淀粉糊化的過程及影響因素

1、 欄目主持人:環(huán)層結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)。(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(gòu)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(nèi)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(gòu)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(gòu)造淀粉顆粒的晶體構(gòu)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(zhì)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(jié)構(gòu)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(chǎn)品中的水分高于平衡水分,則產(chǎn)品中的水分向空氣中轉(zhuǎn)移;如果產(chǎn)品中的水分低于平衡水分,則產(chǎn)品吸收空氣中的水分。所以,在一定的水分含量以下時產(chǎn)品可以安全貯藏而不會變質(zhì),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(zhì)是,在加熱的作用下結(jié)晶或非結(jié)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(jié)構(gòu)完全被破壞。日常生活中人們經(jīng)常用面粉加熱后作成糨糊就是利用淀粉糊化的性質(zhì)。淀粉顆粒的形狀和顆粒內(nèi)部淀粉分子間結(jié)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(jīng)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(jié)晶結(jié)構(gòu)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(zhì)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(nóng)產(chǎn)品加工2009·2農(nóng)產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(zhì)。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(nèi)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(zhì)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(nèi)部并與其爭奪氫鍵,熱水分子的能量超過了淀粉分子間結(jié)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(jié)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(jié)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(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密,糊化溫度比大顆粒高;直鏈淀粉分子間結(jié)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(zhì),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(zhì)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。化學因素,淀粉經(jīng)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(zhì)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