第五章-淀粉基材料
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生物质材料
主要内容
• • • • • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 绪论 纤维素基材料 木质素 木材 淀粉基材料 甲壳素基材料 蛋白质基材料 其他生物质材料
第五章 淀粉基材料
• 目的和要求
了解淀粉的分布、化学结构、基本性质及其主要应用，重 点掌握淀粉的化学结构及改性。 5.1 淀粉的来源 5.2 淀粉的结构与性质 5.3 淀粉的改性及应用 5.4 淀粉基材料及应用
（7）淀粉的物理性状
淀粉为白色粉末，具有很强的吸湿性和渗透性，水能够自 由地渗入淀粉颗粒内部。 淀粉颗粒不溶于一般的有机溶剂，但可溶于二甲亚砜。 淀粉的热降解温度为180~220℃。 淀粉的密度随含水量的不同略有变化。通常干淀粉的密度 为1.52g/cm3。 淀粉存在着很强的分子内和分子间氢键，因而Tg高于热 降解温度，无法通过实验得到纯淀粉的Tg。 在淀粉中加入水（甘油等），可以明显降低Tg，水对淀 粉具有很好的增塑作用。
5.2 淀粉的结构与性质
（8）淀粉的胶体化学性质
淀粉高分子结构中具有许多羟基，但淀粉颗粒却不溶于水， 这是因为羟基通过氢键连接在一起，这也是淀粉颗粒能够 在植物体内大量存在的重要原因。 将淀粉倒入冷水中，经搅拌可以得到乳白色、不透明的悬 浮液，停止搅拌淀粉就慢慢沉淀；而将淀粉倒入热水中， 淀粉颗粒受热膨胀，若继续加热，淀粉颗粒高度膨胀，当 加热到一定温度时，淀粉变成具有黏性的半透明凝胶或胶 体溶液，习惯称为淀粉糊，这种现象称为糊化。
5.2 淀粉的结构与性质
• 淀粉的深加工
变性淀粉 抗消化淀粉、预糊化淀粉、糊精、酸变性淀粉、氧化淀粉、交联淀粉、 酯化淀粉、醚化淀粉、两性淀粉、复合变性淀粉、接枝淀粉、多孔淀粉 麦芽糊精 固体葡萄糖(口服葡萄糖、结晶葡萄糖、工业葡萄糖、全糖粉) 液体葡萄糖(低DE值糖浆、中DE值糖浆、高DE值糖浆) 麦芽糖(饴糖浆、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆、固体麦芽糖浆) 淀粉糖 果葡糖(42%果葡糖、55%果葡糖、90%结晶国糖) 糖醇(麦芽糖醇、甘露糖醇、赤鲜糖醇、山梨糖醇、氢化淀粉糖醇) 低聚糖(麦芽低聚糖、异麦芽低聚糖、海藻糖) 葡萄糖衍生物(葡萄糖苷) 全糖粉 淀粉 淀粉多糖 黄原胶、环糊精、普鲁兰、聚羟基丁酸、透明质酸、结冷胶 酒精(食用酒精、工业酒精、燃料酒精、医用酒精) 有机酸(柠檬酸、乳酸、苹果酸、衣康酸、琥珀酸、葡萄糖酸、丁二酸、富马酸) 氨基酸(谷氨酸及味精、赖氨酸、色氨酸、苏氨酸、精氨酸) 发酵产品 醇酮类(甘油、丁醇、1,3-丙二醇、乙二醇、丙酮、甲乙酮) 抗生素及维生素(青霉素、红霉素、灰黄霉素、洁霉素、维B、维C) 酵母(食用酵母、饲料用酵母、活性干酵母、药用酵母) 酶制剂(淀粉酶、糖化酶、脂肪酶、蛋白酶、葡萄糖 异构酶、葡萄糖糖苷酶、纤维素酶、果胶酶等) 淀粉高分 子树脂 高吸水性树脂、聚乳酸、淀粉热塑性树脂、淀粉醇酸树脂、淀 粉聚醚树脂、淀粉聚氨酯树脂、聚谷氨酸、聚丁二酸丁二醇酯
5.2 淀粉的结构与性质
（6）淀粉的结晶结构
淀粉具有半结晶性质，它的结晶度不高，并且其结晶度与 其来源有密切的关系。
结晶结构占颗粒体积的25%~50%，其余为无定形结构。
淀粉的化学反应主要发生在无定形结构区。
淀粉的结晶区和无定形区并无明确的界线，其变化是渐进 的。
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5.2 淀粉的结构与性质
5.1 淀粉的来源
• 玉米淀粉
玉米属一年生草本 成分 平均值 成分 平均值 范围 范围 植物，又名玉蜀黍， 16.7 灰分 1.1～3.9 1.42 水分 7～23 在世界谷类作物中， 淀粉 71.5 纤维 1.8～3.5 2.66 64～78 玉米的种植面积和 蛋白质 8～14 9.91 糖 1.0～3.0 2.58 总产量仅次于小麦 脂肪 3.1～5.7 4.78 和水稻而居第三位， 玉米籽粒各部位的组成／% 平均单产则居首位。 我国玉米种植面积 成分 全粒 胚乳 胚芽 玉米皮 玉米冠 71 86.4 8.2 7.3 5.3 占世界种植面积的 淀粉 9.4 18.8 3.7 9.1 蛋白质 10.3 18%左右，总产量 脂肪 4.8 0.8 34.5 1 3.8 高居世界第二位。 2 0.6 10.8 0.3 1.6 糖
5.3 淀粉的改性及应用
糊精的性质及应用
颗粒结构：仍保留原淀粉的颗粒结构，但较高转化度的糊精 具有明显的结构弱点及外层剥落现象。 色泽：具有一定的颜色。 溶解度：白糊精（60%~95%），黄糊精（100%），大不列 颠胶的溶解度取决于其转化度，最大可达100%。 黏度及成膜性：黏度较低，在水中具有更高的固含量，从而 更易成膜并具有更好的粘接能力。 溶液稳定性：黄糊精>大不列颠>白糊精。添加硼砂或烧碱有 助于增加糊精的稳定性。 应用：食品、医药、化工、水产饲料、石油钻探、铸造、纺 织、造纸
将淀粉加热到180~200℃，保温20h，不加催化剂或加入少量 碱性缓冲物，可减少淀粉的水解，得到大不列颠胶，其溶液 冷却时粘度下降很快，有较好的胶体性质。
5.3 淀粉的改性及应用
淀粉糊化首先要破坏淀粉团粒结构，导致团粒润胀，使淀粉 分子进行水合和溶解。 糊化方式 间接加热法：最基本的淀粉糊化方式，需要加入大量的水， 并经过蒸煮烘烤等传统加热处理实现糊化。其实质是淀粉和 水构成的悬浮液在受热的情况下发生一定的物理化学变化。 通电加热法：其特点是升温速率快，加热均匀，无传热面， 也没有传热面的污染问题，热效率高（90%以上），易于连 续操作，能够在较短时间内实现淀粉完全糊化。 高压糊化：指淀粉-水悬浮液在较高的压力下发生糊化。高 压糊化的优点在于节省能源。
5.3 淀粉的改性及应用
B、氧化改性
氧化淀粉：一系列经各种不同的氧化剂处理后所形成的变 性淀粉。 反应机理：淀粉分子D-葡萄糖残基在氧化剂作用下，葡萄 糖单元上C6位上的伯羟基，C2、C3位上的仲羟基氧化成 醛基或羧基。由于C6位上的伯羟基比较活泼，其被氧化的 几率远大于C2、C3位上的仲羟基。在偏碱性介质中，随着 氧化过程的进行，反应过程中间形成的醛基可进一步氧化 成羧基。 羧基的存在，使得氧化淀粉比原淀粉的粘合性大大提高， 同时由于羧基体积较大，阻碍了分子间氢键的形成，从而 使得氧化淀粉具有易糊化、粘度低、凝沉性弱、成膜性好、 膜的透明度高及强度高等特点。
5.3 淀粉的改性及应用
白糊精是淀粉α-1,4键断裂后的降解产物，相对分子质量较低， 在水中有一定的溶解性。 黄糊精是水解和重聚反应的综合结果，这两种反应是相继发 生的。在重聚反应中将发生还原（醛基与C6、C3或C2上的羟 基之间的反应）和转苷两种路线。反应条件特别是水分含量 会影响具体发生哪种反应。还原反应形成α-1,6、α-1,3糖苷 键，并放出水，水可进一步诱发水解，产生还原糖。转苷反 应是先将C-O-C链断裂，再接到水解反应所释放的醛基碳上。
凝沉性质 络合结构
X光衍射分析 乙酰衍生物
溶液不稳定，凝沉性强 能与极性有机物和碘生成络合结构
高度结晶 能制成强度很高的薄膜
溶液稳定，凝沉性很弱 不能与极性有机物和碘生成络合结构
无定形 制成的薄膜很脆弱
5.2 淀粉的结构与性质
（5）淀粉的颗粒结构
玉米淀粉颗粒（光学显微镜）
玉米淀粉颗粒（扫描电子显微镜）
矿物质 1.4 0.6 10.1 0.8 1.6
玉米的化学成分范围及平均值／%（质量）
5.1 淀粉的来源
• 其他谷类淀粉
小麦淀粉：淀粉含量约55% 大米淀粉：淀粉含量70%~80% 高粱淀粉：淀粉含量65.9%~77.4%
• 薯类淀粉
马铃薯：淀粉含量8%~29.4% 木薯：根内含量10%~30% 甘薯：淀粉含量7%~27%
• 野生植物淀粉
分布在野生植物的果实、种子、块根、鳞茎或根中
5.2 淀粉的结构与性质
（1）淀粉的化学结构
淀粉是由葡萄糖组成的多糖类碳水化合物，化学结构式为 (C6H10O5)n，式中C6H10O5为脱水葡萄糖单位，n为组成淀 粉高分子的脱水葡萄糖单元的数量，即聚合度。 用热水处理后，可将淀粉分为两种：一是可溶解的，称为 直链淀粉；另一个不溶解，称为支链淀粉。
（4）直链淀粉与支链淀粉的比较
鉴别：碘的显色反应 分离：直链淀粉溶于70~80℃的热水，支链淀粉则不溶。 正丁醇结晶沉淀。
直链淀粉与支链淀粉的比较
项目 分子形状 聚合度 尾端基 碘着色反应 吸附碘量/% 直链淀粉 直链分子 100~6000 一端为非还原尾端基，另一端为还 原尾端基 深蓝色 19~20 支链淀粉 支链分子 1000~3000000 分子具有一个还原尾端基和许多个非 还原尾端基 红紫色 1
5.2 淀粉的结构与性质
直链淀粉的大小与淀粉的植物来源及淀粉的加工方法有直 接关系。 即使是同一种淀粉，其相对分子质量也因采用的试验方法 不同而有相当大的差异。 直链淀粉的聚合度约在100~6000之间。 自然界中尚未发现完全由直链淀粉构成的植物品种，普通 品种的淀粉多由直链淀粉和支链淀粉共同组成，少数品种 由支链淀粉组成。
• 内容和要点
5.1 淀粉的来源
（1）概述
淀粉是自然界植物体内存在的一种高分子化合物，是绿色植 物光合作用的产物。 淀粉既是食品工业的原料，也是基础工业的原料。 2013年全球淀粉产量约6880万吨，其中玉米淀粉约6100万吨， 占总量的89%。美国是世界淀粉产量最大的国家，产量约 2900万吨，其中玉米淀粉约2800万吨；我国居第二位，产量 约2500万吨，约占世界淀粉总产量的36.3%，其中玉米淀粉 产量约2350万吨，约占我国淀粉总产量的94%。 从现代观点看，淀粉作为一种可由生物合成的可再生资源， 是取之不尽、用之不竭的有机原料，必将愈来愈受到人们的 重视。
5.1 淀粉的来源
（2）淀粉的来源
天然淀粉又称原淀粉，其来源是依赖于植物体内的天然合 成。 就其分布而言，淀粉来源遍布整个自然界，广泛存在于高 等植物的根、块茎、籽粒、髓、果实、叶子等。 淀粉一般按来源可分为：禾谷类淀粉，主要包括玉米、大 米、大麦、小麦、燕麦和黑麦等；薯类淀粉，在我国以甘 薯、马铃薯和木薯为主；豆类淀粉，主要有蚕豆、绿豆、 豌豆和赤豆等；其他淀粉，在一些植物的果实（如香蕉、 芭蕉、白果等）、基髓（如西米、豆苗、菠萝等）中含有 淀粉；另外，一些细菌、藻类中也含有淀粉或糖元。
5.2 淀粉的结构与性质
（2）直链淀粉
直链淀粉分子中脱水葡萄糖结构单元之间主要通过α-D-(1,4)
糖苷键连接。
直链淀粉的结构
5.2 淀粉的结构与性质
直链淀粉不是完全伸直的， 它的分子通常为卷曲的螺 旋形，每一转有6个葡萄糖 分子。螺旋内部只有氢原 子，羟基位于螺旋外侧。
直链淀粉的螺旋形结构
5.3 淀粉的改性及应用
（2）淀粉的衍生化
A、糊化 广义上认为通过化学或酶法处理所获得的淀粉降解产物均 可称为糊精，但为了区别水解程度的高低，通常将局部或 部分淀粉降解产物称为糊精。 在糊精的生产过程中（糊化）发生的主要反应是：α-1,4苷 键水解；重聚，随着反应条件的不同重聚反应有可能是转 苷反应，也可能是还原反应。 糊精根据生产工艺和参数的不同通常分为白糊精、黄糊精 和大不列颠胶三种类型。
5.2 淀粉的结构与性质
（3）支链淀粉
支链淀粉是指在其直链部分仍是由α-1,4-糖苷键连结，而 在其分支位臵则由α-1,6-糖苷键联结。
O HO CH2OH O O OH HO CH2OH O OH O CH2 O O OH HO CH2OH O O OH
O HO
支链淀粉的结构
5.2 淀粉的结构与性质
玉米淀粉深加工的工业化产品
5.3 淀粉的改性及应用
（1）淀粉的变性
天然淀粉及其悬浮液在加热时所表现出来的许多性质限制了 它的应用。其缺点主要包括以下几个方面：
1）缺乏流动性或淀粉颗粒的斥水性； 2）冷水中的不溶性、不膨胀性及黏度的不扩展性； 3）烧煮后黏度过高或不易控制； 4）烧煮后形成胶黏体或类似橡胶体； 5）在剪切力作用下或在较低pH的环境中，随着烧煮时间的延 长对破坏更敏感； 6）淀粉溶液缺乏透明性，冷却时有变浑浊及形成凝胶的倾向。
5.3 淀粉的改性及应用
• 变性淀粉
变性淀粉（改性淀粉或淀粉衍生物）：天然淀粉经物理、 化学、生物等方法处理改变了淀粉分子中的某些D-吡喃葡 萄糖单元的化学结构，同时也不同程度地改变了天然淀粉 的物理和化学性质，经过这种变性处理的淀粉通称为变性 淀粉。 变性淀粉的制造加工方法：物理法（14%）、化学法 （80%）、生物法（6%） 改性方法：衍生化、接枝、交联
主要内容
• • • • • • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 绪论 纤维素基材料 木质素 木材 淀粉基材料 甲壳素基材料 蛋白质基材料 其他生物质材料
第五章 淀粉基材料
• 目的和要求
了解淀粉的分布、化学结构、基本性质及其主要应用，重 点掌握淀粉的化学结构及改性。 5.1 淀粉的来源 5.2 淀粉的结构与性质 5.3 淀粉的改性及应用 5.4 淀粉基材料及应用
（7）淀粉的物理性状
淀粉为白色粉末，具有很强的吸湿性和渗透性，水能够自 由地渗入淀粉颗粒内部。 淀粉颗粒不溶于一般的有机溶剂，但可溶于二甲亚砜。 淀粉的热降解温度为180~220℃。 淀粉的密度随含水量的不同略有变化。通常干淀粉的密度 为1.52g/cm3。 淀粉存在着很强的分子内和分子间氢键，因而Tg高于热 降解温度，无法通过实验得到纯淀粉的Tg。 在淀粉中加入水（甘油等），可以明显降低Tg，水对淀 粉具有很好的增塑作用。
5.2 淀粉的结构与性质
（8）淀粉的胶体化学性质
淀粉高分子结构中具有许多羟基，但淀粉颗粒却不溶于水， 这是因为羟基通过氢键连接在一起，这也是淀粉颗粒能够 在植物体内大量存在的重要原因。 将淀粉倒入冷水中，经搅拌可以得到乳白色、不透明的悬 浮液，停止搅拌淀粉就慢慢沉淀；而将淀粉倒入热水中， 淀粉颗粒受热膨胀，若继续加热，淀粉颗粒高度膨胀，当 加热到一定温度时，淀粉变成具有黏性的半透明凝胶或胶 体溶液，习惯称为淀粉糊，这种现象称为糊化。
5.2 淀粉的结构与性质
• 淀粉的深加工
变性淀粉 抗消化淀粉、预糊化淀粉、糊精、酸变性淀粉、氧化淀粉、交联淀粉、 酯化淀粉、醚化淀粉、两性淀粉、复合变性淀粉、接枝淀粉、多孔淀粉 麦芽糊精 固体葡萄糖(口服葡萄糖、结晶葡萄糖、工业葡萄糖、全糖粉) 液体葡萄糖(低DE值糖浆、中DE值糖浆、高DE值糖浆) 麦芽糖(饴糖浆、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆、固体麦芽糖浆) 淀粉糖 果葡糖(42%果葡糖、55%果葡糖、90%结晶国糖) 糖醇(麦芽糖醇、甘露糖醇、赤鲜糖醇、山梨糖醇、氢化淀粉糖醇) 低聚糖(麦芽低聚糖、异麦芽低聚糖、海藻糖) 葡萄糖衍生物(葡萄糖苷) 全糖粉 淀粉 淀粉多糖 黄原胶、环糊精、普鲁兰、聚羟基丁酸、透明质酸、结冷胶 酒精(食用酒精、工业酒精、燃料酒精、医用酒精) 有机酸(柠檬酸、乳酸、苹果酸、衣康酸、琥珀酸、葡萄糖酸、丁二酸、富马酸) 氨基酸(谷氨酸及味精、赖氨酸、色氨酸、苏氨酸、精氨酸) 发酵产品 醇酮类(甘油、丁醇、1,3-丙二醇、乙二醇、丙酮、甲乙酮) 抗生素及维生素(青霉素、红霉素、灰黄霉素、洁霉素、维B、维C) 酵母(食用酵母、饲料用酵母、活性干酵母、药用酵母) 酶制剂(淀粉酶、糖化酶、脂肪酶、蛋白酶、葡萄糖 异构酶、葡萄糖糖苷酶、纤维素酶、果胶酶等) 淀粉高分 子树脂 高吸水性树脂、聚乳酸、淀粉热塑性树脂、淀粉醇酸树脂、淀 粉聚醚树脂、淀粉聚氨酯树脂、聚谷氨酸、聚丁二酸丁二醇酯
5.2 淀粉的结构与性质
（6）淀粉的结晶结构
淀粉具有半结晶性质，它的结晶度不高，并且其结晶度与 其来源有密切的关系。
结晶结构占颗粒体积的25%~50%，其余为无定形结构。
淀粉的化学反应主要发生在无定形结构区。
淀粉的结晶区和无定形区并无明确的界线，其变化是渐进 的。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
5.2 淀粉的结构与性质
5.1 淀粉的来源
• 玉米淀粉
玉米属一年生草本 成分 平均值 成分 平均值 范围 范围 植物，又名玉蜀黍， 16.7 灰分 1.1～3.9 1.42 水分 7～23 在世界谷类作物中， 淀粉 71.5 纤维 1.8～3.5 2.66 64～78 玉米的种植面积和 蛋白质 8～14 9.91 糖 1.0～3.0 2.58 总产量仅次于小麦 脂肪 3.1～5.7 4.78 和水稻而居第三位， 玉米籽粒各部位的组成／% 平均单产则居首位。 我国玉米种植面积 成分 全粒 胚乳 胚芽 玉米皮 玉米冠 71 86.4 8.2 7.3 5.3 占世界种植面积的 淀粉 9.4 18.8 3.7 9.1 蛋白质 10.3 18%左右，总产量 脂肪 4.8 0.8 34.5 1 3.8 高居世界第二位。 2 0.6 10.8 0.3 1.6 糖
5.3 淀粉的改性及应用
糊精的性质及应用
颗粒结构：仍保留原淀粉的颗粒结构，但较高转化度的糊精 具有明显的结构弱点及外层剥落现象。 色泽：具有一定的颜色。 溶解度：白糊精（60%~95%），黄糊精（100%），大不列 颠胶的溶解度取决于其转化度，最大可达100%。 黏度及成膜性：黏度较低，在水中具有更高的固含量，从而 更易成膜并具有更好的粘接能力。 溶液稳定性：黄糊精>大不列颠>白糊精。添加硼砂或烧碱有 助于增加糊精的稳定性。 应用：食品、医药、化工、水产饲料、石油钻探、铸造、纺 织、造纸
将淀粉加热到180~200℃，保温20h，不加催化剂或加入少量 碱性缓冲物，可减少淀粉的水解，得到大不列颠胶，其溶液 冷却时粘度下降很快，有较好的胶体性质。
5.3 淀粉的改性及应用
淀粉糊化首先要破坏淀粉团粒结构，导致团粒润胀，使淀粉 分子进行水合和溶解。 糊化方式 间接加热法：最基本的淀粉糊化方式，需要加入大量的水， 并经过蒸煮烘烤等传统加热处理实现糊化。其实质是淀粉和 水构成的悬浮液在受热的情况下发生一定的物理化学变化。 通电加热法：其特点是升温速率快，加热均匀，无传热面， 也没有传热面的污染问题，热效率高（90%以上），易于连 续操作，能够在较短时间内实现淀粉完全糊化。 高压糊化：指淀粉-水悬浮液在较高的压力下发生糊化。高 压糊化的优点在于节省能源。
5.3 淀粉的改性及应用
B、氧化改性
氧化淀粉：一系列经各种不同的氧化剂处理后所形成的变 性淀粉。 反应机理：淀粉分子D-葡萄糖残基在氧化剂作用下，葡萄 糖单元上C6位上的伯羟基，C2、C3位上的仲羟基氧化成 醛基或羧基。由于C6位上的伯羟基比较活泼，其被氧化的 几率远大于C2、C3位上的仲羟基。在偏碱性介质中，随着 氧化过程的进行，反应过程中间形成的醛基可进一步氧化 成羧基。 羧基的存在，使得氧化淀粉比原淀粉的粘合性大大提高， 同时由于羧基体积较大，阻碍了分子间氢键的形成，从而 使得氧化淀粉具有易糊化、粘度低、凝沉性弱、成膜性好、 膜的透明度高及强度高等特点。
5.3 淀粉的改性及应用
白糊精是淀粉α-1,4键断裂后的降解产物，相对分子质量较低， 在水中有一定的溶解性。 黄糊精是水解和重聚反应的综合结果，这两种反应是相继发 生的。在重聚反应中将发生还原（醛基与C6、C3或C2上的羟 基之间的反应）和转苷两种路线。反应条件特别是水分含量 会影响具体发生哪种反应。还原反应形成α-1,6、α-1,3糖苷 键，并放出水，水可进一步诱发水解，产生还原糖。转苷反 应是先将C-O-C链断裂，再接到水解反应所释放的醛基碳上。
凝沉性质 络合结构
X光衍射分析 乙酰衍生物
溶液不稳定，凝沉性强 能与极性有机物和碘生成络合结构
高度结晶 能制成强度很高的薄膜
溶液稳定，凝沉性很弱 不能与极性有机物和碘生成络合结构
无定形 制成的薄膜很脆弱
5.2 淀粉的结构与性质
（5）淀粉的颗粒结构
玉米淀粉颗粒（光学显微镜）
玉米淀粉颗粒（扫描电子显微镜）
矿物质 1.4 0.6 10.1 0.8 1.6
玉米的化学成分范围及平均值／%（质量）
5.1 淀粉的来源
• 其他谷类淀粉
小麦淀粉：淀粉含量约55% 大米淀粉：淀粉含量70%~80% 高粱淀粉：淀粉含量65.9%~77.4%
• 薯类淀粉
马铃薯：淀粉含量8%~29.4% 木薯：根内含量10%~30% 甘薯：淀粉含量7%~27%
• 野生植物淀粉
分布在野生植物的果实、种子、块根、鳞茎或根中
5.2 淀粉的结构与性质
（1）淀粉的化学结构
淀粉是由葡萄糖组成的多糖类碳水化合物，化学结构式为 (C6H10O5)n，式中C6H10O5为脱水葡萄糖单位，n为组成淀 粉高分子的脱水葡萄糖单元的数量，即聚合度。 用热水处理后，可将淀粉分为两种：一是可溶解的，称为 直链淀粉；另一个不溶解，称为支链淀粉。
（4）直链淀粉与支链淀粉的比较
鉴别：碘的显色反应 分离：直链淀粉溶于70~80℃的热水，支链淀粉则不溶。 正丁醇结晶沉淀。
直链淀粉与支链淀粉的比较
项目 分子形状 聚合度 尾端基 碘着色反应 吸附碘量/% 直链淀粉 直链分子 100~6000 一端为非还原尾端基，另一端为还 原尾端基 深蓝色 19~20 支链淀粉 支链分子 1000~3000000 分子具有一个还原尾端基和许多个非 还原尾端基 红紫色 1
5.2 淀粉的结构与性质
直链淀粉的大小与淀粉的植物来源及淀粉的加工方法有直 接关系。 即使是同一种淀粉，其相对分子质量也因采用的试验方法 不同而有相当大的差异。 直链淀粉的聚合度约在100~6000之间。 自然界中尚未发现完全由直链淀粉构成的植物品种，普通 品种的淀粉多由直链淀粉和支链淀粉共同组成，少数品种 由支链淀粉组成。
• 内容和要点
5.1 淀粉的来源
（1）概述
淀粉是自然界植物体内存在的一种高分子化合物，是绿色植 物光合作用的产物。 淀粉既是食品工业的原料，也是基础工业的原料。 2013年全球淀粉产量约6880万吨，其中玉米淀粉约6100万吨， 占总量的89%。美国是世界淀粉产量最大的国家，产量约 2900万吨，其中玉米淀粉约2800万吨；我国居第二位，产量 约2500万吨，约占世界淀粉总产量的36.3%，其中玉米淀粉 产量约2350万吨，约占我国淀粉总产量的94%。 从现代观点看，淀粉作为一种可由生物合成的可再生资源， 是取之不尽、用之不竭的有机原料，必将愈来愈受到人们的 重视。
5.1 淀粉的来源
（2）淀粉的来源
天然淀粉又称原淀粉，其来源是依赖于植物体内的天然合 成。 就其分布而言，淀粉来源遍布整个自然界，广泛存在于高 等植物的根、块茎、籽粒、髓、果实、叶子等。 淀粉一般按来源可分为：禾谷类淀粉，主要包括玉米、大 米、大麦、小麦、燕麦和黑麦等；薯类淀粉，在我国以甘 薯、马铃薯和木薯为主；豆类淀粉，主要有蚕豆、绿豆、 豌豆和赤豆等；其他淀粉，在一些植物的果实（如香蕉、 芭蕉、白果等）、基髓（如西米、豆苗、菠萝等）中含有 淀粉；另外，一些细菌、藻类中也含有淀粉或糖元。
5.2 淀粉的结构与性质
（2）直链淀粉
直链淀粉分子中脱水葡萄糖结构单元之间主要通过α-D-(1,4)
糖苷键连接。
直链淀粉的结构
5.2 淀粉的结构与性质
直链淀粉不是完全伸直的， 它的分子通常为卷曲的螺 旋形，每一转有6个葡萄糖 分子。螺旋内部只有氢原 子，羟基位于螺旋外侧。
直链淀粉的螺旋形结构
5.3 淀粉的改性及应用
（2）淀粉的衍生化
A、糊化 广义上认为通过化学或酶法处理所获得的淀粉降解产物均 可称为糊精，但为了区别水解程度的高低，通常将局部或 部分淀粉降解产物称为糊精。 在糊精的生产过程中（糊化）发生的主要反应是：α-1,4苷 键水解；重聚，随着反应条件的不同重聚反应有可能是转 苷反应，也可能是还原反应。 糊精根据生产工艺和参数的不同通常分为白糊精、黄糊精 和大不列颠胶三种类型。
5.2 淀粉的结构与性质
（3）支链淀粉
支链淀粉是指在其直链部分仍是由α-1,4-糖苷键连结，而 在其分支位臵则由α-1,6-糖苷键联结。
O HO CH2OH O O OH HO CH2OH O OH O CH2 O O OH HO CH2OH O O OH
O HO
支链淀粉的结构
5.2 淀粉的结构与性质
玉米淀粉深加工的工业化产品
5.3 淀粉的改性及应用
（1）淀粉的变性
天然淀粉及其悬浮液在加热时所表现出来的许多性质限制了 它的应用。其缺点主要包括以下几个方面：
1）缺乏流动性或淀粉颗粒的斥水性； 2）冷水中的不溶性、不膨胀性及黏度的不扩展性； 3）烧煮后黏度过高或不易控制； 4）烧煮后形成胶黏体或类似橡胶体； 5）在剪切力作用下或在较低pH的环境中，随着烧煮时间的延 长对破坏更敏感； 6）淀粉溶液缺乏透明性，冷却时有变浑浊及形成凝胶的倾向。
5.3 淀粉的改性及应用
• 变性淀粉
变性淀粉（改性淀粉或淀粉衍生物）：天然淀粉经物理、 化学、生物等方法处理改变了淀粉分子中的某些D-吡喃葡 萄糖单元的化学结构，同时也不同程度地改变了天然淀粉 的物理和化学性质，经过这种变性处理的淀粉通称为变性 淀粉。 变性淀粉的制造加工方法：物理法（14%）、化学法 （80%）、生物法（6%） 改性方法：衍生化、接枝、交联