淀粉的基本性质.docx

淀粉的基本性质1、淀粉的结构淀粉是由单一类型的糖单元D-葡萄糖组成的高分子碳水化合物它在自然界分布很广，具 有丰富的来源，是高等植物中常见的组成部分，同时也是碳水化合物的主要形式淀粉由葡萄 糖以两种不同的方式连接而成，根据连接方式的不同可分为直链淀粉和支链淀粉，见图1、图 2所示，天然淀粉中约含有20%-30%的直链淀粉，直链淀粉是由脱水葡萄糖单位间的a-1,4糖 普键连接而成的线性多聚物，呈现出右手螺旋结构，一个螺旋的节距由六个葡萄糖单元构成， 在螺旋上重复单元之间的距离为1.06 nm,螺旋内部仅含有氢原子，具有亲油性，而轻基则位 于螺旋结构的外侧支链淀粉的主链由a-1,4糖普键连接，主侧链之间则由a-1,6糖普键构成 淀粉是白色粉末状物质，以颗粒态存在，因为遗传因素和生长环境的不同会使淀粉颗粒的大小 和形态有差异，所以淀粉的来源不同时，其形状和大小等都不相同淀粉颗粒中主要是由支链 淀粉分子通过微晶束组成的结晶结构，它的双折射线可以通过偏光显微镜观察获得，即在淀粉 粒面上能够看到黑色的偏光十字，它的出现说明结晶区的存在图1直链淀粉的结构图2支链淀粉的结构当淀粉与水形成悬浮液并达到一定温度时直链淀粉和支链淀粉分子会溶出，且淀粉中不含 有含量比例一定的直链和支链淀粉。

淀粉的应用大多是与水分不开的，淀粉颗粒内水分的分布 与含量以及淀粉在水溶液中的浓度，对它的物理和化学性质有着很大的影响2、淀粉的糊化淀粉混于冷水中搅拌时形成不透明的乳白色悬浮液，通常称为淀粉乳停止搅拌，经过一 段时间后，由于淀粉和水的比重不同，淀粉不溶于冷水，且淀粉的相对密度比水大，所以会出 现淀粉颗粒整体下沉，形成上部为清水的状态淀粉颗粒不溶于冷水是由于轻基间直接或间接 形成氢键的原因，在冷水中淀粉有轻微的溶胀，但这是可逆的溶胀，经过干燥，淀粉颗粒恢复 原状淀粉糊化是指淀粉悬浊液在加热过程中，淀粉颗粒吸水、体积膨胀、颗粒结构被破坏， 呈粘稠糊状的不可逆过程糊化过程可以分为三个阶段：首先是可逆吸水阶段，水分子在此阶 段进入淀粉颗粒的微晶束间隙，并与无定形区域游离的轻基结合少量的水分被淀粉颗粒吸收, 会发生局限的膨胀，但悬浮液茹度无明显的变化，淀粉颗粒的形态也没变，内部仍保持原来的 晶体结构及双折射性，经过冷却干燥，淀粉颗粒的外形没有任何变化其次是不可逆吸水阶段, 当加热直至淀粉糊化温度，水分子进入到淀粉颗粒的内部和部分淀粉分子相结合，此时大量的 水分被淀粉颗粒决速的吸收，颗粒溶胀为原体积的60-100倍。

因外界的热量使氢键发生断裂 毁坏了分子之间的缔合状态，使双螺旋伸直形成分离的状态，淀粉的晶体结构被破坏，因此淀 粉的双折射性和偏光十字消失此时从淀粉颗粒中渗出较小的直链淀粉，茹度有着较大的升高， 淀粉乳变成为糊状的液体且质地粘稠，透明度提高经过冷却后，淀粉颗粒的形态发生变化， 己恢复不到原本的结晶状态最后是高温阶段，糊化后的淀粉颗粒继续进行加热，使大部分的 淀粉分子都溶在水里，淀粉糊的黏度继续升高此时分子间的作用力减弱，微晶束也相应的 发生解体，所以淀粉颗粒都失去了原本的形态成为了碎片，最终仅剩最外层的一个环层，即无 定形的空囊当温度升高至110°C，则所有的淀粉颗粒都发生溶解，见图3所示图3淀粉颗粒糊化过程各种淀粉的糊化温度随原料种类、淀粉粒大小等的不同而异，这主要是由于淀粉颗粒中的 直链淀粉含量、支链淀粉含量和磷酸单酷衍生物含量不同一般情况下，支链淀粉含有大量长 侧链的淀粉有着较高的糊化温度及热烩变化这是由于长侧链更有利于形成双螺旋的结晶结 构除此之外，部分淀粉的脂类含量高时，脂类与直链淀粉形成包合结构，对颗粒溶胀有抑制 作用，从而影响淀粉的糊化温度3、淀粉的老化在贮藏的过程中糊化的淀粉分子经过重结晶形成双螺旋结晶结构的过程称为淀粉老化。

直 链淀粉含量、支链淀粉结构、脂质含量、贮藏温度及淀粉糊的水分含量都与淀粉的老化有密切 的关联直链淀粉与支链淀粉在低于糊化温度下，均会发生老化，特别是在4 °C的条件下 支链淀粉的老化过程需要几天甚至更长的时间，其熔融解旋温度较低，一般在40C-60C范围， 这是由于支链淀粉枝杈结构空间位阻作用和含有较短的侧链而直链淀粉的老化过程非常快， 其熔融解旋温度达到130-170C在脂类存在下，直链淀粉与脂类形成单螺旋结构淀粉脂类包 合物，抑制淀粉颗粒的膨胀，阻碍淀粉颗粒在加热过程中崩解，进而减缓了老化的速率再者， 脂类和直链淀粉与直链淀粉和直链淀粉之间存在一定的竞争关系，脂类与直链淀粉生成淀粉一 脂类包合物，进而抑制了直链淀粉之间形成双螺旋结构对于淀粉类食品而言，老化会降低食 品的品质、缩短食品的保质期因此，可以通过化学方法（羟丙基化）、酶解法（减小支链淀粉 侧链链长）或是选用侧链链长短，低直链淀粉含量或含有一定脂类的原淀粉为原料，以改善淀 粉食品的老化的现象4、淀粉的水解能够水解淀粉的酶称为淀粉酶淀粉酶对淀粉的作用会因种类的不同而不同，淀粉酶对淀 粉或淀粉水解物的催化水解及转化有高度的专一性。

当作用于淀粉时，a—淀粉酶是以随机方 式在淀粉分子的内部切断 a-1,4 糖普键在最初的阶段 a 一淀粉酶水解淀粉的速度较快，能够迅 速降解淀粉分子由于水解产物中，其还原性末端的葡萄糖分子的C1构型为a—型，所以称 为a—淀粉酶根据热稳定性的不同，a—淀粉酶被分成中温一淀粉酶和耐高温a—淀粉酶 耐高温 a 一淀粉酶是淀粉液化地衣芽抱杆菌和芽抱杆菌生成的酶制剂，在食品加工中它己经被 广泛地应用耐高温a—淀粉酶即高温液化酶，它是在较高的温度下与淀粉发生水解反应，其 优点是能够在高温下进行淀粉水解反应，不会产生不溶性的淀粉颗粒，不容易发生淀粉老化的 现象，反应液清亮透明中温a —淀粉酶是一种固体酶制剂，它能够在温度为50°C左右的条 件下对淀粉进行水解，一般其对pH值变化不明显中温a—淀粉酶的优点是对反应的要求不 高，并且其反应温和由微生物经分泌产生的葡萄糖淀粉酶是有外切酶活性的胞外酶在淀粉、 糊精、糖原等碳链上，葡萄糖淀粉酶在其非还原端依次水解 a-1,4 糖普键并逐个释放出单个 p-D-葡萄糖当遇到支链淀粉的分支点时，它能够水解a-1,6糖普键，使支链淀粉最终水解生 成葡萄糖此外，葡萄糖淀粉酶也能够微弱的水解a-1,3糖普键。

但相对来说，葡萄糖淀粉酶 水解速度较快的是a-1,4糖普键一般情况下它都能把淀粉全部水解成为葡萄糖，淀粉颗粒的 晶体结构对淀粉酶的抵抗力强，所以不能直接将液化酶作用于淀粉，需先加热淀粉悬浊液使淀 粉发生糊化，破坏淀粉的结晶结构淀粉糊化后茹度很大，搅拌比较困难，流动性差，且影响 传热，难以得到均匀的糊化效果如果在较高浓度和大量物料的情况下，操作会更加困难淀 粉糊化后，a-淀粉酶对其有比较强的水解作用，可以快速的将淀粉水解，从而使茹度很快下降， 流动性增强一般在工业生产中，先将淀粉中混入a—淀粉酶，然后对淀粉乳进行加热，其糊 化后迅速发生液化。