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淀粉应用的大发展 作者： 淀粉是自然界最为丰富的物质，每年都在更新，它是由光合作用通过吸收和转移光能到化学能量，并保存其中。淀粉可以应用到食品并且非常容易地通过化学，物理和生物手段应用到许多有用的产品中。在食品和非食品领域淀粉的发展都已经有了很大的发展并且这发展的趋势有着一个非常光明的未来。本文对变性淀粉的重要性加以简要的评述。 1 变性淀粉 生产变性淀粉的工厂，是由完善的设备，自动化的控制，高级的容量和常年来高效率的操作，多种生产程序组合而成。然而，有时变性淀粉不能迎合某确定用处的要求，特别是最近的某些发展领域。例如，天然的原淀粉就很少应用到食品领域，这是因为它们缺少某些想要的功能特性。当在水中加热时，原淀粉非常容易与水化合成小颗粒，继而膨胀变大然后形成胶状。这种混合物的粘稠度增加到一个峰值，不久就下降了。导致很不牢固的组织和粘稠糊，这些有很差的稳定性，对于现在在一些非常普通的食品加工程序中的酸和碱都有很差的适应性。这些很不理想的特性是可以改良的通过适当的变更，并且这些改良产品更加的有效 .在过去的这些年间，变性淀粉有了很大的发展。目前，很大一部分的原淀粉被改良在淀粉加工厂里，然后应用到其它的工业当中。变性淀粉在那些工业中有效的利用和高质量的产品也已经有了长足的提高。 在不同的化学，物理，酶变的变性方法技术中，化学方法是最重要的。一个很低范围的醚化，酯化，交联，氧化及其他发生在羟基的反应在淀粉分子可以有很大的改变。如果一种改良方法不够，那么两种改良方法也经常用到获得想要的那些混合的特性中。因为有取代基被导入淀粉分子中，所以化学变性淀粉也通常叫做淀粉衍生物。变性淀粉在食品和非食品的应用是十分广阔的。 变性的技术已经发展到很高的水平，实际上它的应用可以符合任何特定的使用的要求。 变性淀粉的发展也已经扩大淀粉的使用。例如，阳离子淀粉被用做优良的凝聚剂为了终止无机的或有机物质的一些负面影响。交联淀粉以粒状的形式被当作外科的手术粉使用。 2 淀粉糖 淀粉本身不是甜的物质。然而 ， 它已经变得一个糖的重要来源 , 甚至在一些国家是相当重要的 ， 比如在美国。 在烘干的基础上 美国每年生产淀粉糖大约一千万吨，大约占世界总产量的四分之三。 淀粉糖的生产需要若干过程，包括把淀粉水解为葡萄糖，麦芽糖和葡萄糖的异构体果糖，以求达到不同甜味和其它功能特性的各式各样的淀粉糖产品，但是从藤茎和甜菜中只有一种产品可生成，叫做蔗糖。 淀粉以微小颗粒存在，化学组成由两部分组成：支链部分和直链部分。两者都是酐体结构被糖原质束缚联编的高聚合体。依靠完全的水解，联合束缚部分被一个水分子打破，导致自由的葡萄糖分子的自身的重量增加11.1%。葡萄糖从而从结合的状态转变为游离的状态，它的甜度也重新生成。完全水解可以在非常低的浓度中进行，但是这是不划算的因为之后大批的水将流失。一个包含30%-35%的淀粉浆液通常被用做在工业中，酶的溶解，糖化得到在烘干基础上的包括95%葡萄糖的水解产物。这种水解产物是纯净的，浓缩的，且产生被冷却结晶的葡萄糖水化物。无水的葡萄糖是通过蒸发结晶从高纯度的水解产物中获得的。水解产物也是浓缩集中的，在冷却的模子中很容易凝固并且被打碎成许多小片。作为整个糖去出售。整个糖的甜度低于结晶的葡萄糖，但是已经足够了对于一些用处， 例如在发酵方面。 通过部分水解的淀粉，得到了混合的糖化物的水解产物，包括葡萄糖和麦芽糖都是甜的。甜度的减少是由于分子数目的增多，其它一些更高的麦芽糖是不具甜味的，叫做糊精。这就是淀粉糖工业的基础。在不同的糖类中，麦芽糖是最早在我国古代大约三千年前产生的，葡萄糖是1920年在美国产生的。在自然界很少有丰富的麦芽糖，但是它是第一个从淀粉中得到的糖，用来做甜味剂。 混合葡萄糖的糖浆，麦芽糖，糊精已经有非常大的生产规模了，例如：42DE"第一流的糖浆"包含19%的葡萄糖，14%的麦芽糖，其余的是糊精。这是一个中等转变程度的产品。另外一类高转变的糖浆包括35%-40%的葡萄糖，35%-40%的麦芽糖。由于甜的糖类是葡萄糖和麦芽糖，所以这种产品应该叫做葡萄糖-麦芽糖糖浆，比起名叫做"葡萄糖糖浆"和"淀粉糖浆"更好。低于20DE值的的低浓缩产品叫做麦芽糊精，它本身不具甜味，包含有非常少的葡萄糖和麦芽糖。 淀粉糖工业最大的进步是通过酶的异构化将含糖少的葡萄糖转变为含糖多的果糖。果糖是自然界最甜的糖，相应的甜度为 180。它的第一次培植是由美国克林顿玉米加工公司研制的，生产含有 42%果糖的糖浆，几乎和蔗糖一样甜。 1977年连续的层析法分离技术被用到去分离葡萄糖和果糖以求达到更富有果糖的溶液，所含果糖在 90%以上，与含有 42%的产品混合来生产两种甜味剂产品，分别含有 55%和 90%的果糖。前者与中等转变程度的一样甜，比蔗糖甜一点点；后者更甜一些，大约是蔗糖的 1.4倍。这些产品被叫做 F-42， F-55，和 F-90，" F"代表果糖，这都是遵从它们在烘干条件下的相应含量的百分数来确定的。美国的软饮料的生产商完全的转用 F-55自从 1984年。 结晶化技术的优势导致从含有非常高的大约 97%果糖的溶液中利用层析法分离技术产生纯净的结晶化的果糖。第一次的培植是由美国公司在 1981年完成的。果糖它所拥有的最重要的特性是强烈的甜度，产生可以独立代谢的胰岛素，这些都是有关饮食卫生和糖尿病患者所想要的。 习惯上，用酸解和酶解来催化淀粉的水解。然而酶水解已经逐步代替酸水解，这是由于它们有更适宜高转变的条件和更加纯净的水解产物。酶工程对淀粉糖的发展所做出的贡献是相当大的。 美国每年生产一千万吨的淀粉糖产品，其中最多的是约七百万吨果糖 -葡萄糖糖浆，其中约 60%是 F-55产品，其次是 F-42， F-90则不是很多。 3 燃料酒精 淀粉在许多发酵工业中是原材料，其中乙基酒精的发酵已经有了很大的发展，把它来代替汽油应用在汽车燃料中。在淀粉制造厂中，乙基酒精的发酵产品已经占有很大的份额了。在过去，从乙基中合成酒精被很好的用在工业中。然而，随着石油价格的增长和供应的紧缩从而开辟了酒精发酵这条道路。对于淀粉加工厂来说酒精发酵这项生意是相当有收益的，因为在冬季糖浆市场下降的时候，酒精产品的增加可以保持淀粉厂常年正常高效的运转。 巴西政府在 1975年建立了国家酒精纲要，美国也在 1978年建立了国家酒精—汽油燃料委员会。乙基酒精的发酵在美国已经得到了很大的发展。在 1992年产量已经达到了 1100百万加仑。三分之二的玉米淀粉公司在他们的工厂中生产乙基酒精。"酒精 -汽油混合燃料" ，是一种汽车的燃料，是由乙基酒精和不含铅的汽油混合而成的。"酒精 -汽油混合燃料"得名自单词"汽油"和"酒精"。这是一种混合型的燃料，包含有 10%的无水乙基酒精（以容量计算）和 90%的无铅汽油，使得与高档的汽油功能一样好，而且不用添加使混合的其他物质。 汽油的质量是由辛烷的数量来确定的，乙烷基酒精的辛烷的数量是 106，无铅汽油的是 86，酒精 -汽油混合燃料的是 91，这与含铅的汽油一样。乙烷基酒精被用作是辛烷数量的增加者，提供一种无铅的燃料。一个更高的空气的比率配以酒精 -汽油燃料可以确保更加完全的燃烧。由于没有铅的化合物的加入，废气中不会含有有毒的一氧化碳，硝化氧化物和碳氢化合物，因此不会对环境造成污染。 较小的空气污染是刺激使用酒精 -汽油混合燃料的一个非常重要的因素。 乙基酒精可以与汽油以任何比例进行混合配比，与低于 20%的酒精混合可以应用到汽车的发动机上。但是，超过 20%就需要对汽车发动机的压缩比率进行必要的改善。通过改善或特别设计内部的燃烧发动机，乙基酒精可以作为一个单独的燃料来应用。现在有许多这样的汽车在巴西。发酵酒精作为一种可更新的燃料在美国和巴西的发展已经被广泛的在全世界传播。 对于食品和饲料来说，玉米是一种很重要的谷物。假使酒精 -汽油混合燃料的进程会影响食品的供应，那么首先将会有一翻强烈的争论。在玉米的所有组成成分中，只有淀粉可以发酵成为酒精，而其他成分都没有变化，留下了高质量的谷物众所周知是干燥蒸馏的粮食。这种附带的产品含有发酵粉，以及更多的营养物质。这种产品被用做实验来喂养一头母牛，实验证明被实验的母牛比起那些用玉米喂养的母牛要重 12.9%。同时，大约 50%的这种副产品可以被人类所摘取来直接使用。另外一种副产品二氧化碳也是非常有用的，大约一千克的二氧化碳可以供以一千克酒精的生产。我们得出结论：酒精 -汽油工程就是未来的"食品和燃料" 随着对变性淀粉的较好利用的兴趣的增加，越来越多的科学研究会在许多大学，学会和工厂中进行。 这些研究的成就将会更进一步改善而且拓宽变性淀粉的使用。性淀粉未来是明亮的。 |
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