食品增稠剂之淀粉

     淀粉是连接葡萄糖的长链状分子，淀粉的通式是(C6H10O5)n，水解到二糖阶段为麦芽糖，完全水解后得到葡萄糖。

     淀粉是植物体中贮存的养分，广泛存在于许多植物的种子、根、茎等组织中，其中大米中含淀粉62％—86％，麦子中含淀粉57％—75％，玉蜀黍中含淀粉65％—72％，马铃薯中则含淀粉12％—14％。

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淀粉的结构

      大多数天然淀粉是由两种多糖型的混合物组成，由直链淀粉和支链淀粉两部分组成。

1.1　直链淀粉

      直链淀粉是D—吡喃葡萄糖通过α—1，4 糖苷键连接起来的链状分子，从立体构象看，它并非线性，而是由分子内的氢键使链卷曲盘旋成左螺旋状。

      在晶体状态下，通过X射线图谱分析认为，直链淀粉取双螺旋结构时，每一圈中每股链包含3个糖基；取单螺旋结构时，每一圈包含6个糖基。

      直链淀粉链上只有一个还原性端基和一个非还原性端基。在溶液中，直链淀粉可取螺旋结构、部分断开的螺旋结构和不规则的蜷曲结构。用不同的方法测得直链淀粉的相对分子质量为32000—160000，甚至更大。

      淀粉中的直链淀粉比例表明分子大小的分布，平均聚合度随取得淀粉的不同而变化。土豆淀粉和木薯淀粉的直链淀粉的分子量比玉米的直链淀粉高。

1.2　支链淀粉

      支链淀粉是D—吡喃葡萄糖通过α—1，4 糖苷键和α—1，6 糖苷键连接起来的带分枝的复杂大分子。

      支链淀粉整体结构也不同于直链淀粉，它呈树枝状，支链都不长，平均含20—30个葡萄糖基。

      支链淀粉具有高度分支结构，由线型直链淀粉短链组成，支链淀粉 的分子较直链淀粉大，相对分子质量在100000 —1000000之间，相当于聚合度为600—6000个葡萄糖残基。

支链淀粉分子形状如高粱穗，小分子极多，估计至少在50个以上，每一分支平均约含20—30个葡萄糖残基，各分支也都是D—葡萄糖以α—1，4糖苷键成链，卷曲成螺旋，但分子接点上则为α—1，6糖苷 键，分支与分支之间间距为11—12个葡萄糖残基。

02

淀粉的性质

2.1 淀粉的物理性质

      淀粉为白色粉末，一般不溶于有机溶剂，能溶于二甲基亚砜和N，N'—二甲基甲酰胺。淀粉的吸湿性强，其颗粒具有渗透性。

纯支链淀粉能溶于冷水，而直链淀粉不溶于冷水，天然淀粉也完全不溶于冷水。

2.1.1　淀粉的糊化

      淀粉在常温下不溶于水，但当水温达到53℃以上时，其物理性能发生明显变化。像这种淀粉在高温下溶胀、分裂形成均匀糊状溶液的特性，称为淀粉的糊化。

      淀粉的糊化作用可分为三个阶段：可逆吸水阶段；不可逆吸水阶段；淀粉粒解体阶段。

      不同淀粉的糊化温度不同，即使同一种淀粉因颗粒大小不一，糊化温度也不一致，一般用糊化开始的温度和糊化完成的温度来表示淀粉糊化温度。

       在许多情况下，淀粉和糖、蛋白质、脂肪酸以及水等物质共存。淀粉糊化、淀粉溶液的黏度以及淀粉、凝胶的性质不仅取决于温度，还取决于共存的其他组合的种类和数量。

2.1.2　淀粉的老化

      糊化后的α—淀粉在室温或低于室温下放置，会变得不透明甚至凝结成沉淀，这种现象称为老化。

淀粉老化的本质是糊化的淀粉分子又经过自动排列成序，形成紧密、高度结晶化的不溶性淀粉分子微束。

      老化后的淀粉与水失去亲和力，并且难以被淀粉酶水解，因而也不易被人体消化吸收。

      淀粉老化作用的控制在食品工业中有重要的意义。老化过程可以看做是糊化的逆过程，但是老化不能使淀粉彻底复原到生淀粉的结构状态，老化后的淀粉比生淀粉的晶化程度低。

      不同来源的淀粉，老化难易程度并不相同，这是由于淀粉的老化与所含直链淀粉及支链淀粉的比例有关，一般来说，直链淀粉较支链淀粉易于老化，直链淀粉越多，老化越快，支链淀粉几乎不发生改变。

      老化与淀粉的含水量密切相关，含水量为30%—60%的淀粉容易老化，低于10%或者在大量水中淀粉不易老化；老化作用最适宜温度在2—4℃之间，大于60℃或者小于零下20℃都不发生老化；淀粉在偏酸或偏碱的条件下也不易老化。

2.2.　淀粉的化学性质

     淀粉在热、氧化剂、酸、碱、酶等的作用下发生分解，得到多种分解产物，如淀粉糊精、氧化淀粉、酸处理淀粉、麦芽糖、葡萄糖等。

      淀粉分子合有大量的羟基，淀粉分子中的羟基可发生以下反应：

2.2.1　酯化反应

      淀粉的酯化反应可以用来生产硫酸酯、磷酸酯、乙酸酯、淀粉黄原酸酯等。

2.2.2　醚化反应

      利用淀粉的醚化反应可生产羧甲基淀粉、羟乙基淀粉、羟丙基淀粉、淀粉丙烯醚等。

2.2.3　其他反应

      淀粉可以与多官能团化合物发生交联反应，能与许多单体接枝共聚生产接枝化合物；淀粉还能发生水解反应；此外，还可利用淀粉羟基生成多种淀粉衍生物。

2.3　淀粉的其他性质

2.3.1　颗粒性质

      淀粉的颗粒性质包括凝聚状态的吸附性、凝聚性、吸湿性、再湿性等。

2.3.2　糊或浆液性质

淀粉在加热或冷却时的粘度变化，包括低温贮藏和冻融过程中糊粘度的稳定性、保水性、凝沉性、保 护胶体或乳化作用的性能等。

2.3.3　膜性质

      淀粉膜的性质主要包括冷水或热水的溶解性、吸湿性、透气性、可塑性、弹性及坚韧性等。一般地讲，直链淀粉具有优良的成膜性和膜强度，支链淀粉 有较好的粘结性。

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