Stivelse er en lang kæde af molekyler, der er forbundet med glukose, den generelle formel for stivelse er (C6H10O5)n, hydrolyseret til disakkaridstadiet for maltose og fuldstændig hydrolyseret for at få glukose.

Stivelse er et næringsstof, der opbevares i plantekroppen, og som findes i mange plantefrø, rødder, stængler og andet væv, hvoraf ris indeholder 62% -86% stivelse, hvede indeholder 57% -75% stivelse, majs indeholder 65% -72% stivelse, og kartoffel indeholder 12% -14% stivelse. Kartoffel indeholder 12%-14% stivelse.

Stivelsens opbygning

De fleste naturlige stivelser består af en blanding af to polysakkaridtyper, der består af stivelse med lige kæde og stivelse med forgrenet kæde.

1.1 Stivelse med lige kæde
Stivelse med lige kæde er D-glukose gennem α-1,4-glykosidbindingen, der er forbundet med kædemolekylerne, fra stereokonformationen er den ikke lineær, men ved hjælp af hydrogenbindingen i molekylet, så kæden krøller og snor sig til en venstre helix.

I krystallinsk tilstand antages det ved hjælp af røntgenkortlægning, at stivelse med lige kæder indeholder tre sukkergrupper pr. streng i hver sløjfe i dobbelthelixstrukturen og seks sukkergrupper i hver sløjfe i enkelthelixstrukturen.

Der er kun én reducerende endegruppe og én ikke-reducerende endegruppe på den ligekædede stivelseskæde. I opløsning kan straight-chain amylopectin have en spiralformet struktur, en delvist brudt spiralformet struktur og en uregelmæssig krøllet struktur. Den relative molekylmasse af straight-chain amylopectin er blevet målt med forskellige metoder til at være 32.000-160.000 eller endnu større.

Andelen af stivelse med lige kæder i stivelsen indikerer fordelingen af molekylær størrelse, og den gennemsnitlige polymerisationsgrad varierer med den opnåede stivelse. Molekylvægten af den ligekædede stivelse fra kartoffelstivelse og tapiokastivelse er højere end den ligekædede stivelse fra majs.

1.2 Forgrenet stivelse
Forgrenet stivelse er et komplekst makromolekyle med forgreninger af D-glukopyranose forbundet med α-1,4 glykosidiske bindinger og α-1,6 glykosidiske bindinger.

Den overordnede struktur af forgrenet stivelse er også forskellig fra stivelse med lige kæde, den er dendritisk, den forgrenede kæde er ikke lang, og den indeholder i gennemsnit 20-30 glukosegrupper.

Forgrenet stivelse har en stærkt forgrenet struktur, der består af korte kæder af lineær stivelse med lige kæder. Molekylet af forgrenet stivelse er større end det af stivelse med lige kæder, med en relativ molekylmasse på 100000-1000000, svarende til en polymerisationsgrad på 600-6000 glukoserester.

Forgrenet kæde stivelsesmolekyle form såsom sorghum spike, små molekyler er meget, anslået mindst i mere end 50, hver gren indeholder i gennemsnit ca. 20-30 glukoserester, hver gren er også D-glukose til α-1,4 glycosidisk binding i kæden, krøllet ind i en helix, men det molekylære kryds er α-1,6 glykosidisk binding, α-1,6 glykosidisk binding, men det molekylære kryds er α -1,6 glykosidiske bindinger ved det molekylære kryds, og afstanden mellem grenene er 11-12 glukoserester.

Stivelsens egenskaber

2.1 Stivelsens fysiske egenskaber
Stivelse er et hvidt pulver, generelt uopløseligt i organiske opløsningsmidler, opløseligt i dimethylsulfoxid og N,N'-dimethylformamid. Stivelse er meget hygroskopisk, og dets granulat er gennemtrængeligt.
Ren forgrenet stivelse er opløselig i koldt vand, mens stivelse med lige kæde er uopløselig i koldt vand, og naturlig stivelse er også helt uopløselig i koldt vand.

2.1.1 Pasteurisering af stivelse
Stivelse er uopløselig i vand ved stuetemperatur, men når vandets temperatur når over 53 °C, ændrer dets fysiske egenskaber sig tydeligt. Egenskaben til at opløse og opdele som denne stivelse for at danne en ensartet pastaopløsning ved høj temperatur kaldes dekstrinisering af stivelse.

Indsætningen af stivelse kan opdeles i tre faser: reversibel vandabsorption, irreversibel vandabsorption og opløsning af stivelseskorn.

Forskellige stivelsespasta temperaturer er forskellige, selvom den samme stivelse på grund af den forskellige størrelse af granulatet, pasta temperaturen er ikke konsekvent, den generelle brug af temperaturen i begyndelsen af pastaen og temperaturen ved afslutningen af pastaen for at angive temperaturen på stivelsespasta.

I mange tilfælde sameksisterer stivelse med sukker, protein, fedtsyrer og vand. Stivelsesklister, stivelsesopløsningens viskositet og stivelsens og gelens karakter afhænger ikke kun af temperaturen, men også af typen og mængden af andre kombinationer, der findes samtidig.

2.1.2 Ældning af stivelse
Når klistret α-stivelse efterlades ved eller under stuetemperatur, bliver den uigennemsigtig eller koagulerer endda til et bundfald, et fænomen kendt som aldring.

Essensen af stivelsesældning er, at de pasteuriserede stivelsesmolekyler automatisk ordnes i sekvenser igen og danner kompakte, stærkt krystalliserede miceller af uopløselige stivelsesmolekyler.

Efter ældning bliver stivelse mister sin affinitet for vand og har svært ved at blive hydrolyseret af amylase, og dermed er ikke let at fordøje og optage i kroppen.

Kontrollen med stivelsens aldring er af stor betydning i fødevareindustrien. Aldringsprocessen kan betragtes som den omvendte proces af indsætning, men aldring kan ikke få stivelse til at komme helt tilbage til den strukturelle tilstand af rå stivelse, og den aldrende stivelse har en lavere grad af krystallisering end rå stivelse.

Forskellige stivelseskilder, aldring er ikke den samme grad af vanskelighed, dette skyldes aldring af stivelse og andelen af stivelse med lige kæde og forgrenet kæde, generelt er stivelse med lige kæde lettere at ældes end forgrenet kæde, jo mere stivelse med lige kæde, jo hurtigere er aldring af forgrenet kæde stivelse næsten uændret.

Aldring og stivelsesvandindhold er tæt forbundet, vandindhold på 30% -60% af stivelsen er let at ældes, mindre end 10% eller i et stort antal vand er stivelse ikke let at ældes; aldringseffekt af den optimale temperatur mellem 2-4 ° C, større end 60 ° C eller mindre end -20 ° C forekommer ikke; stivelse under sure eller alkaliske forhold er ikke let at Stivelse er ikke let at blive ældet under sure eller alkaliske forhold.

2.2 Stivelsens kemiske egenskaber
Stivelse nedbrydes under påvirkning af varme, oxidationsmiddel, syre, alkali, enzym og så videre, og der opnås mange slags nedbrydningsprodukter, såsom amylose dextrin, oxideret stivelse, syrebehandlet stivelse, maltose, glukose og så videre.

Stivelsesmolekyler har et stort antal hydroxylgrupper, og hydroxylgrupperne i stivelsesmolekyler kan undergå følgende reaktioner:

2.2.1 Esterificeringsreaktion
Stivelsens forestringsreaktion kan bruges til at producere sulfatester, fosfatester, acetatester, stivelsesxanthatester og så videre.

2.2.2 Æterificeringsreaktion
Æterificeringsreaktionen af stivelse kan bruges til at producere carboxymethylstivelse, hydroxyethylstivelse, hydroxypropylstivelse, stivelsesacrylether og så videre.

2.2.3 Andre reaktioner
Stivelse kan have en tværbindingsreaktion med multifunktionelle forbindelser og kan podes og copolymeriseres med mange monomerer for at producere podede forbindelser; stivelse kan også hydrolyseres; desuden kan stivelseshydroxyl bruges til at generere en række forskellige stivelsesderivater.

2.3 Andre egenskaber ved stivelse

2.3.1 Granulære egenskaber

Stivelsens granulære egenskaber omfatter adsorption i sammenhængende tilstand, kohæsion, hygroskopicitet, genvædningsevne osv.

2.3.2 Egenskaber for pasta eller gylle
Stivelsens viskositetsændring, når den opvarmes eller afkøles, herunder stabiliteten af pastaviskositet, vandretention, koagulation og ydeevnen til at beskytte kolloid eller emulgering under opbevaring ved lav temperatur og frysning og optøning.

2.3.3 Filmens egenskaber
Stivelsesfilmens egenskaber omfatter hovedsageligt opløselighed i koldt eller varmt vand, hygroskopicitet, permeabilitet, plasticitet, elasticitet og sejhed. Generelt har stivelse med lige kæder fremragende filmdannende egenskaber og filmstyrke, og stivelse med forgrenede kæder har bedre vedhæftning.