第一章 淀粉的结构与性质

——甜味剂、保湿剂等。
➢ 变性淀粉：酸解、氧化、酯化、醚化、交联、预糊化、焙炒糊精、 接枝共聚淀粉等
——造纸、食品、纺织、石油、医药等
➢ 淀粉发酵产品：酒精、味精、甘油、维生素Ｃ、各种有机酸(柠檬 酸、乳酸)、各种氨基酸等。
——食品添加剂、饲料添加剂、衣粉原料（柠檬酸）、降解塑料 原料、汽油代用燃料。
表1-7 每100g淀粉结合碘量（g）
淀粉品种 大米
高直链玉米 玉米 小麦 木薯 马铃薯
全淀粉 5.08 9.31 5.18 4.86 -
A
直链淀粉 20.3 19.4 20.1 19.5 20 20.5
支链淀粉 1.62 3.6 1.1 0.98 -
29
第一章 淀粉的结构与性质
二、淀粉的溶解度
定义：在一定温度下，在水中加热30min后，淀粉分子 的溶解质量百分比。
第一章 淀粉的结构与性质
吉林工商学院优秀课程电子教案
淀粉制品工艺学
吉林工商学院 生物工程学院 2013年2月
A
1
优秀课程电子教案 目录
绪论
第一章 淀粉结构与性质
第二章 湿法玉米淀粉提取工艺
第三章 玉米淀粉副产品综合利用
第四章 薯类淀粉提取工艺
第五章 其他谷类淀粉提取工艺
第六章 低脂玉米粉生产技术
第七章 淀粉糖生产工艺基本
用世界上最先进。
三、国内淀粉工业现状与发展趋势
国内淀粉工业发展历程
➢ 我国玉米产量世界第二，吉林省国内第一,山东。 ➢ 20世纪： 50年代仅有几家淀粉作坊，80年代开始发展。 ➢ 21世纪：国内淀粉及制品加工发展迅速，年平均增长25%。
特点：加工规模化、产品多元化。
A
8
第一章 淀粉的结构与性质
1 胶体相 2 空间 3 微晶体 图1-12 酸水解无定形区模型图
A
26
第一章 淀粉的结构与性质
2.淀粉颗粒的结晶化度 结晶化度定义：结晶态部分占整个颗粒的百分比。
表1-6 不同植物淀粉的结晶化度
淀粉种类 小麦 稻米
结晶化度（％） 淀粉种类 结晶化度（％）
36
高直链淀粉玉 米
24
38
马铃薯
28
玉米
A
3
第一章 淀粉的结构与性质
A
4
第一章 淀粉的结构与性质
绪论
一、淀粉资源 商品淀粉分四类：
➢ 普通谷类淀粉(玉米、小麦、高粱和大米)； ➢ 块茎(马铃薯)、块根(木薯、葛根和甘薯)和髓(西米)淀粉； ➢ 蜡质淀粉 (蜡质玉米、蜡质高梁和蜡质大米)； ➢ 豆类淀粉(绿豆、豌豆和蚕豆)。
注：我国主要品种有玉米、马铃薯、小麦和木薯淀粉。 （书1、2、3、4标题，自学）
直链分子
支叉分子
100~6 000
1 000~3 000 000
分子的一端为非还原末端基， 分子具有一个还原末端基和许
另一端为还原末端基
多非还原末端基
深蓝色 19％～20％ 凝沉性强，溶液不稳定
紫红色 ＜1％ 凝沉性很弱，溶液稳定
能与极性有机物和碘生成络合 物
高度结晶结构
不能 无定形结构
乙酰衍生物
能制成强度很高的纤维A和薄膜 制成的薄膜很脆弱
定义： 在显微镜下观察，可以看到有些淀粉颗粒表面呈 若干环状细纹，称为轮纹结构。 (图l-8)。
起因：颗粒内部折射率或密度之差。差别原因可能是昼 夜光照的差别造成葡萄糖供应数量不同。
三、淀粉颗粒的偏光十字
定义：在偏光显微镜下观察，淀粉颗粒表面上呈现黑色 的十字，称为偏光十字。
产生原因：晶体结构。 应用：不同品种淀粉颗粒的偏光十字不同，根据这些差
小麦淀粉
58~64
木薯淀粉
蜡质玉米淀粉
A
59~69
62~72
ห้องสมุดไป่ตู้32
第一章 淀粉的结构与性质
2.糊化过程和糊化实质
过程：分润胀、有形溶胀、颗粒支解成离散分子三个 阶段 实质：在湿、热作用下，破坏淀粉颗粒内分子链间的 氢键，晶体被破坏，分子链变成无序甚至离散的状态。 热的作用：增加分子振动的能量，以拆散氢键 湿的作用：水分子代替另一条淀粉链形成氢键
A
5
第一章 淀粉的结构与性质
绪论
淀粉资源：玉米
淀粉颗粒：多个淀粉分子的集聚
体，呈白色固体状。是淀粉在植
A
物中的存在形势。
6
第一章 淀粉的结构与性质
绪 论 淀粉资源：薯类 马铃薯
木薯
甘薯
A
7
第一章 淀粉的结构与性质
绪论
二、世界淀粉深加工产业现状与发展趋势
美国：玉米总产量、加工量等世界第一；淀粉资源开发利
2 600
甘薯
4 100
山药
1 200
百合
3 300
马铃薯
4 900
表1-2 支链淀粉平均聚合度
淀粉 糯米 大米Koshihikari
sasanishiki hokkaido IR32 IR36 IR42 玉米 小麦 菱 栗子 西米（LV）
（HV） 山药 A 马铃薯
DPn
18 500
8 200
12 800
注意：“束簇”状结构中， A链和B链 相互平行靠拢，借氢键结合成紧密结 构——结晶。
A
18
第一章 淀粉的结构与性质
四、直链淀粉和支链淀粉结构、性质比较
结构、性质 分子形状 聚合度
末端基
碘着色反映 吸收碘量 凝沉性质 络合结构 X-光衍射分析
表1-3 直链淀粉和支链淀粉结构、性质比较
直链淀粉
支链淀粉
螺旋形
间断螺旋形
无规则线团
图1-6 直链淀粉在稀溶液中的构象
A
17
第一章 淀粉的结构与性质
三、支链淀粉的分子结构
结构模型有多种说法，适用的代表性的 有：树支状和“束簇”状结构模型（图 1-7） 两个术语：
外链——从非还原末端到最近支叉 位置的一段链；
内链——任意两个相邻的α-1，6糖 苷键之间的一段链。
11 000
4 700
5 400
5 800
8 200
4 800
12 600
11 000
11 800
40 000
6 100
9 800
15
第一章 淀粉的结构与性质
二、直链淀粉的分子结构
1.直链淀粉分子的分支结构
直链淀粉分子组成： 线状分子，占64%。 轻度分支线状分子，占36%（含 4～20个短链）
注意：不能把轻度分支直链淀粉视 为支链淀粉，支链淀粉分子平均链 数可达数百个，两者性质不同。
谷物种子
块茎
谷物种子
根
谷物种子
圆形、多角形
椭圆形、球形
圆形、扁豆形
圆形、截头圆 形
圆形、多角形
3~26
5~100
2~35
4~35
3~26
15
33
15
20
15
300
110
500
200
300
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1 300
100
2 600
500
1 300
A
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第一章 淀粉的结构与性质
二、淀粉颗粒的轮纹结构
结晶区域
100。 A -110。 A
图1-9 球状微晶中淀粉链的排列
湿润状态（水分45%） 图1-10 淀粉微粒晶束结构
A
25
第一章 淀粉的结构与性质
微晶束呈放射状排列，图1-11。 颗粒外层结晶度高，主要由支链淀粉簇状末端构成，抗酸、酶 作用能力强，有保护淀粉颗粒完整的作用。图1-12
1
2 酸
3
表1-1 直链淀粉平均聚合度
淀粉
DPn
大米sasanishiki
1 100
hokkaido
1 100
IR32
1 000
IR36
900
IR42
1 000
玉米
930
高直链淀粉玉米
710
小麦
1 300
栗子
1 700
西米low viscosity
2 500
high viscosity
5 100
葛
1 500
木薯
A
31
第一章 淀粉的结构与性质
四、淀粉的糊化
1.糊化概念
糊化：在湿热作用下淀粉颗粒膨胀、溶解的现象。 糊化开始温度：淀粉颗粒开始出现糊化的温度； 糊化完成温度：所有颗粒被糊化的温度。 注意：糊化温度是一个温度范围。
表1-8 几种淀粉的糊化温度
淀粉 玉米淀粉
糊化温度（℃） 62~72
马铃薯淀粉
56~66
（谷物脂类含量高，糊化温度偏高，薯类则否）
直链淀粉螺旋
--
脂肪酸链
CH2 OH O CHOH C-O-CH2
图1-13 直链淀粉分子与脂肪酸生成络合物
A
28
第一章 淀粉的结构与性质
2.对碘的吸附
直链淀粉：每6个葡萄糖残基形成一个螺旋结构，容纳1个碘分子。
意义：纯直链每克吸附碘200mg，占重量20％。而支链不到1％。 据此测定样品中直链淀粉的含量。
39
木薯
38
糯玉米
39
甘薯
37
A
27
第一章 淀粉的结构与性质
第三节 淀粉的理化性质
一、淀粉的吸附性质
1.对极性有机溶剂的吸附
直链淀粉：在溶液中分子伸展性好，易通过氢键与极性有机化合 物缔合。 支链淀粉：分子呈树状，存在空间障碍，不易与这些化合物形成 复合体沉淀。 与脂肪酸结合：不利影响——润胀能力差、糊化温度增高。
绪论
国内淀粉工业发展趋势 ➢ 加快产业结构调整和战略布局 ➢ 加强对副产品综合利用的研究 ➢ 积极开展新产品的开发不断进行技术创新
四、本教材重点内容
➢ 淀粉提取技术 ➢ 淀粉糖生产（水解）技术 ➢ 变性淀粉生产技术 注：发酵技术参看其它专著。
A
9
第一章
淀粉结构与性质
A
10
第一章 淀粉的结构与性质
非还原末端：不含有游离α-羟基的末端不具有还原性，称 为～。
淀粉分子式：(C6Hl005)n 聚合度：组成淀粉分子葡萄糖残基的数量，用DP表示。
直链淀粉 平均聚合度约在700～5 000之间（表1-1）； 支链淀粉 平均DP值为4 000～40 000（表1-2）。
A
14
第一章 淀粉的结构与性质
A
11
第一章 淀粉的结构与性质
六角平面环状结构：
P8
更清晰表示出各碳原子和基团之间的相对位置。
A
12
第一章 淀粉的结构与性质
2．淀粉分子的构成
直链淀粉 α-1.4糖苷键
支链淀粉 α-1.6糖苷键
A
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第一章 淀粉的结构与性质
几个概念：
还原末端：末端葡萄糖单位的C1有游离α-羟基的末端，具 有还原性，称为～。图1-1，图1-2
第一节 淀粉的分子结构
一、淀粉分子的基本构成单位
1．α-D-吡喃葡萄糖。
➢ 葡萄糖：分子式C6H12O6。 ➢ D型：与L型相对应。C5上的羟基在碳原子右边者
（天然产物都为D型）。 ➢ 吡喃： C1、C5成的六元环，称为吡喃环；C1与C4成
的五元环，称为呋喃环。（淀粉以吡喃环存在）。 ➢ α型： C1上的-OH在右边的为α型，反之为β型。
别鉴别淀粉的种类; 判断糊化终点。
A
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第一章 淀粉的结构与性质
单粒
复粒
半复粒
假复粒
图1-8 淀粉粒轮纹示意图
偏光十字
A
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第一章 淀粉的结构与性质 四、淀粉颗粒的微结晶结构
1.淀粉颗粒的微结晶结构 要点： 淀粉颗粒由结晶区和无定形区组成，图1-9 。 淀粉形成微晶束，如图1-10。
非结晶区域
第八章 淀粉糖品生产工艺
第九章 变性淀粉生产工艺
A
2
第一章 淀粉的结构与性质
绪论
淀粉：植物能量贮存的形式之一，存在于植物的果实、种子、 块根、块茎中。（仅次于纤维储量的再生资源）
淀粉制品种类与应用
➢ 原淀粉
——用于表面涂敷粉、充填剂、疏松剂和稳定剂等。
➢ 淀粉糖品及其衍生物：葡萄糖、淀粉糖浆、果葡糖浆、异构糖、 糖醇等
0.36
线状(DPn 800) 0.64
图1-3 水稻直链淀粉的分支 分子和线状分子
A
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第一章 淀粉的结构与性质
2.直链淀粉分子的螺旋结构
直链淀粉分子空间结构尚未定论，但有两种代表性结论。 掌握：
⑴直链淀粉分子以螺旋存在，每一螺旋周期包含6个α-D-吡喃葡萄 糖残基。 ⑵在稀溶液中有三种形式空间构象，如图1-6。
19
第一章 淀粉的结构与性质
第二节 淀粉颗粒
一、淀粉颗粒的形状
淀粉颗粒：是多个淀粉分子的集聚体，呈白色固体状。 是淀粉在植物中的存在形势。
特点：植物种类不同，淀粉颗粒的形状和大小也不同。 形状：如表1-4，用于判断品种 大小：用淀粉颗粒大小的极限范围，或平均值来表示，
如表1-4
A
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第一章 淀粉的结构与性质
表1-8 不同温度下淀粉颗粒的溶解度（％）
淀粉品种 70℃
80℃
85℃
90℃
玉米淀粉
1.5
3.08
3.5
4.07
马铃薯淀粉 7.03
12.32
65.28
95.06
A
30
第一章 淀粉的结构与性质
三、淀粉的润胀
定义：在冷水中，水分子简单进入淀粉颗粒的非结晶部分， 产生有限的膨胀。
特点： 润胀可逆，干燥可复原。 晶体结构没有破坏，偏光十字存在。
A
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第一章 淀粉的结构与性质
3.淀粉糊化的测定方法
⑴ 偏光十字法
目的：测定糊化温度。 原理：淀粉糊化后偏光十字消失，据此判断糊化开始
与结束温度。 设备：kofler热台显微镜。 操作：将淀粉乳，置于设备上。（淀粉颗粒偏光十字
玉米350
马铃薯350
小麦350
木薯1500
玉米1500
马铃薯1500
小麦5000
高粱5000
玉米5000 高直链玉米1500
稻米5000
芭蕉芋3000
A
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第一章 淀粉的结构与性质
表1-4 淀粉颗粒的形态特性
主要性质
玉米淀粉
马铃薯淀粉
小麦淀粉
木薯淀粉 蜡质玉米淀粉
淀粉的类型 颗粒形状 直径范围（μm) 直径平均值（μm) 比表面积（m2/kg) 密度（g/cm3) 每克淀粉颗粒数目 （×106）