱粉糊的透明度，改善食品的外觀，提高其光澤度。原澱粉的親水性不強，當用它製作食品時，則往往因其不能更好地結合水分子，而使整個食品體系透光率低，食品發白，無光澤。如果用澱粉便需要透明，豆沙餡中用澱粉則需有豆沙本身天然的光澤等，當澱粉變性處理後，接上親水性基團，則使澱粉分子周圍吸附有大量水分子，形成質構均勻的溶膠，使得食品具有很好的透明而誘人的光澤。（４）通過變性處理改善乳化性能。原澱粉分子是沒有什麼乳化性的，不能用它來形成穩定的水、油混合體系。如果在澱粉分子上接上親水、親油雙重性質的官能團，如辛烯基琥珀酸根，則使它既具有親水性，又具有親油性，從而達到乳化穩定水、油混合體系的目的。（５）通過變性處理可提高澱粉濃度，降低澱粉粘度，還可提高澱粉形成凝膠的能力，如製作牛皮糖的酸處理澱粉。（６）通過變性處理提高澱粉溶解度或改善其在冷水中的吸水膨脹能力，改善澱粉在食品中的加工性能。如製作方便食品用的糊精和預糊化澱粉。（７）通過變性處理改善澱粉的成膜性。如通過切支酶切斷支鏈分子中的 α－ １，６ 糖苷鍵，增加直鏈分子的比例，經此過程處理後的澱粉形成的膜具有很好的強度和隔氧性，適合用於食品的包裝膜。２、變性澱粉在造紙工業中的應用變性澱粉是造紙工業中的重要化學品。在造紙精細化學品中，以質量計變性澱粉占 ８０％～９０％；若以造紙原料消耗計，它居纖維、填料後的第 ３ 位。美國造紙工業年用變性澱粉 １３０ 多萬 ｔ，日本達 ２５ 萬 ｔ以上，而中國目前僅 ５ 萬 ｔ 左右。１９９６ 年中國紙和紙板年產量已達 ２ ６６９ 萬 ｔ，位居世界第 ３ 位。若按發達國家的應用水平，變性澱粉的年需求量應在 ５０ 萬 ｔ 以上，因此有很大的市場潛力。在澱粉原料的選擇上，一般根據各國的國情和應用的需要來決定。如美國，主要選用玉米澱粉為主，約佔 ８０％，其次是木薯，約佔 １４％。玉米、馬鈴薯、木薯澱粉都可以深加工成各種變性澱粉。變性澱粉對造紙行業具有明顯的經濟和社會效益：（１）能明顯提高紙張的各種物理強度，提高質量和檔次，降低木漿配比。（２）能提高細小纖維、填料的留著，提高成紙的灰分、白度和不透明度，同時還可節約能耗，減少濕部斷頭，減輕紙廠三廢污染等。（３）能改善施膠效果，節約施膠劑用量，尤其可作為中性抄紙的配套助劑。（４）能明顯改善印刷適性，使印刷時不易斷頭、掉毛、掉粉和糊版，並增加對油墨的吸附能力，使色彩鮮艷、字跡清晰等。（５）還可代替價格昂貴的合成樹脂、乾酪等作為表面施膠和塗布粘合劑，能明顯降低塗布加工紙的生產成本。（６）變性澱粉還可作為紙製品的粘合劑，如紙箱、紙管的粘合劑等。具有粘結力強，成本低，對環境污染輕等特點。造紙澱粉若按其使用方法分，可分為 ４ 大類：漿內添加澱粉、噴霧澱粉（層間增強為主）、表面施膠澱粉和塗布澱粉。可以說，變性澱粉幾乎適用於造紙的全過程。３、變性澱粉在醫藥工業中的應用醫藥生產離不開澱粉，片劑大部分為澱粉，雖已有許多新輔料代替澱粉，但澱粉無毒性、原料資源豐富、價廉，故仍是很好的輔料。製劑廠也需要澱粉或其衍生物作為藥用輔料。隨著製劑技術、工藝及設備的發展，對藥品質量要求不斷提高。單獨使用澱粉不但不能滿足某些製劑的要求，如外觀、穩定度、崩解度、生物利用度及療效，而且也限制了製劑品種多樣化，如咀嚼、多層、緩釋、成膜等。為了改善天然澱粉理化性質之不足，可採取物理、化學及酶對澱粉進行。４、變性澱粉在石油工業中的應用近年來，澱粉作為油田化學劑中的水溶性聚合 物，已經被用於石油鑽井液、壓裂液和油氣生產的種場合。這些不同場合要求的聚合物功能往往是多樣的，它們區別很大，以致大多數聚合物只具有一種主要的使用目的，只有少數幾種聚合物能夠勝任兩種以上的功能。澱粉具有增稠、凝膠、粘結與成膜等性能；通過改變澱粉的特性，可人為提高或抑制原有的某些性能，或賦予它以新的特性；因而是具有多種功能的水溶性聚合物之一。又因原料來源豐富，且價格便宜，在石油工業應用中佔有油田化學劑中水溶性聚合物的一定比例。澱粉在石油工業中最早的應用是鑽井液方面。在鑽井作業中澱粉及其衍生物如預凝膠澱粉、羧甲基澱粉、羥丙（乙）基澱粉、磺化澱粉、接枝共聚產物和磷酸酯氧化澱粉等用作鑽井液的降失水劑。在壓裂液中，利用澱粉及變性產品的可水膨脹和在一定條件下降解的特性，用作可降解低傷害的降濾失劑。由特殊工藝變性的澱粉，能夠與硼離子等交聯成有一定粘彈性的凍膠，為其在壓裂液增稠劑方面應用開創了新領域。澱粉和合成聚合物的接枝共聚物以及由澱粉開發的微生物聚合物，在堵水調劑和強化採油等提高採收率方面也有應用。另外，在石油開採以及石油環保的聚丙烯醯胺分析和油水污染處理中，也有澱粉或其變性產品的應用。應該說澱粉及其衍生物作為難得的具有多功能的水溶性聚合物之一，在石油工業中應用廣泛，並且隨著石油工業的發展和澱粉技術的進步，其應用範圍還會越來越廣。
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