AMIDO MODIFICATO-Applicazioni - Concentrarsi
L'APPLICAZIONE DELL'AMIDO MODIFICATO
La struttura di base dell'amido è un polisaccaride polimerico formato da unità di glucosio collegate da legami α-1,4-glicosidici (amilosio) e legami α-1,6-glicosidici (amilopectina). Le sue molecole contengono una grande quantità di gruppi idrossilici. L'amido modificato è un derivato dell'amido ottenuto dopo la modifica dell'amido naturale attraverso l'applicazione completa di metodi enzimatici fisici, chimici e biologici. Rispetto all'amido grezzo, le sue proprietà fisico-chimiche, quali solubilità, viscosità, stabilità, filmogeno, ecc.), sono notevolmente ottimizzate, così da soddisfare esigenze industriali o alimentari più complesse. La modifica fisica dell'amido si riferisce alla modifica dell'amido mediante mezzi fisici come calore, forza meccanica e campo fisico, per distruggere la struttura cristallina, la regione amorfa, la disposizione molecolare o i legami idrogeno intermolecolari delle particelle di amido e ottenere un rimodellamento strutturale. I mezzi principali includono fluido idrotermale, microonde, radiazioni ionizzanti, ultrasuoni, macinazione a sfere, estrusione, ecc. Il trattamento a microonde è ampiamente utilizzato nell'industria alimentare per preparare una resina superassorbente copolimerica innestata con amido con forte assorbimento e ritenzione d'acqua.
MODIFICA DEL TRATTAMENTO TERMICO
Controllando la temperatura, l'umidità e il tempo, vengono regolate la gelatinizzazione, la rigenerazione o il riarrangiamento molecolare delle particelle di amido e i metodi comuni includono la pre-gelatinizzazione, la ricottura e il trattamento termico umido.
(1) Amido pregelatinizzato
Processo: l'amido viene disperso in acqua fredda o calda, riscaldato a una temperatura di gelatinizzazione (solitamente 60-90°C) per rendere le particelle completamente gelatinizzate, quindi disidratato ed essiccato per ottenere un prodotto di amido non-granulare, solubile in acqua-freddo.
Meccanismo: il riscaldamento fa sì che le particelle di amido assorbano acqua e si espandano, la struttura cristallina viene distrutta, le catene molecolari si aprono e si intrecciano per formare una rete tridimensionale e la struttura della rete viene "fissata" dopo l'essiccazione e l'acqua viene rapidamente reidratata per formare una pasta quando viene utilizzata.
Cambiamenti caratteristici: elevata solubilità in acqua fredda, temperatura di gelatinizzazione vicina alla temperatura ambiente, media trasparenza della pasta, ma viscosità e forza del gel inferiori rispetto all'amido grezzo.
Applicazione: Alimenti pronti (come confezioni di condimenti per noodle istantanei, ingredienti per zuppe istantanee), agenti di collatura per carta, agenti di collatura per tessuti (processo semplificato).
(2) Ricottura
Processo: l'amido viene mantenuto caldo in acqua calda a una temperatura superiore alla temperatura di transizione vetrosa ma inferiore alla temperatura di gelatinizzazione per diverse ore o decine di ore e il contenuto di umidità (30%-50%) viene controllato.
Meccanismo: nello stato subgelatinizzato, le molecole di amilosio migrano dalla regione amorfa alla zona di cristallizzazione, promuovendo un riarrangiamento ordinato a breve raggio e migliorando la stabilità della zona di cristallizzazione.
Cambiamenti caratteristici: aumenta la temperatura iniziale della gelatinizzazione, aumenta la stabilità termica della pasta e aumenta la durezza del gel, ma la solubilità diminuisce leggermente.
Applicazioni: Alimenti che richiedono una lavorazione ad alta temperatura (ad esempio, alimenti confezionati asettici) o prodotti che richiedono una maggiore resistenza del gel (gelatine, prodotti a base di carne).
(3) Trattamento idrotermale (Ht)
Procedimento: regolare l'amido essiccato a un contenuto di umidità superiore al 30%, quindi riscaldarlo a 80-120°C, mantenerlo caldo per alcune ore e quindi asciugare.
Meccanismo: In condizioni di elevata umidità, le particelle di amido assorbono acqua e si espandono, distruggono parzialmente la struttura cristallina, quindi le catene molecolari vengono riorganizzate durante l'essiccazione per formare regioni amorfe più dense o nuove strutture cristalline, inibendo al contempo l'esposizione dei siti di idrolisi enzimatica.
Cambiamenti caratteristici: la temperatura di gelatinizzazione aumenta, la viscosità della pasta diminuisce, la digeribilità migliora (viene generato amido più resistente RS3) e la solubilità dipende dall'intensità del trattamento (il trattamento moderato aumenta la solubilità, il trattamento eccessivo diminuisce).
Applicazioni: alimenti a basso indice glicemico (ad es. pane con amido resistente, cereali per la colazione), mangimi (migliorare l'utilizzo dei nutrienti), fermentazione del bioetanolo (ridurre il consumo di energia per l'idrolisi enzimatica).
MODIFICA DEL TRATTAMENTO MECCANICO
Attraverso il taglio meccanico, l'estrusione o la macinazione, la struttura delle particelle di amido viene distrutta e la catena molecolare viene raffinata, e i metodi comuni includono estrusione ed estrusione, macinazione e macinazione a sfere e trattamento meccanico assistito da ultrasuoni.
(1) Modifica dell'estrusione
Processo: dopo che l'amido è stato miscelato con una piccola quantità di umidità (10%-30%) ed eventuali additivi, viene trattato da un estrusore a vite ad alta temperatura (120-200°C), alta pressione (5-20 MPa) ed elevata forza di taglio, quindi il materiale viene spruzzato dallo stampo per ridurre la pressione ed espandersi per formare una struttura porosa.
Meccanismo: la forza di taglio ad alta pressione distrugge la cristallizzazione e le regioni amorfe delle particelle di amido, la catena molecolare si rompe e si riorienta e l'alta temperatura favorisce la rottura dei legami idrogeno intermolecolari, formando una struttura di rete porosa allentata.
Cambiamenti caratteristici: il tasso di espansione può raggiungere 5-20 volte, la solubilità è notevolmente aumentata, la solubilità dell'acqua fredda è ridotta, la temperatura di gelatinizzazione è ridotta, la stabilità termica è migliorata e la struttura porosa tampona la decomposizione termica, ma il peso molecolare diminuisce.
Applicazione: Alimenti soffiati (come pannocchie di mais, cracker di riso), alimenti per animali domestici, materiali biodegradabili (adsorbente di amido poroso).
(2) Macinazione a sfere
Processo: l'amido e le sfere di macinazione vengono macinati a bassa velocità nel mulino a sfere per diverse ore fino a raggiungere decine di piccole dimensioni) e la raffinazione viene ottenuta attraverso la collisione e l'attrito tra le sfere e le particelle di amido.
Meccanismo: le forze meccaniche rompono le particelle di amido in frammenti su scala nano/micron-, la struttura cristallina viene completamente distrutta, la catena molecolare si rompe e vengono esposti più gruppi idrossilici.
Cambiamenti caratteristici: la dimensione delle particelle diminuisce, l'area superficiale specifica aumenta, la solubilità è estremamente elevata (l'amido su scala nanometrica può formare iaglocolloide), la velocità di gelatinizzazione è accelerata, ma la forza del gel diminuisce.
Applicazioni: nanocompositi, come nanoparticelle di amido/polimero, trasportatori di farmaci, farmaci ad assorbimento con area superficiale specifica elevata, riempitivi plastici degradabili.
(3) Ultrasuoni-Trattamento meccanico assistito
Processo: la sospensione di amido viene posta in un generatore di ultrasuoni e l'effetto di cavitazione degli ultrasuoni aiuta il taglio meccanico a distruggere la struttura delle particelle.
Meccanismo: l'alta pressione locale e la forza di taglio generate dalla rottura delle bolle di cavitazione accelerano la depolimerizzazione delle particelle di amido e la rottura della catena molecolare, mentre l'effetto termico degli ultrasuoni promuove il movimento molecolare.
Cambiamenti caratteristici: riduzione del tempo di gelatinizzazione (effetto cavitazione che distrugge l'area di cristallizzazione), miglioramento della stabilità della pasta (catena molecolare più corta, non facile da rigenerare) e aumento della solubilità.
Applicazioni: gelatinizzazione rapida dell'amido (ad es. adesivo istantaneo per l'etichettatura), produzione di biodiesel (miglioramento dell'efficienza della conversione dell'amido in glucosio).
MODIFICA DELL'ELABORAZIONE FISICA
Utilizzando onde elettromagnetiche, radiazioni e altre energie del campo fisico per indurre cambiamenti nella struttura delle molecole di amido, i metodi comuni includono il trattamento a microonde e il trattamento con irradiazione (raggi γ, fasci di elettroni).
(1) Trattamento a microonde
Processo: mescolare l'amido con acqua (umidità 20% - 50%), scaldarlo nel forno a microonde per alcuni minuti o decine di minuti, quindi gelatinizzare l'amido e rimodellare la struttura attraverso l'effetto di riscaldamento interno del microonde.
Meccanismo: le microonde penetrano nelle particelle di amido, facendo vibrare le molecole polari (acqua, gruppi idrossilici) e generando calore ad alta frequenza, e il rapido riscaldamento interno porta all'espansione istantanea delle particelle, alla distruzione della struttura cristallina e alla rottura delle catene molecolari.
Cambiamenti caratteristici: tempo di gelatinizzazione molto breve (minuti rispetto a decine di minuti di riscaldamento convenzionale), bassa viscosità della pasta (rottura della catena molecolare) e migliore stabilità termica (il riscaldamento uniforme a microonde riduce la degradazione del surriscaldamento locale).
Applicazione: produzione industriale rapida di amido pregelatinizzato, trattamento delle acque reflue (adsorbimento di amido modificato a microonde di ioni di metalli pesanti).
(2) Trattamento di irradiazione
Processo: l'amido secco viene irradiato con raggi γ o fasci di elettroni per rompere i legami molecolari attraverso radiazioni ionizzanti.
Meccanismo: l'energia della radiazione eccita gli elettroni nelle molecole di amido e produce radicali liberi (come · OH、· H), che avviano le rotture della catena molecolare (legami glicosidici, legami C-C) e l'ossidazione idrossilica, inibendo la crescita microbica.
Cambiamenti caratteristici: ridotto peso molecolare (ridotta temperatura di gelatinizzazione), maggiore solubilità, maggiore limpidezza della pasta, basse dosi di irradiazione possono ritardare la rigenerazione (prolungare la durata di conservazione degli alimenti), alte dosi portano a un'eccessiva degradazione.
Applicazioni: conservazione degli alimenti (amido modificato irradiato come rivestimento, inibendo la migrazione dell'acqua), medicazioni mediche (pellicola di amido irradiato, antibatterico e degradabile).
MODIFICA CHIMICA DELL'AMIDO
La modificazione chimica dell'amido comprende l'idrolisi acida, l'ossidazione, l'eterificazione, l'esterificazione e la reticolazione, che è il metodo più utilizzato per la modificazione dell'amido.
IDROLISI ACIDO AMIDO
Nel processo di idrolisi acida, la temperatura di gelatinizzazione diminuisce nella fase iniziale, la temperatura di idrolisi aumenta al picco dell'idrolisi e nella fase finale, e il valore endotermico aumenta prima e poi diminuisce con l'idrolisi acida, e la forza di rigonfiamento e la solubilità aumentano. La modifica chimica dell'amido mediante idrolisi acida è il processo di degradazione dell'amido ad alto peso molecolare in prodotti a basso peso molecolare (come destrina, oligosaccaridi o monosaccaridi) rompendo i legami glicosidici delle molecole di amido mediante acidi. Riducendo il peso molecolare e la polimerizzazione dell'amido, le sue proprietà fisico-chimiche vengono significativamente modificate, in modo da ottenere funzioni specifiche (ad esempio bassa viscosità, elevata solubilità, buona trasparenza, ecc.).
MECCANISMO DI REAZIONE DI MODIFICA DELL'IDROLISI ACIDA
L'amido è un polisaccaride polimerico formato da unità di glucosio collegate da legami α-1,4-glicosidici (struttura principale dell'amilosio) e legami α-1,6-glicosidici (punti di ramificazione dell'amilopectina), e il nucleo dell'idrolisi acida è la rottura catalitica dei legami glicosidici da parte degli acidi, il processo specifico è il seguente:
Protonazione: l'acido fornisce H⁺, che si lega agli atomi di ossigeno nella molecola di amido (ossigeno o idrossiossigeno con legami glicosidici), protonandolo e indebolendo la stabilità dei legami glicosidici.
Rottura del legame glicosidico: il legame glicosidico protonato viene etero-scisso per formare uno ione intermedio ossigallio, che viene successivamente idrolizzato in destrina a basso peso molecolare, maltosio o glucosio.
Differenze nell'idrolisi dell'amilopectina: l'energia di legame dei legami α-1,6-glicosidici è superiore a quella dei legami α-1,4-glicosidici, quindi i punti di ramificazione dell'amilopectina si rompono più lentamente durante l'idrolisi acida e il prodotto finale può conservare alcune strutture a catena ramificata corta.
CAMBIAMENTI NELLE PROPRIETÀ DELL'ACIDO-AMIDO IDROLIZZATO
Rispetto all'amido grezzo, le proprietà fisiche e chimiche dell'amido idrolizzato acido cambiano significativamente a causa della diminuzione del peso molecolare, che si manifesta principalmente come:
Peso molecolare e polimerizzazione ridotti
La rottura del legame glicosidico ha causato il cambiamento delle molecole di amido da catene lunghe a catene corte, riducendo il grado di polimerizzazione del 50%-90%.
La viscosità diminuisce notevolmente
Le catene molecolari si sono accorciate, l'avvolgimento intermolecolare e il legame idrogeno si sono indeboliti, la viscosità iniziale della pasta è stata significativamente ridotta e la stabilità della viscosità è migliorata alle alte temperature
Solubilità migliorata
I prodotti a basso peso molecolare riducono l'aggregazione intermolecolare, aumentano la solubilità dell'acqua fredda e migliorano la limpidezza della pasta.
La temperatura di gelatinizzazione viene ridotta
La struttura cristallina delle particelle di amido viene distrutta dall'acido (in particolare la struttura ordinata dell'amido amilosio) e l'energia richiesta per la gelatinizzazione viene ridotta e la temperatura di gelatinizzazione viene ridotta
(La temperatura di gelatinizzazione dell'amido di mais grezzo è 62-72 °C e può essere ridotta a 55-65 °C dopo l'idrolisi).
Formazione del film e regolazione dell'adesione
L'amido leggermente idrolizzato mantiene ancora un certo grado di coesione, che è adatto per l'imbozzimatura della fabbricazione della carta o dell'imbozzimatura tessile; L'idrolisi profonda riduce l'adesione ma forma una pellicola più uniforme (ad esempio per il rivestimento degli alimenti).
Digestione migliorata
Con una diminuzione del peso molecolare, l'amido acido-idrolizzato viene idrolizzato più facilmente dall'amilasi e ha una maggiore velocità di digestione (ad esempio, quando viene utilizzato come fonte di carboidrati facilmente digeribili negli alimenti per l'infanzia)
ETERIFICAZIONE AMIDO
1. Idrossipropilazione dell'amido è una forma di eterificazione dell'amido, l'amido idrossipropilato può ridurre la degradazione dell'amido, modificare la temperatura di gelatinizzazione, la viscosità e altre caratteristiche dell'amido. Dopo la modificazione idrossipropilica dell'amido, la capacità di espansione libera e il grado di sostituzione molare dell'amido sono stati migliorati, mentre la torbidità, la percentuale di ritiro da disidratazione e la velocità di degradazione sono state ridotte. L'idrossipropilazione dell'amido è il processo di introduzione dell'idrossipropile (-O-CH₂-CHOH-CH₃) nelle molecole di amido attraverso la reazione di eterificazione, che è una modifica di eterificazione non ionica. La modifica ha cambiato le forze intermolecolari e l'equilibrio idrofilo dell'amido introducendo legami eterei idrofili, migliorandone significativamente la solubilità, la stabilità e la diversità funzionale. L'amido idrossipropilato è ampiamente utilizzato negli alimenti, nella medicina, nella fabbricazione della carta e in altri campi grazie alla sua elevata sicurezza e prestazioni eccellenti.
Meccanismo di reazione dell'idrossipropilazione:
In condizioni alcaline (ad esempio NaOH), gli idrossi deprotoni dell'amido formano anioni alcossi (-O⁻), migliorando la nucleofilicità. Gli anioni alcossi attaccano gli atomi di carbonio dell'ossido di propilene, provocando la rottura dell'anello epossidico, formando prodotti intermedi. Dopo l'idrolisi si forma infine l'etere idrossipropilico dell'amido
Cambiamenti nelle proprietà dell'amido idrossipropilato:
Rispetto all'eterificazione non ionica (come la metilazione), l'effetto di ostacolo sterico idrofilo dei gruppi idrossipropilici conferisce proprietà uniche all'amido, con i seguenti cambiamenti fondamentali:
Proprietà di solubilità e gelatinizzazione
La solubilità dell'acqua fredda è notevolmente migliorata: il legame etereo (-O-) del gruppo idrossipropilico forma legami idrogeno con le molecole d'acqua, e il legame idrogeno tra le molecole di amido è indebolito dall'impedimento sterico, in modo che l'amido venga rapidamente disperso e sciolto in acqua fredda.
Riduzione della temperatura di gelatinizzazione: l'idrossipropile distrugge la struttura di cristallizzazione delle particelle di amido e riduce la resistenza alla gelatinizzazione
(La temperatura di gelatinizzazione dell'amido originale è 60-80°C, e si riduce a 50-70°C dopo idrossipropilazione).
Stabilità della pasta e anti-rigenerazione
Eccellente stabilità al congelamento/scongelamento: l'ingombro sterico dell'idrossipropile impedisce alle molecole di amido di riorganizzarsi e cristallizzarsi durante il congelamento/scongelamento e la pasta rimane limpida dopo 3-5 cicli di congelamento/scongelamento (-20°C/25°C), senza separazione dell'acqua (migliore dell'amido grezzo e dell'amido acetato).
Bassa tendenza alla rigenerazione: i gruppi idrossipropilici ostacolano l'aggregazione a spirale tra le molecole di amilosio e la viscosità della pasta diminuisce lentamente durante la conservazione
(adatto per la conservazione a lungo - termine di alimenti o rivestimenti).
Bassa viscosità iniziale: l'idrossipropile riduce la forza intermolecolare e la viscosità iniziale della pasta è inferiore a quella dell'amido originale, ma la stabilità della viscosità è migliorata ad alta temperatura (non è facile ridurre la viscosità a causa del taglio o del riscaldamento).
Buona flessibilità di formazione del film: l'idrofilia dell'idrossipropile rende il film non facile da rompere dopo aver assorbito acqua, e il film è trasparente e resistente alla piegatura (utilizzato per film da imballaggio o dimensionamento di tessuti).
2.Amido cationico è un gruppo ammonio quaternario (-NR₄⁺) con una carica positiva sul gruppo ossidrile (-OH) delle molecole di amido attraverso la reazione di quaternizzazione per formare etere di amido cationico, che conferisce all'amido una carica positiva, in modo che possa attrarsi elettrostaticamente con sostanze caricate negativamente e migliorare significativamente le sue proprietà di flocculazione, potenziamento e ritenzione. L'amido cationico è diventato un additivo fondamentale nella produzione della carta, nel trattamento delle acque reflue, nell'estrazione petrolifera e in altri settori grazie alla sua elevata efficienza, facile degradazione e basso costo.
Il meccanismo di reazione della cationizzazione
Il gruppo ossidrile dell'amido (-OH) reagisce con un reagente di alchilazione contenente un gruppo ammonio quaternario per formare un etere di ammonio quaternario legato covalentemente
Industria della carta: additivi umidi per migliorare la ritenzione di fibre/riempitivi e migliorare la resistenza della carta a secco/umido, agenti di collatura superficiale
Trattamento delle acque reflue: flocculante di disidratazione dei fanghi: rimozione degli inquinanti anionici: coloranti ad adsorbimento, complessi di metalli pesanti
Trivellazione petrolifera: agente di riduzione della perdita di filtrazione, l'amido cationico assorbe l'argilla della parete del pozzo e riduce l'intrusione del filtrato
Materiale tappafughe: composto con carbonato di calcio per sigillare microfessure
Tessili e prodotti chimici quotidiani: Shampoo addensante: le proprietà cationiche assorbono la superficie dei capelli, donandogli una sensazione di morbidezza (al posto del tensioattivo cationico di ammonio quaternario)
AMIDO OSSIDATO
Il gruppo ossidrile nell'amido primario è il sito principale della reazione di ossidazione. La modificazione ossidativa attacca i legami idrossilici o glicosidici delle molecole di amido attraverso gli ossidanti, innescando due tipi di reazioni:
Ossidazione ossidrile: il gruppo ossidrile viene ossidato a carbonile (aldeide, chetone) o carbossile (-COOH), che riduce il legame idrogeno intermolecolare e migliora la solubilità e la reattività dell'amido.
Rottura del legame glicosidico: l'ossidante attacca i legami glicosidici, causando la rottura della catena molecolare dell'amido, con conseguente produzione di prodotti a basso peso molecolare come le destrine, che riducono il peso molecolare e la viscosità dell'amido.
Rispetto all'amido originale, le proprietà fisico-chimiche dell'amido ossidato sono significativamente modificate:
Migliore solubilità: i gruppi idrossilici vengono ossidati in gruppi carbossilici/carbonilici, indebolendo i legami idrogeno intermolecolari e aumentando la solubilità in acqua fredda (in particolare l'amilopectina).
Temperatura di gelatinizzazione ridotta: la rottura della catena molecolare e la riduzione del gruppo ossidrile riducono la cristallinità e la resistenza all'espansione delle particelle di amido, facilitando la gelatinizzazione.
Maggiore stabilità della pasta: i prodotti a basso peso molecolare riducono la rigenerazione (invecchiamento) e la pasta è più trasparente e meno soggetta alla delaminazione
(Se utilizzato nelle salse alimentari, la durata di conservazione può essere prolungata)
Viscosità ridotta: il peso molecolare diminuisce a causa della rottura dei legami glicosidici e la viscosità iniziale della pasta diminuisce, ma la stabilità della viscosità è migliorata alle alte temperature (adatto per l'incollatura della carta).
Migliore formazione del film: la presenza di gruppi carbossilici aumenta le forze intermolecolari, determinando una formazione del film più uniforme e flessibile (per imballaggi o dimensionamento tessile).
AMIDO RETICOLANTE
La reticolazione viene spesso utilizzata per modificare l'amido naturale, in particolare per la produzione di materiali sensibili a basso contenuto di acqua. l'esterificazione conferisce idrofobicità ai prodotti dell'amido attraverso la sostituzione dell'idrossile, la reticolazione consiste nell'aumentare le connessioni intramolecolari e intermolecolari in posizioni casuali nelle particelle di amido e la reticolazione può anche essere utilizzata per limitare l'assorbimento di acqua grazie alla capacità di aumentare la densità della reticolazione nella struttura dell'amido.
La modificazione della reticolazione è la formazione di legami covalenti ("ponti molecolari") tra i gruppi idrossilici (-OH) delle molecole di amido attraverso reticolanti bifunzionali o multifunzionali, che collegano più molecole di amido in un reticolo tridimensionale. L'obiettivo principale è migliorare la stabilità strutturale delle particelle di amido, inibire la rottura delle particelle durante la gelatinizzazione e migliorare la resistenza al taglio, alla temperatura, agli acidi e agli alcali della pasta.
Meccanismo di reazione
Le molecole di amido contengono una grande quantità di idrossile (-OH) e il reticolante reagisce con il gruppo ossidrile in due modi per formare un legame a ponte:
Reticolazione singola: i due gruppi attivi del reticolante reagiscono con i gruppi ossidrile delle due molecole di amido (ad esempio, legame del fosfato ai due gruppi ossidrile in posizione C6);
Doppia reticolazione: più gruppi attivi del reticolante reagiscono con diversi gruppi idrossilici della stessa molecola di amido
(ad esempio, l'epicloridrina si lega ai gruppi ossidrile nelle posizioni C2 e C3 della stessa molecola, o reagisce con i gruppi ossidrile di due diverse molecole di amido (formando ponti intermolecolari)
·
Esempi tipici di reazione (reticolazione del trimetafosfato di sodio):
Il gruppo ossidrile dell'amido (-OH) deprotona in condizioni alcaline per formare uno ione alcossi negativo (-O⁻), attacca l'atomo di fosforo del trimetafosfato di sodio ((NaPO₃)₃) e forma un legame estere fosfato (-O-PO₂⁻-O-) dopo la deprotonazione in condizioni alcaline, collegando le due molecole di amido.
Resistenza al taglio notevolmente migliorata: la pasta mantiene un'elevata viscosità
(dimensionamento dei tessuti per evitare perdite di liquame)
Stabilità termica migliorata: la temperatura di gelatinizzazione è aumentata
(60-80°C per amido grezzo, 70-95°C dopo -reticolazione) e la pasta non era facile da decomporre ad alta temperatura (adatta per la sterilizzazione di alimenti in scatola ad alta temperatura)
Buona resistenza agli acidi e agli alcali: la pasta è stabile nell'intervallo pH 2-12
(Diverso dall'amido grezzo, che è facile ridurre la viscosità in acidi/alcali forti) e può essere utilizzato in bevande acide (succhi) o additivi detergenti alcalini
Ritenzione della morfologia delle particelle: alcune particelle intatte vengono ancora conservate dopo la gelatinizzazione e la trasparenza della pasta è elevata
(Utilizzato per i rivestimenti della fabbricazione della carta per migliorare la levigatezza della carta)
MODIFICA DELL'ESTERIFICAZIONE AMIDO
La modifica dell'esterificazione prevede la reazione di acido/anidride acida/cloruro acilico con gruppi idrossilici dell'amido per introdurre gruppi estere (-COOR, -PO₃R₂, ecc.) nelle molecole di amido per modificarne l'idrofilicità, l'idrofobicità, la carica e la reattività. La modificazione dell'acetilazione dell'amido consiste nell'introdurre un gruppo acetile (-COCH₃) nel gruppo ossidrile (-OH) della molecola di amido attraverso una reazione di esterificazione per formare acetato di amido. Questa è una tipica modifica dell'esterificazione non ionica che regola l'idrofilia, l'idrofobicità, la carica e la forza intermolecolare dell'amido attraverso l'introduzione di gruppi acetilici, migliorando così significativamente le sue proprietà funzionali (come emulsionamento, stabilità e proprietà anti-invecchiamento). L'amido acetilato è ampiamente utilizzato nei settori alimentare, cartario, tessile e in altri settori grazie alla sua elevata sicurezza e alle eccellenti prestazioni. L'unità di glucosio nella molecola di amido è ricca di gruppi ossidrile (-OH). L'essenza della reazione di acetilazione è la reazione di esterificazione dell'anidride acida e dell'alcol.
L'introduzione di gruppi esterei conferisce all'amido un equilibrio idrofobico e una funzionalità unici
Amido acetato: abbassa la temperatura di gelatinizzazione (amido originale 60-80°C, 50-70°C dopo esterificazione dell'acetato), elevata trasparenza della pasta; forte resistenza all'invecchiamento (inibisce la retrogradazione dell'amilosio), utilizzata nel gelato e negli gnocchi surgelati per evitare che si induriscano durante la conservazione; buona emulsionabilità, può essere utilizzato come emulsionante per stabilizzare le emulsioni alimentari (come le bevande a base di succhi). L'amido acetilato aumenta la durezza senza influenzare significativamente il valore di coesione e può sostituire parzialmente la farina di frumento a basso contenuto proteico utilizzata nella produzione di noodles istantanei, riducendo l'assunzione di grassi.
Amido fosfato: fortemente idrofilo (i gruppi fosfato formano legami idrogeno con le molecole d'acqua), la viscosità della pasta è elevata e stabile, utilizzata nei rivestimenti per la produzione della carta (per migliorare la ritenzione dei pigmenti), proprietà anioniche (i fosfati sono caricati negativamente), può essere utilizzata insieme ad additivi cationici (come i sali di ammonio quaternario) e può essere utilizzata come flocculante nel trattamento delle acque reflue. L'amido fosfato per uso alimentare non è tossico e può essere utilizzato come addensante per alimenti per bambini (come farina di riso, purea di frutta)
Stearato di amido: l'idrofobicità è notevolmente migliorata e può essere utilizzata per preparare pellicole idrofobe degradabili (come materiali di imballaggio) o trasportatori di farmaci a rilascio prolungato (i farmaci vengono avvolti all'interno di granuli di amido e rilasciati lentamente)
Il sale sodico dell'amido modificato con anidride ottenil succinica (amido OSA in breve) è un amido modificato tensioattivo non ionico prodotto introducendo gruppi di anidride ottenil succinica (OSA) nell'amido attraverso una reazione di esterificazione. Il suo nucleo è che in condizioni alcaline, il gruppo idrossile dell'amido reagisce con il gruppo anidride dell'OSA per formare l'ottenilsuccinato di amido, che viene poi neutralizzato in un sale sodico. Attività interfacciale ed emulsione Bassa concentrazione micellare critica (CMC),
Elevata capacità emulsionante: (condimento per insalata, mate di caffè, stabilità dell'emulsione).
Resistente agli elettroliti (NaCl ≤ 5%) e ai cicli di gelo/disgelo (-20℃/25℃ tre volte senza demulsificazione).
Equilibrio idrofobo-idrofilo (valore HLB regolabile) adatto per l'emulsificazione O/W (come latte, latte aromatizzato)
Reticolazione ossidativa del doppio legame: dopo il trattamento con perossido di idrogeno, i doppi legami formano gruppi epossidici e la resistenza del gel viene migliorata (utilizzato per il rivestimento in crema).
Negli alimenti: aromi emulsionati, emulsioni per bevande, latte artificiale, prodotti da forno.
In cosmetica: emulsionante in crema, veicolante del farmaco [capsula].
Stampa tessile, emulsionante nel petrolio greggio industriale
TRATTAMENTO ENZIMATICO DELL'AMIDO
La biomodificazione è il trattamento enzimatico dell'amido, come ciclodestrina, maltodestrina, amilosio, ecc., che sono tutti amidi modificati ottenuti mediante trattamento enzimatico.
La modificazione enzimatica dell'amido utilizza l'effetto catalitico degli enzimi biologici per tagliare o ricostruire accuratamente i legami glicosidici delle molecole di amido attraverso reazioni come idrolisi, transglicosilazione o deramificazione, modificandone così la struttura molecolare (come peso molecolare, grado di ramificazione, numero di estremità riducenti, ecc.) e infine regolando le sue proprietà fisiche e chimiche (come solubilità, caratteristiche di gelatinizzazione, digeribilità, viscosità, ecc.). Rispetto alla modificazione chimica tradizionale, il trattamento enzimatico presenta i vantaggi di condizioni blande (temperatura e pressione normali, pH neutro), elevata specificità, pochi sottoprodotti e protezione dell'ambiente e dell'ambiente. È una direzione importante nell'attuale lavorazione profonda dell'amido.
1. Proprietà di solubilità e gelatinizzazione
Destrina a basso peso molecolare: solubile in acqua fredda, la temperatura di gelatinizzazione è abbassata (la catena molecolare è corta ed è facile assorbire acqua e gonfiarsi).
Amilosio: media solubilità (l'amilosio è facile da aggregare), la temperatura di gelatinizzazione aumenta (i legami idrogeno intermolecolari lineari sono più forti).
Amido resistente RS2 (trattamento enzimatico non-gelatinizzato): ad esempio, dopo la parziale deramificazione ad opera della pullulanasi, l'amido ad alto contenuto di amilosio forma una struttura cristallina, è insolubile in acqua fredda e mantiene comunque la resistenza alla digestione dopo la gelatinizzazione.
2. Viscosità e stabilità termica
Maltodestrina (idrolisi limitata da alfa-amilasi e glucoamilasi): bassa viscosità iniziale (piccolo peso molecolare), viscosità stabile alle alte temperature (nessun entanglement molecolare a catena lunga).
Sciroppo ad alto contenuto di maltosio (trattamento con beta-amilasi): viscosità media, buona stabilità termica (la forza tra le molecole di maltosio è debole e non facile da decomporre).
Amido resistente (ciclizzazione della transglucosidasi): bassa viscosità dopo la gelatinizzazione (la struttura ad anello non assorbe facilmente acqua e si gonfia) e mantiene comunque una bassa viscosità dopo il raffreddamento.
3. Funzioni digestive e fisiologiche
Amido rapidamente digeribile (RDS, idrolisi completa mediante glucoamilasi): alto contenuto di glucosio, digestione rapida
(utilizzato nello sciroppo di glucosio, nelle bevande sportive).
Amido a digestione lenta (SDS, idrolisi limitata da parte della β-amilasi): principalmente maltosio e destrina limitata, digestione lenta
(utilizzato negli alimenti a basso indice glicemico per ritardare l’aumento dello zucchero nel sangue)
Amido resistente (RS, deramificazione e ricottura enzimatica): se deramificato dalla pullulanasi e trattato con calore umido, forma una struttura cristallina e non viene idrolizzato dagli enzimi dell'intestino tenue.
(Funzione della fibra alimentare, regolazione della flora intestinale)
4. Caratteristiche dell'applicazione funzionale
Proprietà filmogene: l'amido ad alto contenuto di amilosio (dopo la deramificazione) ha buone proprietà filmogene e viene utilizzato per pellicole da imballaggio degradabili.
Stabilità dell'aroma: la destrina a basso valore riducente (trattamento con α-amilasi) non è soggetta alla reazione di Maillard e può essere utilizzata per mantenere il colore nei prodotti da forno.
