第一章 淀粉的结构与性质

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 马铃薯
DPn 18 500 8 200 12 800 11 000 4 700 5 400 5 800 8 200 4 800 12 600 11 000 11 800 40 000 6 100 9 800
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
第一章 淀粉的结构与性质
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
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。
0.36
线状(DPn 800) 0.64
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）
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和薄膜 制成的薄膜很脆弱
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。
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。
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
39
木薯
38
糯玉米
39
甘薯
37
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
湿润状态（水分45%） 图1-10 淀粉微粒晶束结构
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
1 胶体相 2 空间 3 微晶体 图1-12 酸水解无定形区模型图
第一章 淀粉的结构与性质
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。
第一章 淀粉的结构与性质
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。
第一章
淀粉结构与性质
第一章 淀粉的结构与性质
第一节 淀粉的分子结构
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。
（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
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
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
结晶区域
100。 A -110。 A
图1-9 球状微晶中淀粉链的排列
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
开始消失时，对应的温度是糊化开始温度。98％颗粒 偏光十字消失时的温度既为糊化完成温度。
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 物中的存在形势。
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
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
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。
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）。
第一章 淀粉的结构与性质
59~69 62~72
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
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
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
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
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
别鉴别淀粉的种类; 判断糊化终点。
第一章 淀粉的结构与性质
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 ——甜味剂、保湿剂等。
全淀粉 5.08 9.31 5.18 4.86 -
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 -
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。
表1-8 不同温度下淀粉颗粒的溶解度（％）
稻米5000
芭蕉芋3000
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)
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
Baidu Nhomakorabea
4~35
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
小麦淀粉
58~64
木薯淀粉 蜡质玉米淀粉
图1-13 直链淀粉分子与脂肪酸生成络合物
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。
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
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
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 第八章 淀粉糖品生产工艺 第九章 变性淀粉生产工艺
3~26
直径平均值（μm)
15
33
15
20
15
比表面积（m2/kg)
300
110
500
200
300
密度（g/cm3)
1.5
1.5
每克淀粉颗粒数目
（×106）
1 300
100
1.5
1.5
2 600
500
1.5 1 300
第一章 淀粉的结构与性质
二、淀粉颗粒的轮纹结构
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)。
图1-3 水稻直链淀粉的分支 分子和线状分子
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。
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
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。 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。
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。
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
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
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
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。
第一章 淀粉的结构与性质