Крахмал представляет собой длинную цепочку молекул, соединенных с глюкозой, общая формула крахмала - (C6H10O5)n, гидролизуется до стадии дисахарида для получения мальтозы и полностью гидролизуется для получения глюкозы.

Крахмал - это питательное вещество, хранящееся в растительном организме, широко представленное во многих семенах, корнях, стеблях и других тканях растений, из которых рис содержит 62% -86% крахмала, пшеница содержит 57% -75% крахмала, кукуруза содержит 65% -72% крахмала, картофель содержит 12% -14% крахмала. Картофель содержит 12%-14% крахмала.

Структура крахмала

Большинство натуральных крахмалов состоят из смеси двух типов полисахаридов - крахмала с прямой и разветвленной цепью.

1.1 Прямоцепочечный крахмал
Прямоцепочечный крахмал представляет собой D-глюкозу через α-1,4 гликозидную связь, соединенную с молекулами цепи, со стереоконформации, он не линейный, но за счет водородных связей внутри молекулы так, что цепь скручивается и сворачивается в левую спираль.

По данным рентгеноструктурного анализа, в кристаллическом состоянии прямоцепочечный крахмал содержит три сахарные группы на прядь в каждой петле двуспиральной структуры и шесть сахарных групп в каждой петле односпиральной структуры.

В прямоцепочечной цепи крахмала имеется только одна восстанавливающая концевая группа и одна невосстанавливающая концевая группа. В растворе прямоцепочечный амилопектин может иметь спиралевидную структуру, частично разорванную спиралевидную структуру и неравномерно свернутую структуру. Относительная молекулярная масса прямоцепочечного амилопектина измеряется различными методами и составляет 32 000-160 000 или даже больше.

Доля прямоцепочечного крахмала в крахмале указывает на распределение размеров молекул, а средняя степень полимеризации варьируется в зависимости от получаемого крахмала. Молекулярные веса прямоцепочечных крахмалов картофельного крахмала и крахмала тапиоки выше, чем у прямоцепочечных крахмалов кукурузы.

1.2 Крахмал с разветвленной цепью
Разветвленный крахмал представляет собой сложную макромолекулу с ветвями D-глюкопиранозы, соединенными α-1,4 гликозидной связью и α-1,6 гликозидной связью.

Общая структура разветвленного крахмала также отличается от прямоцепочечного: он дендритный, разветвленная цепь не длинная и содержит в среднем 20-30 глюкозных групп.

Разветвленный крахмал имеет сильно разветвленную структуру, состоящую из коротких цепочек линейного прямоцепочечного крахмала. Молекула разветвленного крахмала больше, чем молекула прямоцепочечного крахмала, с относительной молекулярной массой 100000-1000000, что соответствует степени полимеризации 600-6000 остатков глюкозы.

Разветвленная цепь крахмала форма молекулы, такие как сорго колос, небольшие молекулы очень много, по оценкам, по крайней мере, в более чем 50, каждая ветвь содержит в среднем около 20-30 остатков глюкозы, каждая ветвь также D-глюкозы до α-1,4 гликозидной связи в цепи, свернута в спираль, но молекулярное соединение имеет α-1,6 гликозидную связь, α-1,6 гликозидную связь, но молекулярное соединение имеет α -1,6 гликозидную связь на молекулярном соединении, а расстояние между ветвями составляет 11-12 остатков глюкозы.

Свойства крахмала

2.1 Физические свойства крахмала
Крахмал представляет собой белый порошок, обычно нерастворимый в органических растворителях, растворимый в диметилсульфоксиде и N,N'-диметилформамиде. Крахмал очень гигроскопичен, а его гранулы проницаемы.
Чистый крахмал с разветвленной цепью растворим в холодной воде, в то время как крахмал с прямой цепью нерастворим в холодной воде, а натуральный крахмал также совершенно нерастворим в холодной воде.

2.1.1 Пастеризация крахмала
Крахмал нерастворим в воде при комнатной температуре, но когда температура воды достигает выше 53℃, его физические свойства явно меняются. Свойство растворяться и расщепляться, как этот крахмал, образуя однородный пастообразный раствор при высокой температуре называется декстринизацией крахмала.

Пассерование крахмала можно разделить на три стадии: обратимая стадия поглощения воды; необратимая стадия поглощения воды; стадия дезинтеграции крахмальных гранул.

Различные крахмальные пасты имеют разную температуру, даже если крахмал один и тот же из-за разного размера гранул, температура пасты не является постоянной, обычно используют температуру начала пасты и температуру завершения пасты для указания температуры крахмальной пасты.

Во многих случаях крахмал сосуществует с сахаром, белком, жирными кислотами и водой. Пастообразность крахмала, вязкость крахмального раствора и характер крахмала и геля зависят не только от температуры, но и от типа и количества других сочетаний, которые в нем присутствуют.

2.1.2 Старение крахмала
Если оставить α-крахмал при комнатной температуре или ниже, он становится непрозрачным или даже коагулирует в осадок, явление, известное как старение.

Суть старения крахмала заключается в том, что молекулы пастеризованного крахмала автоматически выстраиваются в новые последовательности, образуя компактные, высококристаллизованные мицеллы из нерастворимых молекул крахмала.

После старения крахмал теряет сродство к воде и с трудом поддается гидролизу амилазой, поэтому нелегко переваривается и усваивается человеческим организмом.

Контроль старения крахмала имеет большое значение для пищевой промышленности. Процесс старения можно рассматривать как обратный процессу пассерования, но старение не может заставить крахмал полностью восстановиться до структурного состояния сырого крахмала, а стареющий крахмал имеет более низкую степень кристаллизации, чем сырой крахмал.

Различные источники крахмала стареют с разной степенью сложности, это связано со старением крахмала и соотношением прямоцепочечного и разветвленного крахмала, в целом, прямоцепочечный крахмал легче стареет, чем разветвленный, чем больше прямоцепочечного крахмала, тем быстрее стареет разветвленный крахмал, практически без изменений.

Старение и содержание воды в крахмале тесно связаны, содержание воды 30% -60% в крахмале легко поддается старению, менее 10% или в большом количестве воды крахмал не легко поддается старению; эффект старения при оптимальной температуре 2-4 °С, более 60 °С или менее -20 °С не происходит; крахмал в кислых или щелочных условиях не легко поддается старению Крахмал не легко поддается старению в кислых или щелочных условиях.

2.2 Химические свойства крахмала
Крахмал разлагается под действием тепла, окислителя, кислоты, щелочи, ферментов и так далее, и получается множество продуктов разложения, таких как декстрин амилозы, окисленный крахмал, обработанный кислотой крахмал, мальтоза, глюкоза и так далее.

Молекулы крахмала имеют большое количество гидроксильных групп, и гидроксильные группы в молекулах крахмала могут вступать в следующие реакции:

2.2.1 Реакция эстерификации
Реакция этерификации крахмала может быть использована для получения сульфатного эфира, фосфатного эфира, ацетатного эфира, ксантатного эфира крахмала и т.д.

2.2.2 Реакция этерификации
Реакция этерификации крахмала может быть использована для получения карбоксиметилкрахмала, гидроксиэтилкрахмала, гидроксипропилкрахмала, акрилового эфира крахмала и т.д.

2.2.3 Другие реакции
Крахмал может вступать в реакцию сшивания с многофункциональными соединениями, прививаться и сополимеризоваться со многими мономерами для получения привитых соединений; крахмал также может быть гидролизован; кроме того, гидроксил крахмала может быть использован для получения различных производных крахмала.

2.3 Другие свойства крахмала

2.3.1 Свойства гранул

Гранулирующие свойства крахмала включают адсорбцию в когезивном состоянии, когезию, гигроскопичность, смачиваемость и т.д.

2.3.2 Свойства пасты или суспензии
Изменение вязкости крахмала при нагревании или охлаждении, в том числе стабильность вязкости пасты, водоудержание, коагуляция, а также способность защищать коллоид или эмульгировать при низкотемпературном хранении, замораживании и оттаивании.

2.3.3 Свойства пленки
Свойства крахмальной пленки в основном включают растворимость в холодной или горячей воде, гигроскопичность, проницаемость, пластичность, эластичность и прочность. В целом, прямоцепочечный крахмал обладает отличными пленкообразующими свойствами и прочностью пленки, а крахмал с разветвленной цепью имеет лучшую адгезию.