淀粉结构及相关性质综述

同一种来源淀粉粒也有差异。如马铃薯淀粉颗粒大的为卵形，小的为圆形。
不同来源的淀粉颗粒大小相差很大，一般以颗粒的长轴的长度表示淀粉粒的大小，介于2~120µm之间。商业淀粉中一般以马铃薯淀粉颗粒为最大〔15~120µm〕，大米淀粉颗粒最小〔2~10µm〕。另外，同一种淀粉其大小也不一样。
淀粉颗粒的形状、大小常常受种子生长条件、成熟度、直链淀粉含量与胚乳结构等影响。如马铃薯在温暖多雨条件下生长，其淀粉颗粒小于在枯燥条件下生长的淀粉颗粒。
当淀粉颗粒充分膨胀压碎或受热枯燥时晶体结构即行消退分子排列变成无定形就打量不到偏光十淀粉颗粒的结晶形态淀粉颗粒不是一种淀粉分子而是由许多直链和支链淀粉分子构成的聚合体这种聚合体不是无规律的它是由两局部组成即有序的结晶区和无序的无定形区非结晶区晶区的构造可通过x射线衍射确定从而分辨出三种晶体结构即a型热稳定性较好b型c型
〔2〕不同来源的淀粉，直链淀粉含量不同。一般和谷类淀粉中直链淀粉的含量约为25%；薯类约为20%；豆类约为30%~35%；糯性粮食淀粉如此几乎为零，只含支链淀粉。
〔3〕同一种粮食中，直链淀粉的含量与类型、品种和成熟度有关。籼米的直链淀粉含量一般比粳米高；成熟的玉米为28%左右，未成熟的只有5%~7%.
〔4〕直链淀粉含量与颗粒大小有关。
淀粉在胚乳细胞中以颗粒状存在，故可称为淀粉粒。不同来源的淀粉粒其形状、大小和构造各不一样，可借助显微镜鉴别其来源和种类。
不同种类的淀粉粒具有各自特殊的形状，一般淀粉粒的形状为圆形〔或球形〕、卵形〔或椭圆形〕和多角形〔或不规如此形〕，这取决于淀粉的来源。如小麦、黑麦、粉质玉米淀粉颗粒为圆形，马铃薯和木薯为卵形，大米和燕麦为多角形。
老化后的直链淀粉非常稳定，就是加热加压也很难使它再溶解。如果有支链淀粉分子混合在一起，如此仍然有加热恢复成糊的可能。上升后的米饭面包等不容易被酶消化吸收。
不同来源的淀粉其支链淀粉的聚合度不同，平均链长、内练与外链的平均长度也不同。
磷酸与支链淀粉分子中葡萄糖单位的C6碳原子呈酯化结合存在，磷酸65%在A链和B链的外部链存在，35%在B链的内部链存在。这种结合不易被酸分解，在酸水解淀粉的产物中发现有葡萄糖﹣6﹣磷酸酯。〔马铃薯淀粉含磷量最高〕
〔1〕直链淀粉与碘生成纯蓝色，支链淀粉与碘作用依其分支与聚合度不同，生成紫-红-棕色〔聚合度由大到小〕。
〔6〕急性高分子有机化合物。如尿素等在室温下或低温下，促进糊化。
〔7〕脂类的影响。脂肪酸与直链淀粉能形成螺旋包合物，抑制糊化与膨润。
〔8〕化学变性的影响。一般氧化、离子化使淀粉的糊化温度降低，而酸改性、交联、醚化、酯化使淀粉的糊化温度升高。
还有一些因素如外表活性剂、淀粉颗粒形成时的环境因素、以与其他物理的和化学的处理都影响淀粉的糊化。
小麦淀粉颗粒有大小之分，大的称为A淀粉，尺寸为5~30µm，占颗粒总数的65%；小的称为B淀粉，尺寸5µm以下，占35%。
2.2.1淀粉颗粒的轮纹结构〔环层结构〕
在显微镜下，可以看到有些淀粉颗粒呈现假如干细纹，称轮纹结构。轮纹结构是淀粉内部密度不同的表现，白天光合作用强，转移到胚乳细胞中的葡萄糖多，合成的淀粉密度大，夜间如此较小，昼夜相间便造成轮纹结构。但马铃薯在一定条件下连续照射培养，仍有环层结构，这对上述说法提出质疑。所以轮纹结构形成的真正原因，目前还不能做出适当说明。
淀粉颗粒由许多微晶束构成，这些微晶束排列成放射状，垂直于颗粒外表，构成一个同心环状结构。结晶性的微胶束之间由非结晶的的无定形区分隔，结晶区经过一个弱结晶区的过度，转变为非结晶区，这是一个逐渐转变的过程。
天然淀粉中含有相当高得水分，但淀粉仍呈粉状，是因为淀粉分子中存在的羟基与水分子相互作用形成氢键的缘故。
淀粉颗粒不溶于冷水，但将枯燥的天然淀粉置于冷水中，它们会吸水，并经历一个有限的可逆润胀。此时，水分子进入淀粉颗粒的非结晶局部，与游离的亲水基相结合，淀粉颗粒慢慢吸收少量水分，产生极限的膨胀，淀粉颗粒保持原有的特征与晶体的双折射。假如在冷水中不加以搅拌，淀粉颗粒因密度大而沉淀，将其别离枯燥仍可恢复成原来的淀粉颗粒。
一．淀粉的结构与物理化学性质
1.淀粉的分子结构
淀粉是葡萄糖的高聚体，在餐饮业又称芡粉，通式是(C6H10O5)n，水解到二糖阶段为麦芽糖，化学式是〔C12H22O11〕，完全水解后得到葡萄糖，化学式是〔C6H12O6〕。淀粉颗粒含有微量的非碳水化合物，如蛋白质、脂肪、无机盐等，其中除脂肪酸被直链淀粉分子吸附，磷酸与支链淀粉分子呈酯化结合之外，其他物质都是混杂在一起。淀粉分子是由许多α―D―吡喃葡萄糖基单元通过糖苷键连接而成的高分子化合物。淀粉的根本组成单位是α―D―吡喃葡萄糖〔稳定的椅式构象〕。淀粉有直链淀粉和支链淀粉之分，另外在许多淀粉中还存在第三种成分，即中间级分---轻度支化的直链淀粉。
〔1〕淀粉颗粒晶体结构的影响。一般来说分子间的缔合程度大，分子排列严密，那么拆散分子间的聚合、拆开微晶束就要消耗更多的能量这样的淀粉颗粒就不容易糊化。一般较小的淀粉颗粒因内部结构比拟严密，所以糊化温度比大粒较高。直链淀粉分子间的结合力较强，含直链淀粉高的难于糊化。
〔2〕水分的影响。淀粉颗粒水分低于30%时，对其加热，淀粉颗粒不会糊化，少量微晶熔融，这个过程与糊化相比是较慢的，淀粉颗粒的膨胀是有限的，双折射性只是降低，不是消失，这种淀粉的湿热处理称淀粉的韧化。天然淀粉的韧化，将导致糊化温度升高，糊化温程缩短。
淀粉品种
轮纹
粒心
单复粒
整齐度
马铃薯
明显，螺壳形
偏心明显
单粒多，复粒也有
不太整齐
甘薯
不清楚
明显，裂纹呈星状或放射状或不规如此的十字形
单粒
不整齐
玉米
比拟清楚
中间，呈星状环纹
单粒
整齐
小麦
不清楚
中间可以看出
单粒多，复粒少
有大、小粒，少数有中粒
大米
不清楚
放大400倍中央可看出
复粒
整齐
（1）双折射性与偏光十字
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1%的淀粉乳，在偏光显微镜下观察，呈现黑色的十字，将颗粒分为四个白色的区域，称为偏光十字或马其他十字。这是淀粉粒为球晶体的重要标志。十字的交叉点位于粒心，可用来对粒心定位。
淀粉结构与相关性质综述
摘要：淀粉是高等植物中常见的组分，是碳水化合物储藏的主要形式。淀粉在生活、生产中都具有广泛应用，淀粉的深层研究对人们的生活和新产品的研制都有重要意义。本文介绍了淀粉的相关知识，包括淀粉的结构与性质、阳离子淀粉、淀粉酶与淀粉的酸解等，并对淀粉的开展进展了展望。
关键词：结构性质阳离子淀粉酸解淀粉酶
谷类淀粉中含有少量脂肪酸，它们也可以和直链淀粉分子结合生成螺旋包合物，但会引起一系列不利影响。〔玉米、小麦含量较多，薯类含量少。〕
支链淀粉是一种高度分支的大分子，主链上分出支链，各葡萄糖单位之间以α﹣1,4糖苷键构成它的主链，支链通过α﹣1,6糖苷键与主链相连，分支点的α﹣1,6糖苷键占总糖苷键的4%~5%。支链淀粉含有复原端的为C链〔主链〕，C链具有很多侧链，称为B链〔内链〕，B链又具有侧链，与其他的B链或A链相连，A链〔外链〕没有侧链。
〔3〕碱的影响。淀粉在强碱作用下，室温下可糊化。〔煮稀饭加碱〕
〔4〕盐类的影响。某些盐如硫氰酸钾、水杨酸钠、碘化钾、硝酸铵、氯化钙等浓溶液在室温下促进淀粉糊化；硫酸盐、偏磷酸盐如此能抑制糊化。
〔5〕糖类。有些糖类可抑制小麦淀粉颗粒溶胀，糊化温度随糖浓度加大而增高。对糊化温度的影响：蔗糖>D-葡萄糖>D-果糖。
当淀粉颗粒充分膨胀、压碎或受热枯燥时，晶体结构即行消失，分子排列变成无定形，就观察不到偏光十字了。
（2）淀粉颗粒的结晶形态
淀粉颗粒不是一种淀粉分子，而是由许多直链和支链淀粉分子构成的聚合体，这种聚合体不是无规律的，它是由两局部组成，即有序的结晶区和无序的无定形区〔非结晶区〕。结晶区的构造可通过Χ射线衍射确定，从而分辨出三种晶体结构，即A型〔热稳定性较好〕、B型、C型。其中A型多为禾谷类淀粉；B型多为马铃薯等块茎淀粉、高直链玉米和上升淀粉；C型多为竹芋、甘薯等快根、某些豆类淀粉。
此外，淀粉与脂类物质形成的复合物如此为E型，直链淀粉同各种有机极性分子形成的复合物为V型，叠加在A型或B型上。
淀粉颗粒中水分参与结晶结构。枯燥淀粉时，随水分含量的降低，Χ射线衍图样线条的明显程度降低，再将枯燥淀粉于空气中吸收水分，图样线条的明显程度恢复。
结晶态局部占整个颗粒的百分比，称为结晶化度。淀粉结晶局部不是依靠线状的直链淀粉分子，而主要是支链淀粉分子，淀粉颗粒的结晶局部主要来自支链淀粉分子的非复原性末端附近〔N端〕。直链淀粉在颗粒中难结晶，是因为其分子线状过长，聚合度在10~20之间的短பைடு நூலகம்链就能很好结晶。因此可认为，支链淀粉容易结晶是因为其分子每个末端基的聚合度小的适宜，能够符合形成结晶的条件。
〔3〕高温阶段：淀粉糊化后，继续加热，膨胀到极限的淀粉粒开始破碎支解。分子间作用力变弱，淀粉粒全部失去原形，微晶束解体，变成碎片，最后只剩下一个环层，最终淀粉全部溶解，形成胶状分散物，黏度升至最高。
淀粉粘度测定原理：转子在淀粉糊中转动，由于淀粉糊的阻力产生扭矩，形成的扭矩通过指针指示出来。多采用布拉班德连续粘度计测的黏度曲线。
3.3淀粉的上升〔老化或凝沉〕
淀粉稀溶液或淀粉糊在低温下静置一定的时间，浑浊度增加，溶解度减少，在稀溶液中会有沉淀析出，如果冷却速度快，特别是高浓度的淀粉糊，就会变成凝胶体，这种现象称为淀粉的上升，或称为老化、凝沉。这种淀粉称为上升淀粉〔或称为β-淀粉〕。
上升的本质是糊化的淀粉分子在温度降低时由于分子运动减慢，此时直链淀粉分子和支链淀粉分子的分支趋向于平形排列，互相靠拢，彼此以氢键结合，重新组成混合微晶束。这种情况和原来的生淀粉结构颇类似，但不再呈放射状排列，而是种零乱的组合。
淀粉颗粒水分低于10%是看不到环层结构，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的碘化钾溶液慢慢作用后，会表现出环层结构。