第3章-淀粉--天然高分子材料讲课讲稿
合集下载
淀粉的结构与性质讲课文档
淀粉的结构与性质讲课文档一、淀粉的概述淀粉是一种主要由植物细胞中贮存的多糖类物质，也是人类和动物的重要食糖之一。
淀粉是由α-D葡萄糖单元组成的高分子聚合物，可由多个单糖分子组成的支链及直链构成。
淀粉的化学性质极稳定，因此在自然界中是一种非常耐久的物质。
二、淀粉的组成1. 直链淀粉直链淀粉是由α-D葡萄糖单元通过α(1→4)糖苷键连接而成，其基本组成单位是两个葡萄糖单元。
直链淀粉的结构比较简单，因此在水中容易溶解。
同时，直链淀粉也具有良好的胶凝能力，因此常常被用于食品加工和宠物食品的制造。
2. 支链淀粉支链淀粉是由α-D葡萄糖单元通过α(1→4)和α(1→6)糖苷键连接而成，其基本组成单位是由一个葡萄糖单元和一个支链分子组成的。
支链淀粉的分子结构比较复杂，因此在水中不容易溶解，但其对水的吸收能力比直链淀粉更强。
3. 益生元淀粉益生元淀粉是一种特殊的淀粉，它的分子结构与普通淀粉不同。
益生元淀粉的支链可以通过细菌在人体内进行水解，从而形成可以吸收到肠道的短链脂肪酸。
益生元淀粉对人体健康有着重要的保障作用，能够促进肠道菌群的平衡，增强人体免疫力等。
三、淀粉的物理性质1. 溶解性淀粉的溶解性与其分子结构和糖苷键的构型有关。
由于直链淀粉的结构比较简单，因此在水中比较容易溶解。
而支链淀粉的分子结构比较复杂，溶解性因此略显不足。
相对于直链淀粉和支链淀粉，益生元淀粉的溶解性较强，能够快速地在水中溶解。
2. 胶凝性直链淀粉具有良好的胶凝能力，可以制备出结构稳定、质地细腻的粉状或胶状品。
在烹饪过程中，直链淀粉的胶凝性可以起到增稠、稳定、改善口感等作用，让食品更美味。
而支链淀粉的胶凝能力相对较弱，不太适合做胶状食品。
3. 黏度淀粉的黏度与其浓度和分子结构有关。
淀粉的浓度越高，其黏度也越大。
而支链淀粉的分子结构比直链淀粉更为复杂，因此其黏度也较大。
四、淀粉的化学性质1. 酸水解淀粉在酸性环境中容易被水解，产生糖类物质。
酸水解可以将淀粉分解为一系列不同分子量的糖类，其中包括了葡萄糖、半乳糖、半乳葡萄糖等。
高分子科学导论天然高分子材料课件
例如，利用生物技术制备可降解的天然高分子材料，可以在使用后自然降解，减 少对环境的污染。同时，改进生产工艺也可以降低能耗和减少废弃物的产生，实 现可持续发展。
壳聚糖
总结词
天然高分子材料中唯一一种阳离子型高 分子，具有良好的生物相容性和可降解 性等优点。
VS
详细描述
壳聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺通过β-1,4糖 苷键连接而成的线性高分子，广泛存在于 甲壳类动物的外壳中。壳聚糖具有良好的 生物相容性和可降解性，可用于药物载体、 组织工程、环境保护等领域。壳聚糖可通 过化学改性等方法进行修饰，提高其性能 和应用范围。
木质素
总结词
天然高分子材料中结构最复杂的一种，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性等。
详细描述
木质素是由苯丙烷结构单元构成的芳香族高分子，广泛存在于植物细胞壁中，主要起到增强细胞壁的 作用。木质素的结构复杂，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性，可用于制造塑料、胶粘剂、染料、 香料等产品，也可用于生物医学领域。
蛋白 质
总结词
天然高分子材料中功能最多样化的一种，具有生物活性 和生物相容性等优点。
详细描述
蛋白质是由氨基酸分子通过肽键连接而成的生物大分子， 是生命活动中必不可少的物质。蛋白质具有多种生物功 能，如催化、运输、识别、防御等，同时具有良好的生 物活性和生物相容性，可用于药物传递、组织工程、生 物传感器等领域。蛋白质的来源丰富，可通过动物、植 物和微生物进行提取和制备。
例如，近年来科学家们发现了一些具有特殊性能的天然高分 子材料，如抗菌、防霉、自修复等功能，这些材料在医疗、 环保、食品等领域有着广泛的应用前景。
天然高分子材料的功能化与高性能化
功能化和高性能化是天然高分子材料的另一个重要发展趋 势。通过化学改性、物理改性等方法，可以使天然高分子 材料具有更加优异的性能，满足各种不同的需求。
壳聚糖
总结词
天然高分子材料中唯一一种阳离子型高 分子，具有良好的生物相容性和可降解 性等优点。
VS
详细描述
壳聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺通过β-1,4糖 苷键连接而成的线性高分子，广泛存在于 甲壳类动物的外壳中。壳聚糖具有良好的 生物相容性和可降解性，可用于药物载体、 组织工程、环境保护等领域。壳聚糖可通 过化学改性等方法进行修饰，提高其性能 和应用范围。
木质素
总结词
天然高分子材料中结构最复杂的一种，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性等。
详细描述
木质素是由苯丙烷结构单元构成的芳香族高分子，广泛存在于植物细胞壁中，主要起到增强细胞壁的 作用。木质素的结构复杂，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性，可用于制造塑料、胶粘剂、染料、 香料等产品，也可用于生物医学领域。
蛋白 质
总结词
天然高分子材料中功能最多样化的一种，具有生物活性 和生物相容性等优点。
详细描述
蛋白质是由氨基酸分子通过肽键连接而成的生物大分子， 是生命活动中必不可少的物质。蛋白质具有多种生物功 能，如催化、运输、识别、防御等，同时具有良好的生 物活性和生物相容性，可用于药物传递、组织工程、生 物传感器等领域。蛋白质的来源丰富，可通过动物、植 物和微生物进行提取和制备。
例如，近年来科学家们发现了一些具有特殊性能的天然高分 子材料，如抗菌、防霉、自修复等功能，这些材料在医疗、 环保、食品等领域有着广泛的应用前景。
天然高分子材料的功能化与高性能化
功能化和高性能化是天然高分子材料的另一个重要发展趋 势。通过化学改性、物理改性等方法，可以使天然高分子 材料具有更加优异的性能，满足各种不同的需求。
最新13-高分子科学导论-天然高分子材料ppt课件
• 纤维素具有一定的 结晶性；
• 纤维素的分子间存 在非常强烈的氢键， 使得其具有更高度 的结构有序性，耐 化学腐蚀性和耐溶 剂性。
Source of the Cellulose
• 棉花：是棉属植物种子的表皮毛， 是自然界纯度最高的纤维。
• 木材：是自然界中纤维素最主要 的来源。
• 草类：包括禾本科和竹科等植物 的茎。
Application of the Cellulose
Application of the Cellulose
Application of the Cellulose
• 纤维素通过水解可用于生产微晶纤维素和葡萄糖浆； • 通过接枝共聚等改性可得到具有各种新功能的材料，如抗酶抗菌材料、
离子交换材料、膜材料、高吸水性材料等； • 通过化学和生物技术，将有可能生产出食品、燃料及多种基本有机合成
• 淀粉是自然界中产量仅次于纤维素的碳水化合物，是由 D-葡萄糖通过α糖苷键组成的多聚糖。
• 未经改性处理的淀粉称为原淀粉，呈颗粒结构有一定大小和形状，水分 含量高，蛋白质少的淀粉颗粒较大。
• 淀粉颗粒具有结晶结构，结晶结构占颗粒体积25% ~ 50%。
Source of the Starch
• 淀粉
Modification of the Cellulose
• 纤维素改性可以使之具有更好的溶解性和加工性。 • 酯化
• 无机酯包括碳酸酯、硝酸酯、磷酸酯等；有机酯包括醋酸酯、磺酸 酯、氨基甲酸酯等。
• 醚化 • 羧甲基纤维素、羟烷基纤维素、甲基纤维素芳基和芳烷基纤维素等。
• 接枝与交联 • 卤化与氧化
漂白、晾干
虾蟹壳
hydrolysis
Chitin: x << y; Chitosan: x > y
• 纤维素的分子间存 在非常强烈的氢键， 使得其具有更高度 的结构有序性，耐 化学腐蚀性和耐溶 剂性。
Source of the Cellulose
• 棉花：是棉属植物种子的表皮毛， 是自然界纯度最高的纤维。
• 木材：是自然界中纤维素最主要 的来源。
• 草类：包括禾本科和竹科等植物 的茎。
Application of the Cellulose
Application of the Cellulose
Application of the Cellulose
• 纤维素通过水解可用于生产微晶纤维素和葡萄糖浆； • 通过接枝共聚等改性可得到具有各种新功能的材料，如抗酶抗菌材料、
离子交换材料、膜材料、高吸水性材料等； • 通过化学和生物技术，将有可能生产出食品、燃料及多种基本有机合成
• 淀粉是自然界中产量仅次于纤维素的碳水化合物，是由 D-葡萄糖通过α糖苷键组成的多聚糖。
• 未经改性处理的淀粉称为原淀粉，呈颗粒结构有一定大小和形状，水分 含量高，蛋白质少的淀粉颗粒较大。
• 淀粉颗粒具有结晶结构，结晶结构占颗粒体积25% ~ 50%。
Source of the Starch
• 淀粉
Modification of the Cellulose
• 纤维素改性可以使之具有更好的溶解性和加工性。 • 酯化
• 无机酯包括碳酸酯、硝酸酯、磷酸酯等；有机酯包括醋酸酯、磺酸 酯、氨基甲酸酯等。
• 醚化 • 羧甲基纤维素、羟烷基纤维素、甲基纤维素芳基和芳烷基纤维素等。
• 接枝与交联 • 卤化与氧化
漂白、晾干
虾蟹壳
hydrolysis
Chitin: x << y; Chitosan: x > y
淀粉的结构与性质 PPT
然产物都为D型)。 ➢ 吡喃: C1、C5成得六元环,称为吡喃环;C1与C4成得五
元环,称为呋喃环。(淀粉以吡喃环存在)。 ➢ α型: C1上得-OH在右边得为α型,反之为β型。
六角平面环状结构:
P8
更清晰表示出各碳原子与基团之间得相对位置。
2、淀粉分子得构成
直链淀粉 α-1、4糖苷键
支链淀粉 α-1、6糖苷键
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。
绪论
一、淀粉资源 商品淀粉分四类:
➢ 普通谷类淀粉(玉米、小麦、高粱与大米); ➢ 块茎(马铃薯)、块根(木薯、葛根与甘薯)与髓(西米)淀粉; ➢ 蜡质淀粉 (蜡质玉米、蜡质高梁与蜡质大米); ➢ 豆类淀粉(绿豆、豌豆与蚕豆)。
说明:每种淀粉有独特布氏曲线,依此查取淀粉糊化参数。
3000 2500 2000
时间(min ) 30 60 90 120 马铃薯淀粉
150
180
淀粉乳浓度8%
黏度(BU )
1500 1000 500
玉米淀粉 木薯淀粉
小麦淀粉
0
50 70 95
95
50
温度(℃ )
图1-14 几种淀粉的黏度曲线
黏度(BU )
目得:获得多项淀粉糊化参数
原理:根据淀粉糊化程度与黏度一一对应关系,通过测 定黏度,推测糊化参数。
设备:布拉班德黏度仪 方法:淀粉悬浮液,从室温以1、5℃／min得速率加热至
95℃,95℃保持30min,同样速率降温至50℃,再保持 30min。以时间(温度)为横坐标,黏度为纵坐标,绘制黏 度曲线图
元环,称为呋喃环。(淀粉以吡喃环存在)。 ➢ α型: C1上得-OH在右边得为α型,反之为β型。
六角平面环状结构:
P8
更清晰表示出各碳原子与基团之间得相对位置。
2、淀粉分子得构成
直链淀粉 α-1、4糖苷键
支链淀粉 α-1、6糖苷键
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。
绪论
一、淀粉资源 商品淀粉分四类:
➢ 普通谷类淀粉(玉米、小麦、高粱与大米); ➢ 块茎(马铃薯)、块根(木薯、葛根与甘薯)与髓(西米)淀粉; ➢ 蜡质淀粉 (蜡质玉米、蜡质高梁与蜡质大米); ➢ 豆类淀粉(绿豆、豌豆与蚕豆)。
说明:每种淀粉有独特布氏曲线,依此查取淀粉糊化参数。
3000 2500 2000
时间(min ) 30 60 90 120 马铃薯淀粉
150
180
淀粉乳浓度8%
黏度(BU )
1500 1000 500
玉米淀粉 木薯淀粉
小麦淀粉
0
50 70 95
95
50
温度(℃ )
图1-14 几种淀粉的黏度曲线
黏度(BU )
目得:获得多项淀粉糊化参数
原理:根据淀粉糊化程度与黏度一一对应关系,通过测 定黏度,推测糊化参数。
设备:布拉班德黏度仪 方法:淀粉悬浮液,从室温以1、5℃／min得速率加热至
95℃,95℃保持30min,同样速率降温至50℃,再保持 30min。以时间(温度)为横坐标,黏度为纵坐标,绘制黏 度曲线图
淀粉生产培训课程课件
淀粉的干燥与包装
干燥
将湿淀粉在适当的温度和湿度下 进行干燥，以便于长期保存。
筛分
通过筛分的方法将干燥后的淀粉 分成不同规格的颗粒。
包装
将筛分后的淀粉进行包装，以便 于运输和销售。
04
淀粉生产的品质控制
淀粉的理化指标
淀粉的粒度
淀粉的粒度大小对淀粉的加工性能和应用性能有重要影响，粒度 越小，淀粉的表面积越大，可提高淀粉的糊化速度和粘度。
要点二
详细描述
淀粉的生产方法有多种，根据淀粉来源的不同可以选择合 适的方法。水解法是利用酸或碱将淀粉水解成葡萄糖，再 经结晶和干燥得到葡萄糖产品；发酵法则是利用微生物将 淀粉发酵转化成乳酸、乙醇等发酵产物；酶解法则是利用 酶催化淀粉水解成葡萄糖。不同的生产方法具有不同的优 缺点，适用于不同来源和用途的淀粉生产。
06
淀粉的应用与市场前景
淀粉的应用领域
食品加工
淀粉是食品加工中常用的原料，用于制作各 种糕点、糖果、饮料等。
纺织印染
淀粉在纺织印染中作为浆料，用于纸张涂布 、布料印花等。
医药行业
淀粉在制药过程中作为填充剂、粘合剂等， 用于制作药物片剂、胶囊等。
其他领域
淀粉还广泛应用于建筑、石油、化妆品等领 域。
要求。
淀粉生产中的废弃物处理
1 2
分类处理
将淀粉生产过程中产生的废弃物进行分类，根据 不同废弃物的性质采取相应的处理措施。
资源化利用
对于可回收利用的废弃物，如废水和废渣等，进 行资源化利用，减少对环境的负担。
3
无害化处理
对于无法回收利用的废弃物，应采取无害化处理 措施，避免对环境和人体健康造成危害。
淀粉的提取
浸泡
淀粉课件
淀粉酶：在糊化初期，淀粉酶使淀粉糊化加速（新米比陈米更易煮烂）
淀粉种类与颗粒大小：小颗粒淀粉的结构较紧密，糊化较难；
温度:提高温度有利于糊化；
糖：高浓度的糖可降低糊化速度；
17
（二）淀粉老化 老化的概念：
经过糊化的α-淀粉在室温或低于室温下放臵
后，会变得不透明甚至凝结而沉淀，这种现象称为
老化（回生）。
28
4、淀粉的水解
（1）酸水解法
只有少数的糖苷键被水解这个过程即为变稀， 也称酸改性或变稀淀粉 改性后其凝胶透明度和强度有所提高，不易老 化。 用途：成膜剂，黏合剂
29
1）以无机酸为催化剂，一般盐酸和硫酸的催化效率较高。
2）不同来源淀粉酸水解难易不同： 马铃薯容易、大米较难；
支链淀粉较直链淀粉易水解；
21
防止淀粉老化，可将糊化后的α-淀粉，在 80℃以下的高温迅速除去水分（水分含量最好达 10%以下）或冷至0 ℃以下迅速脱水。这样淀粉分 子已不可能移动和相互靠近，成为固定的α-淀粉。 α-淀粉加水后，因无胶束结构，水易于浸入而将 淀粉分子包蔽，不需加热，亦易糊化。这就是制 备方便食品，如方便米饭、方便面条、饼干、膨 化食品等的原理。
11
食品工业经常应用到乳化剂与直链淀粉形成络合 物来抗淀粉老化。 各种乳化剂与直链淀粉形成络合物的能力，与乳 化剂链长有关。
目前所用食品乳化剂中，络合效果最好的是分子 蒸馏饱和单甘油酯，其次是硬脂酸乳酸酯。
12
3、淀粉的糊化与老化
（一）淀粉的糊化
糊化的概念 淀粉颗粒具有结晶区和非结晶区交替层的结构，通 过加热提供足够的能量，破坏了结晶胶束区弱的氢键后，
支链淀粉的化学结构示意图
7
支链淀粉呈树枝形分支结构，支链也可呈螺旋， 但螺旋很短。
淀粉天然高分子材料授课PPT
由D-葡萄糖残基通过α-1,4糖苷键连接成的一条长链。
10
直链淀粉的螺旋链结构
直链淀粉是捲曲成螺旋状的葡萄糖长链。每6个 葡萄糖单元组成螺旋的一个螺距，在螺旋内部只 有氢原子，羟基位于螺旋外侧。螺旋结构的内腔 表面呈疏水性。螺旋结构由分子内的氢键维持。 直链淀粉一般也存在微量的支化现象，分支点是 α-(1,6)-D-糖苷键连接，平均每180－320个葡萄糖 单元有一个支链，分支点α-(1,6)-D-糖苷键占总糖 苷键的0.3%-0.5%。
C12H22O11 麦芽糖
C6H12O6 葡萄糖
Natural Polymers: Starch
天然淀粉的来源
• 广泛存在于高等植物的根、块茎、籽粒、髓、果实、 叶子等
• 我国目前所利用的淀粉中 80％：玉米淀粉 14％：木薯淀粉 6％：其他薯类（马铃薯、甘薯） 谷类淀粉（小麦、大米、高梁淀粉） 野生植物淀粉
旋转式粘度法是利用淀粉开始糊化时，体系的粘度也随之上升 来测得糊化温度。用外筒旋转式粘度仪按一定速度 (1.5ºC/min)对淀粉悬浮液进行加热，通过扭矩的变化可以测 定淀粉糊粘度的变化。随着温度升高，淀粉颗粒开始膨胀， 粘度随着上升，粘度快速上升时的温度即为糊化温度。
33
Natural Polymers: Starch
糖苷键 淀粉颗粒具有类似洋葱的环层结构，有的可以看到明显的环纹和轮纹，各环层共同围绕的一点称为粒心或核。
将淀粉颗粒稀释于水中，滴于载波片上，置于偏光显微镜的加热台。
淀粉的糊化性质主要包括：
2、 建筑工业用于制造无灰浆墙壁结构用的石膏板。
1 5、淀粉共混与复合材料
淀粉糊的基本性质包括：
4
amylose : 直链淀粉
测试淀粉糊化的装置示意图
10
直链淀粉的螺旋链结构
直链淀粉是捲曲成螺旋状的葡萄糖长链。每6个 葡萄糖单元组成螺旋的一个螺距，在螺旋内部只 有氢原子，羟基位于螺旋外侧。螺旋结构的内腔 表面呈疏水性。螺旋结构由分子内的氢键维持。 直链淀粉一般也存在微量的支化现象，分支点是 α-(1,6)-D-糖苷键连接，平均每180－320个葡萄糖 单元有一个支链，分支点α-(1,6)-D-糖苷键占总糖 苷键的0.3%-0.5%。
C12H22O11 麦芽糖
C6H12O6 葡萄糖
Natural Polymers: Starch
天然淀粉的来源
• 广泛存在于高等植物的根、块茎、籽粒、髓、果实、 叶子等
• 我国目前所利用的淀粉中 80％：玉米淀粉 14％：木薯淀粉 6％：其他薯类（马铃薯、甘薯） 谷类淀粉（小麦、大米、高梁淀粉） 野生植物淀粉
旋转式粘度法是利用淀粉开始糊化时，体系的粘度也随之上升 来测得糊化温度。用外筒旋转式粘度仪按一定速度 (1.5ºC/min)对淀粉悬浮液进行加热，通过扭矩的变化可以测 定淀粉糊粘度的变化。随着温度升高，淀粉颗粒开始膨胀， 粘度随着上升，粘度快速上升时的温度即为糊化温度。
33
Natural Polymers: Starch
糖苷键 淀粉颗粒具有类似洋葱的环层结构，有的可以看到明显的环纹和轮纹，各环层共同围绕的一点称为粒心或核。
将淀粉颗粒稀释于水中，滴于载波片上，置于偏光显微镜的加热台。
淀粉的糊化性质主要包括：
2、 建筑工业用于制造无灰浆墙壁结构用的石膏板。
1 5、淀粉共混与复合材料
淀粉糊的基本性质包括：
4
amylose : 直链淀粉
测试淀粉糊化的装置示意图
第3章高分子材料简介
3. 聚乙烯的发明（1）
• 19世纪30年代，由于合成氨工业的发展，人们在有机合
成反应中开始广泛采用高压技术。1933年3月，英国帝国
化学公司的福西特和吉布森想让乙烯和苯甲醛在140MPa
的高压和170℃温度下进行反应。但是达到预定时间后，
预定的反应没有发生。当他们打开反应釜清理时，发现器
壁上有一层白色蜡状的固体薄膜，取下分析后发现它是乙
业生产。
高压聚乙烯：典型的自由基加成聚合
4.
汤姆森发明充气轮胎
在过去的几千年间，人们所坐的车使用的一直是木制
轮子，或者再在轮子周围加上金属轮辋。
• 1845年，英国工程师汤姆森在车轮周围套上一个合适的
充气橡胶管，并获得了这项设备的专利，到了1890年，轮
胎被正式用在自行车上，到了1895年，被用在各种老式汽
一片空间。当时国内没有一所高等学校设立高分子专业，更没有
开设任何与高分子科学与工程相关的课程。当时除上海、天津等
地有几家生产“电木”制品（酚醛树脂加木粉热压成型的电器元
件等）和油漆的小型作坊以外，国内没有一家现代意义的高分子
材料生产厂。
• 1954～1955年，国内首批高分子理科专业和工科专业分别在
角质状材料不仅韧性好，还可热塑加工。这是历史
上第一种塑料，称为“赛璐珞”（Celluloid）。
可用作乒乓球、眼镜架、梳子、衣领、指甲油
等。1884年柯达公司用它生产胶卷、但这种电影胶
片放映时常摩擦而燃烧。
夏尔多内伯爵（1884年）发明人造丝
但极易燃烧，纺织厂的工人们似
乎很不喜欢他们的岳母大人，把
发现了定向聚合，
并研制出相应的
催化剂
Ziegler （德）:
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
淀粉的化学结构与性质
• 淀粉是由直链结构和支链结构的淀粉组成。 amylose : 直链淀粉 amylopectin : 支链淀粉
9
Natural Polymers: Starch
（1）直链淀粉amylose
由D-葡萄糖残基通过α-1,4糖苷键连接成的一条长链。
10
直链淀粉的螺旋链结构
直链淀粉是捲曲成螺旋状的葡萄糖长链。每6个 葡萄糖单元组成螺旋的一个螺距，在螺旋内部只 有氢原子，羟基位于螺旋外侧。螺旋结构的内腔 表面呈疏水性。螺旋结构由分子内的氢键维持。 直链淀粉一般也存在微量的支化现象，分支点是 α-(1,6)-D-糖苷键连接，平均每180－320个葡萄糖 单元有一个支链，分支点α-(1,6)-D-糖苷键占总糖 苷键的0.3%-0.5%。
直链淀粉的主要性质
• 聚合度为1000~4000，分子量为160,000~600,000 • 易溶于温水，水溶液黏度较小，溶液不稳定，静置
后可析出沉淀 • 遇碘变蓝
13
Natural Polymers: Starch
（2）支链淀粉amylopectin
14
Natural Polymers: Starch
20
玉米淀粉
马铃薯淀粉
小麦淀粉
豌豆淀粉
Corn starch
Potato starch
X-射线衍射和偏光显微镜观察表明： 淀粉颗粒内部具有结晶结构。并且结晶结构占颗粒体 积的25~50％。
• 偏光显微镜: 呈现“十”字消光图样。
Potato Starch Under Polarized Light PLM Corn Starch Under Polarized Light PLM
支链淀粉是有数千个D-葡萄糖残基中一部分通过α-1,4糖 苷键连接成的一条长链为主链，再通过α-1,6糖苷键与由 20~25个D-葡萄糖残基构成的短链相连形成支链，支链上 每隔6~7个D-葡萄糖残基形成分支、呈树状分支结构。主 链、支链均呈螺旋状，各自均为长短不一的小直链。
直链淀粉的相对分子质量一般为105~106，流体流体力学 半径为7~22nm。支链淀粉的相对分子质量为107~109，但 流体力学半径仅为21~75nm，呈现高密度线团构象。
• 我国目前所利用的淀粉中 80％：玉米淀粉 14％：木薯淀粉 6％：其他薯类（马铃薯、甘薯） 谷类淀粉（小麦、大米、高梁淀粉） 野生植物淀粉
4
木薯cassava
Natural Polymers: Starch
淀粉的结构与性质
• 淀粉的化学结构与性质(直链淀粉与支链淀粉) • 淀粉的颗粒结构 • 淀粉的物理性状
Natural Polymers: Starch
第3章-淀粉--天然高分子材料
Natural Polymers: Starch
淀粉的基本特性
• 是由许多葡萄糖分子脱水聚合而成的一种高分子碳水 化合物(carbohydrates)，分子式为(C6H10O5)n。
• 广泛存在于植物的茎、块根和种子中。 • 为无色无味的颗粒，无还原性，不溶于一般有机溶剂。 • 各种淀粉的n值相差较大，其从大到小的顺序为
15
Natural Polymers: Starch
支链淀粉遇碘的显色反应：红紫色
直链在40个D-葡萄糖残基以上者与碘变蓝，以下者 则变红棕或黄色。糯米淀粉中支链淀粉占70~80％ ，30~20％为直链淀粉，碘钻入长短不一的螺旋卷 曲管内显出不同颜色，支链淀粉遇碘变紫色正是兰 、红混合色。
16
Natural Polymers: Starch
不同品种淀粉的直链淀粉含量
淀粉来源
玉米 黏玉米 高直链淀粉玉米 高梁 黏高梁 稻米
直链淀粉 淀粉来源 含量 wt％
27 糯米 0 小麦 >70 马铃薯 27 木薯 0 甘薯 19
直链淀粉 含量 wt％
0 27 20 17 18
18
Natural Polymers: Starch
淀粉的颗粒结构与物理性状
Natural Polymers: Starch
A-、B-和Vh-型淀粉的X射线衍射图谱
24
Natural Polymers: Starch
25
Natural Polymers: Starch
Schematic view of the structure of a starch granule, with alternating amorphous and semi-crystalline zones constituting the growth rings
6
Natural Polymers: Starch
葡萄糖的合成反应
6CO2+6H2O
日光 叶绿素
C6H12O6+6O2
葡萄糖的分子结构式
7
Natural Polymers: Starch
形成糖苷反应
1
4
H2O α—葡萄糖
糖苷键
CC O
糖苷
麦芽糖【葡萄糖-α（1→4）葡萄糖苷】
8
Natural Polymers: Starch
马铃薯>甘薯>木薯>玉米>小麦>绿豆。
2
• 淀粉在酸作用下加热逐步水解生成糊精、麦芽糖及异 麦芽糖、葡萄糖。
(C6H10O5)n 淀粉
(C6H10O5)m 糊精
பைடு நூலகம்
C12H22O11 麦芽糖
C6H12O6 葡萄糖
Natural Polymers: Starch
天然淀粉的来源
• 广泛存在于高等植物的根、块茎、籽粒、髓、果实、 叶子等
• 不同的淀粉品种，呈现不同的颗粒形状和颗粒尺寸
淀粉粒形
淀粉粒径 （m）
平均粒径 （m）
玉米 多面形， 单粒 6－21
16
马铃薯 卵形，单粒
甘薯
多面形， 有复粒
小麦
大米
凸镜形，单粒 多面形，复粒
5－100
2－40
5－40
2－8
50
18
20
4
19
Natural Polymers: Starch
不同的植物储藏的淀粉颗粒有不同的形式。
Natural Polymers: Starch
直链淀粉遇碘的显色反应：深蓝色
螺旋管状内径恰可允许碘分子进入。直链淀粉遇碘时 ，碘分子便钻入管内呈链状排列，会吸引很多自由电 子，由于分子间作用力形成复合物改变了原来碘的颜 色而变蓝。加热至沸时淀粉的螺旋结构完全破坏，蓝 色便消失。
12
Natural Polymers: Starch
支链淀粉的主要特性
• 聚合度为1,000~3,000,000 • 支链淀粉平均聚合度高达100万以上，相对分子质
量在2亿以上，是天然高分子化合物中相对分子质 量最大的。 • 难溶于水，只有在加热条件下，才能溶于水，形成 粘滞糊精 • 遇碘变成红紫色
17
Natural Polymers: Starch
• 淀粉是由直链结构和支链结构的淀粉组成。 amylose : 直链淀粉 amylopectin : 支链淀粉
9
Natural Polymers: Starch
（1）直链淀粉amylose
由D-葡萄糖残基通过α-1,4糖苷键连接成的一条长链。
10
直链淀粉的螺旋链结构
直链淀粉是捲曲成螺旋状的葡萄糖长链。每6个 葡萄糖单元组成螺旋的一个螺距，在螺旋内部只 有氢原子，羟基位于螺旋外侧。螺旋结构的内腔 表面呈疏水性。螺旋结构由分子内的氢键维持。 直链淀粉一般也存在微量的支化现象，分支点是 α-(1,6)-D-糖苷键连接，平均每180－320个葡萄糖 单元有一个支链，分支点α-(1,6)-D-糖苷键占总糖 苷键的0.3%-0.5%。
直链淀粉的主要性质
• 聚合度为1000~4000，分子量为160,000~600,000 • 易溶于温水，水溶液黏度较小，溶液不稳定，静置
后可析出沉淀 • 遇碘变蓝
13
Natural Polymers: Starch
（2）支链淀粉amylopectin
14
Natural Polymers: Starch
20
玉米淀粉
马铃薯淀粉
小麦淀粉
豌豆淀粉
Corn starch
Potato starch
X-射线衍射和偏光显微镜观察表明： 淀粉颗粒内部具有结晶结构。并且结晶结构占颗粒体 积的25~50％。
• 偏光显微镜: 呈现“十”字消光图样。
Potato Starch Under Polarized Light PLM Corn Starch Under Polarized Light PLM
支链淀粉是有数千个D-葡萄糖残基中一部分通过α-1,4糖 苷键连接成的一条长链为主链，再通过α-1,6糖苷键与由 20~25个D-葡萄糖残基构成的短链相连形成支链，支链上 每隔6~7个D-葡萄糖残基形成分支、呈树状分支结构。主 链、支链均呈螺旋状，各自均为长短不一的小直链。
直链淀粉的相对分子质量一般为105~106，流体流体力学 半径为7~22nm。支链淀粉的相对分子质量为107~109，但 流体力学半径仅为21~75nm，呈现高密度线团构象。
• 我国目前所利用的淀粉中 80％：玉米淀粉 14％：木薯淀粉 6％：其他薯类（马铃薯、甘薯） 谷类淀粉（小麦、大米、高梁淀粉） 野生植物淀粉
4
木薯cassava
Natural Polymers: Starch
淀粉的结构与性质
• 淀粉的化学结构与性质(直链淀粉与支链淀粉) • 淀粉的颗粒结构 • 淀粉的物理性状
Natural Polymers: Starch
第3章-淀粉--天然高分子材料
Natural Polymers: Starch
淀粉的基本特性
• 是由许多葡萄糖分子脱水聚合而成的一种高分子碳水 化合物(carbohydrates)，分子式为(C6H10O5)n。
• 广泛存在于植物的茎、块根和种子中。 • 为无色无味的颗粒，无还原性，不溶于一般有机溶剂。 • 各种淀粉的n值相差较大，其从大到小的顺序为
15
Natural Polymers: Starch
支链淀粉遇碘的显色反应：红紫色
直链在40个D-葡萄糖残基以上者与碘变蓝，以下者 则变红棕或黄色。糯米淀粉中支链淀粉占70~80％ ，30~20％为直链淀粉，碘钻入长短不一的螺旋卷 曲管内显出不同颜色，支链淀粉遇碘变紫色正是兰 、红混合色。
16
Natural Polymers: Starch
不同品种淀粉的直链淀粉含量
淀粉来源
玉米 黏玉米 高直链淀粉玉米 高梁 黏高梁 稻米
直链淀粉 淀粉来源 含量 wt％
27 糯米 0 小麦 >70 马铃薯 27 木薯 0 甘薯 19
直链淀粉 含量 wt％
0 27 20 17 18
18
Natural Polymers: Starch
淀粉的颗粒结构与物理性状
Natural Polymers: Starch
A-、B-和Vh-型淀粉的X射线衍射图谱
24
Natural Polymers: Starch
25
Natural Polymers: Starch
Schematic view of the structure of a starch granule, with alternating amorphous and semi-crystalline zones constituting the growth rings
6
Natural Polymers: Starch
葡萄糖的合成反应
6CO2+6H2O
日光 叶绿素
C6H12O6+6O2
葡萄糖的分子结构式
7
Natural Polymers: Starch
形成糖苷反应
1
4
H2O α—葡萄糖
糖苷键
CC O
糖苷
麦芽糖【葡萄糖-α（1→4）葡萄糖苷】
8
Natural Polymers: Starch
马铃薯>甘薯>木薯>玉米>小麦>绿豆。
2
• 淀粉在酸作用下加热逐步水解生成糊精、麦芽糖及异 麦芽糖、葡萄糖。
(C6H10O5)n 淀粉
(C6H10O5)m 糊精
பைடு நூலகம்
C12H22O11 麦芽糖
C6H12O6 葡萄糖
Natural Polymers: Starch
天然淀粉的来源
• 广泛存在于高等植物的根、块茎、籽粒、髓、果实、 叶子等
• 不同的淀粉品种，呈现不同的颗粒形状和颗粒尺寸
淀粉粒形
淀粉粒径 （m）
平均粒径 （m）
玉米 多面形， 单粒 6－21
16
马铃薯 卵形，单粒
甘薯
多面形， 有复粒
小麦
大米
凸镜形，单粒 多面形，复粒
5－100
2－40
5－40
2－8
50
18
20
4
19
Natural Polymers: Starch
不同的植物储藏的淀粉颗粒有不同的形式。
Natural Polymers: Starch
直链淀粉遇碘的显色反应：深蓝色
螺旋管状内径恰可允许碘分子进入。直链淀粉遇碘时 ，碘分子便钻入管内呈链状排列，会吸引很多自由电 子，由于分子间作用力形成复合物改变了原来碘的颜 色而变蓝。加热至沸时淀粉的螺旋结构完全破坏，蓝 色便消失。
12
Natural Polymers: Starch
支链淀粉的主要特性
• 聚合度为1,000~3,000,000 • 支链淀粉平均聚合度高达100万以上，相对分子质
量在2亿以上，是天然高分子化合物中相对分子质 量最大的。 • 难溶于水，只有在加热条件下，才能溶于水，形成 粘滞糊精 • 遇碘变成红紫色
17
Natural Polymers: Starch