淀粉糊化的过程及影响因素

淀粉 颗 粒 的形 状 和颗 粒 内部 淀粉 分 子 间 结 合 的 紧 密 程 度 决 定 了淀 粉 糊 化 的 难 易 ， 即 糊 化 温 度 的 高 低 。颗 粒 形 状 为 卵 形 和 圆 形 的 淀 粉 比 多 角 形 的 淀 粉 容 易 糊 化 ，直 链 淀 粉 含 量 低 的 比直 链 淀 粉 含 量 高 的淀 粉 容 易 糊 化 。
淀 粉 糊 化 的 本 质 是 给 淀 粉 水 悬 浮 液 加 热 时 ，体 系 中 的 水 分 子 获 得 了 足 够 的热 运 动 能 力 进 入 淀 粉 分 子 内 部 并 与 其 争 夺 氢 键 ， 热 水 分 子 的 能 量 超 过 了 淀 粉 分 子 间 结 合 的氢 键 的 键 能 时 ， 氢 键 受 到 破 坏 ，使 淀粉 分 子微 晶束 由原来 的紧密 结合 状 态变 成疏 松状 态 ， 淀 粉 分 子 充 分 伸 展 ，淀 粉 糊 体 系 混 乱 度 增 加 ， 淀 粉 分 子 失 去 了平 行 排 列 取 向 的 可 能 ，淀 粉 分 子 上 的 氢 键 与 水 分 子 发 生 了 高 度 的 水 化 作 用 。
（３） 淀 粉 颗 粒 的 晶体 构 造 淀 粉 颗 粒 的 晶 体 构 造 有 双 折 射 性 及 偏 光 十 字 两 种 。 双 折 射 性 及 偏 光 十 字 。 双 折 射 性 是 由 于 淀 粉 粒 的 高 度 有 序 性 （方 向性 ） 所 引 起 的 ，高 度 有 序 的 物 质 都 有 双 折 射 性 。 淀 粉 粒 配 成 ｌ％ 的 淀 粉 乳 ，在 偏 光 显 微 镜 下 观 察 ， 呈 现 黑 色 的 十 字 ， 将 颗 粒 分 成 ４个 白 色 的 区 域 ， 称 为 偏 光 十 字或 马耳 他 十 字 。这 是 淀 粉 粒 为 球 晶体 的重 要 标 志 。 十 字 的交 叉 点 位 于 粒 心 ， 因 此 可 以 帮 助 粒 心 的 定 位 。 不 同 品 种 淀 粉 粒 的 偏 光 十 字 的 位 置 、形 状 和 明 显 程 度 不 同 ，依 此 可 鉴 别 淀 粉 品 种 ，如 马 铃 薯 淀 粉 的 偏 光 十 字 最 明 显 ，玉 米 、高 粱 和 木 薯 淀 粉 明 显 程 度 稍 逊 ，小 麦 淀 粉 偏 光 十 字 最 不 明 显 。
（３） 使 糊 化 温 度 升 高 的 外 界 因素 ① 糖 类 、盐 类 ， 能 破 坏 淀 粉 Байду номын сангаас 表 面 的 水 化 膜 ， 降 低 水 分 活 度 ， 使 糊 化 温 度 升 高 。 ② 脂 类 ，直 链 淀 粉 与 硬 脂 酸 形 成 复 合 物 ，加 热 至 １００ ℃不 会 被 破 坏 ，所 以 谷 类 淀 粉 （含 有 脂 质 多 ） 不 如 马 铃 薯 易 糊 化 ， 如 果 脱 脂 ， 则 糊 化 温 度 降 低 ３ ℃ ～４ ℃ 。 ③ 亲 水 性 高 分 子 （胶 体 ），如 明 胶 、 干 酪 素 和 ＣＭＣ 等 与 淀 粉 竞 争 吸 附 水 ，使 淀 粉 糊 化 温 度 升 高 。④ 物 理 、化 学 因 素 ，淀 粉 经 酸 解 及 交 联 等 处 理 ，使 淀 粉 糊 化 温 度 升 高 。这 是 因 为 酸 解 使 淀 粉 分 子 变 小 ，增 加 了 分 子 问 相 互 形 成 氢 键 的 能 力 。⑤ 生 长 环 境 因 素 ，生 长 在 高 温 环 境 下 的 淀 粉 糊 化 温 度 高 。 ◇
在 同一 个 细 胞 中 ，所 有 的 淀 粉 粒 ，可 以 全 为 单 粒 ，也 可 以 同 时 存 在 几 种 不 同 的 类 型 。例 如 燕 麦 淀 粉 粒 ， 除 大 多 数 为 复 粒 外 ，也 夹 有 单 粒 。 小 麦 淀 粉 粒 ，除 大 多 数 为 单 粒 外 ，也 有 复 粒 。 马 铃 薯 淀 粉 粒 除 单 粒 外 ， 有 时 也 形 成 复 粒 和 半 复 粒 。
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淀粉 糊 化 晌 边程 响 因素
口 杨毅才
吸 水 膨 胀 ， 体 积 突 然 增 加 ， 悬 浮 液 的 黏 度 迅 速 上 升 ， 成 为 淀 粉 糊 。 淀 粉 颗 粒 的 偏 光 十 字 逐 渐 消 失 ， 淀 粉 颗 粒 的 晶 体 结 构 被 破 坏 。 此 时 若 将 悬 浮 液 冷 却 、干 燥 ，淀 粉 颗 粒 也 不 能 恢 复 到 原 来 的形 状 和 性 质 。
第 三 阶 段 ，随 着 温 度 进 一 步 升 高 ，更 多 的水 分 子 进 入 淀 粉 晶 体 内 部 ，同 时 更 多 的 淀 粉 分 子 被 沥 滤 出来 ，淀 粉 颗 粒 成 为 无 定 形 的空 囊 ，体 积 继 续 增 大 至 原 来 的 ５０倍 ～ １００倍 ， 黏 度 也 进 一 步 提 高 。 如 果 温 度 上 升 到 足 够 高 ，淀 粉 颗 粒 会 完 全 溶 解 。
淀 粉 粒 依 其 本 身 构 造 （如 粒 心 的数 目和 环 层 的 排 列 的 不 同 ） 又 可 分 为 单 粒 、 复 粒 、半 复 粒 三 种 。 单 粒 只 有 一 个 粒 心 ，如 玉 米 和 小 麦 淀 粉 粒 。 复 粒 由几 个 单 粒 组 成 ，具 有 几 个 粒 心 。 尽 管 每 个 单 粒 可 能 原 来 都 是 多 角 形 ，但 在 复 粒 的 外 围 ，仍 然 显 出统 一 的 轮 廓 ， 如 大 米 和 燕 麦 的 淀 粉 粒 。半 复 粒 的 内 部 有 两 个 单 粒 ，各 有 各 的粒 心 和 环 层 ，但 是 最 外 围 的 几 个 环 轮 则 是 共 同 的 ， 因 而 构 成 的 是 一 个 整 粒 。
２．影 响 糊 化 的 各 种 因 素 （１） 颗 粒 大 小 与 直 链 淀 粉 含 量 破 坏 分 子 问 的 氢 键 需 要 外 能 ，分 子 间 结 合 力 大 ，排 列 紧 密 者 ，拆 开 微 晶 束 所 需 的外 能 就 大 ， 因 此 糊 化 温 度 就 高 。 由 此 可 见 ，不 同 种 类 的 淀 粉 ，其 糊 化 温 度 不 会 相 同 。 一 般 来 说 ，小 颗 粒 淀 粉 内 部 结 构 紧 密 ，糊 化 温 度 比 大 颗 粒 高 ；直 链 淀 粉 分 子 间 结 合 力 较 强 ， 因 此 直 链 淀 粉 含 量 高 的淀 粉 比直 链 淀粉 含 量 低 的淀 粉 难 糊 化 。 因此 ， 可 从 糊 化 温 度 上 初 步 鉴 别 淀 粉 的 种 类 。
３．淀 粉 颗 粒 的 持 水 能 力 因 为 淀 粉 颗 粒 中有 很 多 暴 露 的 羟 基 ，所 以 淀 粉 具 有 较 强 的 持 水 能 力 。 淀 粉 的 持 水 能 力 与 淀 粉 颗 粒 的 大 小 、结 构 的 紧 密 程 度 以 及 环 境 的 相 对 湿 度 有 关 。 一 般 情 况 下 ，玉 米 淀 粉 的 含 水 量 约 为 １２％ 、马 铃 薯 和 甘 薯 淀 粉 的 含 水 量 均 为 ２Ｏ％左 右 。 在 一 定 温 度 和 相 对 湿 度 条 件 下 ，淀 粉 的 持 水 性 会 达 到 一 个 平 衡 状 态 ，此 时 的 水 分 含 量 称 作 平 衡 水 分 。 如 果 产 品 中 的 水 分 高 于 平 衡 水 分 ，则 产 品 中 的水 分 向 空 气 中转 移 ；如 果 产 品 中 的水 分 低 于平 衡 水 分 ，则产 品 吸 收 空气 中 的水 分 。所 以 ，在 一 定 的 水 分 含 量 以 下 时 产 品 可 以 安 全 贮 藏 而 不 会 变 质 ，此 时 的 水 分 含 量 又 称 为 安 全 水 分 。 ◇
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栏 目ｉ持人 ：段军义
淀粉 在水 中是不 溶 解 的 ，在不 断 搅 拌 的 情 况 下 ， 可 形 成 均 一 的 悬 浮 液 ，如 果 将 淀 粉 悬 浮 液 加 热 到 一 定 温 度 ，淀 粉 乳 液 的 黏 度 会 逐 渐 增 大 ，形 成 具 有 很 大 黏 性 的 淀 粉 糊 ，这 种 现 象 就 是 淀 粉 的糊 化 。黏 度 开 始 增 加 的 温 度 叫 做 糊 化 温 度 。 淀 粉 糊 化 的 实 质 是 ，在 加 热 的 作 用 下结 晶或非 结 晶 的淀 粉分 子 间 的氢键 缔 合 被 破 坏 ，淀 粉 分 子 由紧 密 的 有 序 排 列 变 成 散 乱 的 无 序 排 列 ，这 时 的 淀 粉 称 糊 化 淀 粉 ，也 称 ０／＿一淀 粉 ，它 是 容 易 分 散 于 冷水 的无 定形 粉 末 ，晶体结 构 完全 被 破 坏 。 日常 生 活 中 人 们 经 常 用 面 粉 加 热 后 作 成 糨 糊 就 是 利 用 淀 粉 糊 化 的 性 质 。
（２） 使 糊 化 温 度 下 降 的 外 界 因 素 ① 电 解 质 ， 可 破 坏 分 子 间 氢 键 ，因 而 促 进 淀 粉 的 糊 化 。 不 同 阴 离 子 促 进 糊 化 的 顺 序 是 ＯＨ一＞ 水 杨 酸 根 ＞ＣＮＳ￣Ｉ一 ＞Ｂｒ－＞ＮＯ￣＞ＣＰ＞酒 石 酸 根 ＞柠 檬 酸 根 ＞５０４２－， 阳 离 子 促 进 糊 化 的 顺 序 是 Ｌｉ＋＞Ｎａ￣＞Ｋ ＞ＮＨ“＞Ｍ 。 如 大 部 分 淀 粉 在 稀 碱 （Ｎａ０Ｈ） 和 浓 盐 溶 液 中 （如 水 杨 酸 钠 、 ＮＨ ＣＮＳ、 ＣａＣｌｚ） 可 常 温 糊 化 ，但 在 １ ｍｏｌ／Ｌ 硫 酸 镁 溶 液 中 ， 加 热 至 １００ ℃ ，仍 保 持 其 双 折 射 性 。② 非 质 子 有 机 溶 剂 ，盐 酸 胍 、脲 等 在 室 温 或 低 温 下 可 破 坏 分 子 氢 键 促 进 淀 粉 糊 化 。③ 物 理 因 素 ， 如 强 烈 研 磨 、挤 压 蒸 煮 、 ＾ｙ射 线 等 物 理 因 素 也 能 使 淀 粉 的糊 化 温 度 下 降 。④ 化 学 因素 ，淀 粉 经 酯 化 、醚 化 等 化 学 变 性 处 理 ，在 淀 粉 分 子 上 引 入 亲 水 性 基 团 ，使 淀 粉 糊 化 温 度 下 降 。
１．淀 粉 糊 化 的 过 程 淀粉 的糊化 不 是一 步 完成 的 ，经过 观 察 ， 整 个 糊 化 过 程 可 以 分 成 ３个 阶 段 。 第 一 阶 段 ，暴 露 在 淀 粉 颗 粒 外 部 的 羟 基或 颗 粒 空隙 中 的羟 基与 溶液 中的水 分 子 通 过 氢 键 作 用 ，使 得 淀 粉 吸 收 有 限 的 水 分 ，淀 粉 颗 粒 的 体 积 只 发 生 有 限 的 膨 胀 ，而 淀 粉 悬 浮 液 的 黏 度 并 没 有 任 何 的 变 化 ，水 分 子 只 是 进 入 了 无 定 形 区 ， 而 结 晶结 构 没 有 受 到 影 响 ， 因 为 偏 光 显 微 镜 下 仍 能 看 到 偏 光 十 字 ，整 个 淀 粉 颗 粒 的 外 形 和 性 质 与 原 来 没 有 区 别 。 此 时 若 是 将 水 分 子 在 温 和 的 条 件 （较 低 的 温 度 ） 下 去 除 ，则 可 得 到 原 来 的淀 粉 。 第 二 阶 段 ，当 给 淀 粉 悬 浮 液 加 热 到 前 面 所 述 的 糊 化 温 度 时 ，淀 粉 颗 粒 迅 速
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环 层 结 构 ，有 时 需 要 用 热 水 处 理 或 冷 水 长 期 浸 泡 ，或 用 稀 薄 的 铬 酸 溶 液 或 碘 化 钾 溶 液 慢 慢 作 用 后 ， 会 表 现 出 来 环 层 结 构 。
（２） 粒 心 或 核 各 环 层 共 同 围 绕 的 一 点 称 为 粒 心 或 核 。 粒 心 位 于 中 央 ， 为 同 １２－环 纹 ， 如 禾 谷 类 淀 粉 。 粒 心 偏 于 一 端 ，为 偏 心 环 纹 ， 如 马 铃 薯 淀 粉 。 粒 心 位 置 和 显 著 程 度 依 淀 粉 种 类 而 异 。 由 于 粒 心 部 分 含 水 较 多 ， 比较 柔 软 ，故 在 加 热 干 燥 时 常 常 造 成 裂 纹 ，根 据 裂 纹 的 形 态 ，也 可 以 辨 别 淀 粉 粒 的 来 源 和 种 类 ，如 玉 米 淀 粉 粒 为 星 状 裂 纹 ，甘 薯 淀 粉 粒 为 星 状 、放 射 状 或 不 规 则 的 十 字 裂 纹 。