Mikrostrukturen til stivelse består av makromolekylære sykliske strukturer sammensatt av glukosylenheter. Stivelsesmolekyler har et stort antall hydroksylgrupper, noe som gjør dem i stand til å reagere med forskjellige kjemiske reagenser for å produsere et bredt utvalg av modifiserte stivelser. Vanligvis inkluderer kjemiske modifikasjonsmetoder for stivelse syrehydrolyse, oksidasjon, foretring, forestring og kryss-binding. Kjemiske metoder representerer den mest brukte tilnærmingen i stivelsesmodifisering.
Syrehydrolyse er mye brukt i stivelsesindustrien. Jianmin Man et al. undersøkte syrehydrolysen av høy-amylose transgen risstivelse under forhold på 2,2 mol/L HCl. Under syrehydrolyseprosessen sank gelatineringstemperaturen under den innledende fasen, mens hydrolysetemperaturen økte under både topphydrolysefasen og sluttfasen. Den endoterme verdien økte til å begynne med og sank deretter etter hvert som syrehydrolyse utviklet seg, mens både svellekraften og løseligheten til den transgene risstivelsen med høy-amylose økte. Hydroksypropylering av stivelse er en spesifikk form for stivelsesforetring; Hydroksypropylert stivelse kan dempe stivelsesnedbrytning og endre egenskaper som gelatineringstemperatur og pastaviskositet.
Olayide S. Lawal et al. fant at etter hydroksypropylmodifikasjon viste fingerhirsestivelse økt fri svellingskapasitet og molar substitusjonsgrad, mens turbiditet, retrograderingsprosent og nedbrytningshastighet ble redusert. Kryss-binding og forestring brukes ofte for å modifisere naturlig stivelse, spesielt for produksjon av materialer med lav vannfølsomhet. Forestring gir hydrofobicitet til stivelsesprodukter gjennom substitusjon av hydroksylgrupper. Målet med kryss-behandling er å introdusere ytterligere intra- og intermolekylære koblinger på tilfeldige steder i stivelsesgranulene; videre, ved å øke tettheten av tverrbindinger- i stivelsesstrukturen, tjener denne behandlingen også til å begrense vannabsorpsjonen.
