Микроструктурата на нишестето се състои от макромолекулни циклични структури, съставени от глюкозилни единици. Молекулите на нишестето притежават голям брой хидроксилни групи, което им позволява да реагират с различни химични реагенти, за да произведат широк спектър от модифицирани нишестета. Обикновено методите за химическа модификация на нишестето включват киселинна хидролиза, окисление, етерификация, естерификация и кръстосано -свързване. Химичните методи представляват най-широко прилагания подход при модифициране на нишесте.
Киселинната хидролиза се използва широко в производството на нишесте. Jianmin Man и др. изследва киселинната хидролиза на високо-амилозно трансгенно оризово нишесте при условия на 2,2 mol/L HCl. По време на процеса на киселинна хидролиза температурата на желатинизация се понижава по време на началната фаза, докато температурата на хидролиза се повишава както по време на пиковата фаза на хидролиза, така и по време на крайния етап. Ендотермичната стойност първоначално се повишава и впоследствие намалява с напредването на киселинната хидролиза, докато както силата на набъбване, така и разтворимостта на високо-амилозното трансгенно оризово нишесте се увеличават. Хидроксипропилирането на нишестето е специфична форма на етерификация на нишестето; хидроксипропилираното нишесте може да смекчи разграждането на нишестето и да промени характеристики като температура на желатинизиране и вискозитет на пастата.
Olayide S. Lawal и др. установиха, че след хидроксипропилова модификация нишестето от просо показва повишен капацитет за свободно набъбване и моларна степен на заместване, докато неговата мътност, процент на ретроградация и скорост на разграждане са намалени. Крос-свързването и естерификацията често се използват за модифициране на естественото нишесте, особено за производството на материали с ниска чувствителност към вода. Естерификацията придава хидрофобност на нишестените продукти чрез заместване на хидроксилни групи. Целта на лечението с кръстосано-свързване е да се въведат допълнителни вътрешно- и междумолекулни връзки на произволни места в рамките на нишестените гранули; освен това, чрез увеличаване на плътността на кръстосаните -връзки в структурата на нишестето, тази обработка също така служи за ограничаване на абсорбцията на вода.