淀粉糊化的過程及影響因素

1、 欄目主持人:環(huán)層結構,有時需要用熱水處理或冷水長期浸泡,或用稀薄的鉻酸溶液或碘化鉀溶液慢慢作用后,會表現(xiàn)出來環(huán)層結構。(2粒心或核各環(huán)層共同圍繞的一點稱為粒心或核。粒心位于中央,為同心環(huán)紋,如禾谷類淀粉。粒心偏于一端,為偏心環(huán)紋,如馬鈴薯淀粉。粒心位置和顯著程度依淀粉種類而異。由于粒心部分含水較多,比較柔軟,故在加熱干燥時常常造成裂紋,根據(jù)裂紋的形態(tài),也可以辨別淀粉粒的來源和種類,如玉米淀粉粒為星狀裂紋,甘薯淀粉粒為星狀、放射狀或不規(guī)則的十字裂紋。淀粉粒依其本身構造(如粒心的數(shù)目和環(huán)層的排列的不同又可分為單粒、復粒、半復粒三種。單粒只有一個粒心,如玉米和小麥淀粉粒。復粒由幾個單粒組成,具有幾

2、個粒心。盡管每個單?？赡茉瓉矶际嵌嘟切?但在復粒的外圍,仍然顯出統(tǒng)一的輪廓,如大米和燕麥的淀粉粒。半復粒的內部有兩個單粒,各有各的粒心和環(huán)層,但是最外圍的幾個環(huán)輪則是共同的,因而構成的是一個整粒。在同一個細胞中,所有的淀粉粒,可以全為單粒,也可以同時存在幾種不同的類型。例如燕麥淀粉粒,除大多數(shù)為復粒外,也夾有單粒。小麥淀粉粒,除大多數(shù)為單粒外,也有復粒。馬鈴薯淀粉粒除單粒外,有時也形成復粒和半復粒。(3淀粉顆粒的晶體構造淀粉顆粒的晶體構造有雙折射性及偏光十字兩種。雙折射性及偏光十字。雙折射性是由于淀粉粒的高度有序性(方向性所引起的,高度有序的物質都有雙折射性。淀粉粒配成1%的淀粉乳,在偏光顯微

3、鏡下觀察,呈現(xiàn)黑色的十字,將顆粒分成4個白色的區(qū)域,稱為偏光十字或馬耳他十字。這是淀粉粒為球晶體的重要標志。十字的交叉點位于粒心,因此可以幫助粒心的定位。不同品種淀粉粒的偏光十字的位置、形狀和明顯程度不同,依此可鑒別淀粉品種,如馬鈴薯淀粉的偏光十字最明顯,玉米、高粱和木薯淀粉明顯程度稍遜,小麥淀粉偏光十字最不明顯。3.淀粉顆粒的持水能力因為淀粉顆粒中有很多暴露的羥基,所以淀粉具有較強的持水能力。淀粉的持水能力與淀粉顆粒的大小、結構的緊密程度以及環(huán)境的相對濕度有關。一般情況下,玉米淀粉的含水量約為12%、馬鈴薯和甘薯淀粉的含水量均為20%左右。在一定溫度和相對濕度條件下,淀粉的持水性會達到一個平

4、衡狀態(tài),此時的水分含量稱作平衡水分。如果產品中的水分高于平衡水分,則產品中的水分向空氣中轉移;如果產品中的水分低于平衡水分,則產品吸收空氣中的水分。所以,在一定的水分含量以下時產品可以安全貯藏而不會變質,此時的水分含量又稱為安全水分。淀粉在水中是不溶解的,在不斷攪拌的情況下,可形成均一的懸浮液,如果將淀粉懸浮液加熱到一定溫度,淀粉乳液的黏度會逐漸增大,形成具有很大黏性的淀粉糊,這種現(xiàn)象就是淀粉的糊化。黏度開始增加的溫度叫做糊化溫度。淀粉糊化的實質是,在加熱的作用下結晶或非結晶的淀粉分子間的氫鍵締合被破壞,淀粉分子由緊密的有序排列變成散亂的無序排列,這時的淀粉稱糊化淀粉,也稱-淀粉,它是容易分散

5、于冷水的無定形粉末,晶體結構完全被破壞。日常生活中人們經常用面粉加熱后作成糨糊就是利用淀粉糊化的性質。淀粉顆粒的形狀和顆粒內部淀粉分子間結合的緊密程度決定了淀粉糊化的難易,即糊化溫度的高低。顆粒形狀為卵形和圓形的淀粉比多角形的淀粉容易糊化,直鏈淀粉含量低的比直鏈淀粉含量高的淀粉容易糊化。1.淀粉糊化的過程淀粉的糊化不是一步完成的,經過觀察,整個糊化過程可以分成3個階段。第一階段,暴露在淀粉顆粒外部的羥基或顆?？障吨械牧u基與溶液中的水分子通過氫鍵作用,使得淀粉吸收有限的水分,淀粉顆粒的體積只發(fā)生有限的膨脹,而淀粉懸浮液的黏度并沒有任何的變化,水分子只是進入了無定形區(qū),而結晶結構沒有受到影響,因為

6、偏光顯微鏡下仍能看到偏光十字,整個淀粉顆粒的外形和性質與原來沒有區(qū)別。此時若是將水分子在溫和的條件(較低的溫度下去除,則可得到原來的淀粉。第二階段,當給淀粉懸浮液加熱到前面所述的糊化溫度時,淀粉顆粒迅速應用推廣Yingyong Tuiguang段軍義18農產品加工2009·2農產品加工Tel:0351-*E-mail:ncpjg 2009·2吸水膨脹,體積突然增加,懸浮液的黏度迅速上升,成為淀粉糊。淀粉顆粒的偏光十字逐漸消失,淀粉顆粒的晶體結構被破壞。此時若將懸浮液冷卻、干燥,淀粉顆粒也不能恢復到原來的形狀和性質。第三階段,隨著溫度進一步升高,更多的水分子進入淀粉晶體內部,

7、同時更多的淀粉分子被瀝濾出來,淀粉顆粒成為無定形的空囊,體積繼續(xù)增大至原來的50倍100倍,黏度也進一步提高。如果溫度上升到足夠高,淀粉顆粒會完全溶解。淀粉糊化的本質是給淀粉水懸浮液加熱時,體系中的水分子獲得了足夠的熱運動能力進入淀粉分子內部并與其爭奪氫鍵,熱水分子的能量超過了淀粉分子間結合的氫鍵的鍵能時,氫鍵受到破壞,使淀粉分子微晶束由原來的緊密結合狀態(tài)變成疏松狀態(tài),淀粉分子充分伸展,淀粉糊體系混亂度增加,淀粉分子失去了平行排列取向的可能,淀粉分子上的氫鍵與水分子發(fā)生了高度的水化作用。2.影響糊化的各種因素(1顆粒大小與直鏈淀粉含量破壞分子間的氫鍵需要外能,分子間結合力大,排列緊密者,拆開微

8、晶束所需的外能就大,因此糊化溫度就高。由此可見,不同種類的淀粉,其糊化溫度不會相同。一般來說,小顆粒淀粉內部結構緊密,糊化溫度比大顆粒高;直鏈淀粉分子間結合力較強,因此直鏈淀粉含量高的淀粉比直鏈淀粉含量低的淀粉難糊化。因此,可從糊化溫度上初步鑒別淀粉的種類。(2使糊化溫度下降的外界因素電解質,可破壞分子間氫鍵,因而促進淀粉的糊化。不同陰離子促進糊化的順序是OH ->水楊酸根>CNS ->I ->Br ->NO 3->Cl ->酒石酸根>檸檬酸根>SO 42-,陽離子促進糊化的順序是Li +>Na +>K +>NH 4+&g

9、t;Mg 2+。如大部分淀粉在稀堿(NaOH 和濃鹽溶液中(如水楊酸鈉、NH 4CNS 、CaCl 2可常溫糊化,但在1mol/L 硫酸鎂溶液中,加熱至100,仍保持其雙折射性。非質子有機溶劑,鹽酸胍、脲等在室溫或低溫下可破壞分子氫鍵促進淀粉糊化。物理因素,如強烈研磨、擠壓蒸煮、射線等物理因素也能使淀粉的糊化溫度下降?；瘜W因素,淀粉經酯化、醚化等化學變性處理,在淀粉分子上引入親水性基團,使淀粉糊化溫度下降。(3使糊化溫度升高的外界因素糖類、鹽類,能破壞淀粉粒表面的水化膜,降低水分活度,使糊化溫度升高。脂類,直鏈淀粉與硬脂酸形成復合物,加熱至100不會被破壞,所以谷類淀粉(含有脂質多不如馬鈴薯易糊化,如果脫脂,則糊化溫度降低34。親水性高分子(膠體,如明膠、干酪素和C