淀粉与α

2021年2月26日发(作者：血精是怎么回事)

淀粉与α
-
淀粉

(
福建省水产饲料研究会

陈启发
)

淀粉或
α
-
淀粉是渔用配合饲料安全、经济的粘合剂和能源物料，且占原料比率高，仅
次于鱼粉，对配合饲料质量的影响较大，掌握其基本常识，对于加工
α
-
淀粉
(
或变性淀粉
)
，
膨化颗粒饲料或配制粉状渔用配合饲料等均有裨益。
1.
淀粉的简明结构与物性

从生物化学知识明了，淀粉是由
α
-D
六环葡萄糖组成，以糖苷键将其连成多聚长链的
均一多糖。分为两大类：一类为 直链淀粉
(
Ａ
ｍ
ｙ
ｌ
ｏ
ｓ
ｅ
)< br>，仅由
D-
葡萄糖单位以
α
-1
，
4-
糖苷
键连接并成卷曲、呈螺旋形的线状大分子，形成每个环有
6
～
8
个葡 萄糖基。碘分子极易进
入螺旋环内部，形成蓝色的络合物。若加热至
70
℃，蓝色消失 ；冷却后蓝色重现。另一类
是支链淀粉
(
Ａ
ｍ
ｙ
ｌ
ｏ
ｐ
ｅ
ｃ
ｔ
ｉ
ｎ
)
，是一种分枝很多的高 分子多糖，分子比直链淀粉大，分子
量在
20
万道尔顿以上，
相当于
1300
个以上的葡萄糖单位组成。
整个分子由很多较短的
α
-1
，
4-
糖苷键连接的直链，再以
α
-
１，６
-
糖苷键 为分枝点，相连接成高度分枝状的大分子。其
分子中
90%
为
α
-< br>１，４
-
键；还有
10%
则为
α
-
１，６< br>-
键，是分子的分枝处。与碘很难络合，
所以遇碘仅呈现红紫色。直链、枝链淀粉的结构 如图
1
示。
+









A


B


图
1 A
直链、
B
枝链淀粉示意图

淀粉的分子式为
(
Ｃ
６
H
１０
Ｏ
5
)
ｎ
，
是由一薄层 蛋白质包裹的存在于植物体的颗粒，
颗粒外
层为枝链淀粉，
内层为直链淀粉。不同来源 的淀粉，直链和枝链淀粉的比例各不相同。
如玉
米淀粉为
2:8
；粘质玉米淀 粉
(W
ａ
ｘ
ｙ

Ｃ
ｏ
ｒ
ｎ

Ｓ
ｔ
ａ
ｒ
ｃ
ｈ
ｅ
ｓ
)
为
0:10
；糯米为
0:10< br>；高链玉米
淀粉为
7.5:2.5
；小麦淀粉为
2.5:7.5
；马铃薯淀粉
(P
ｏ
ｔ
ａ
ｔ
ｏ

ｓｔ
ａ
ｒ
ｃ
ｈ
ｅ
ｓ
)
为
2:8
；红薯淀
粉为
1.8:8.2
；绿豆淀粉为
6:4
。经显微 镜观察，植物品种不同，淀粉颗粒的形态和大小各
不相同，其中，马铃薯淀粉的颗粒直径最大，聚合度也 最大。见表
1
。

淀粉不溶于水，
在水中随水温的上升而溶胀，然后即破裂而糊化。
含有淀粉的水液，在
加热初期仅产生混浊，
只有达到糊化温度 ，
才会变成非常粘稠的半透明液体。
马铃薯淀粉的
糊化起始温度最低，
为65
～
66
℃
。
在糊化起始温度，
淀粉颗粒在偏光显微 镜下的
“
十字
”
开始
出现模糊，随着糊化进程直至“十字”完全消失 。所谓糊化，即是淀粉颗粒的溶胀和相互接
触、晶体结构消失，形成具有粘性的半透明凝胶或胶体溶液的 现象。

表
1
商品化淀粉的理化近似值


项

目

玉米种子

大米种子

小麦种子

木薯块根

甜薯块
根

形

状

颗粒

直径
(
微
米
)

平均直径
(
微米
)

水分
(%)

蛋白质
(%)

组成

脂肪
(%)

灰分
(%)

P
２
Ｏ
５
(
％
)

直链淀粉

聚合度

直链淀粉

支链淀粉

糊化温度
(
℃
)

多面体

多面体

镜片状

铃

状

铃

状

卵

状

土豆块根

6
～
21
16
13

0.35

0.04

0.08

0.045

2
～
8
4
13

0.07

0.56

0.10

0.015

5
～
40
20
13

0.38

0.07

0.17

0.149

4
～
35
17
12
0.02

0.1

0.16

0.017

2
～
40
18
12
0.1

0.1

0.3

5
～
100
50
18
0
0.05

0.57

0.176

0
19
-
-
75
25
480
1450
77
～
78
19
-
-
75
30
-
-
75
17
1050
1300
67
～
78
25
850
2000
65
～
66
用电镜观察马铃薯淀粉
(
低倍范围
)
、荧屏呈现规整的椭球颗粒图像，而马铃薯
α
-
淀粉
则呈现不规则的 碎片形貌。

淀粉颗粒在热水中溶胀过程，
线型直链淀粉比枝链淀粉更容易通过颗粒膜 而扩散，
直链
淀粉

和枝链淀粉可分开。

2.
淀粉的
α
-
化和
β
Ｒ
化
< br>1930
年，德国的物理学家
K
ａ
ｔ
ｚ
氏提出了α
-
淀粉和
β
-
淀粉理论。实际上，
K
ａｔ
ｚ
氏利用
了
D
ｅ
ｂ
ｙ
ｅ
绕 射光谱法
(D
ｉ
ｆ
ｆ
ｒ
ａ
ｃ
ｔ
ｉ
ｏ
ｎ

Ｓ
ｐ
ｅ
ｃ
ｔ
ｒ
ｏ
ｐ
ｈ
ｏ
ｔ
ｏ
ｍ
ｅ
ｔ
ｒ
ｙ
)
研究了各种天然生淀粉的
结晶构造后，发现大致可分为
A
、
B
、
C
型三种绕射光谱，
A
型为高结晶性淀粉，
B
型为弱结
晶性淀粉，而
C
型则是介于
A
型与
B
型 之间。
K
ａ
ｔ
ｚ
把这三种形态的天然淀粉统称为
β
ｎ淀
粉
(
ｎ表示Ｎ
ａ
ｔ
ｕ
ｒ
ａ
ｌ
)
。若将生淀粉加足量的水，加热将它糊化，并于高温下迅速干燥之后，
淀粉的绕射光 谱吸收线条大部分消失，
也是淀粉原有结晶形态多已瓦解消失，
此类光谱称为
Ｖ
ｅ
ｒ
k
ｌ
ｅ
ｉ
ｓ
ｔ
ｅ
ｒ
ｕ
ｎ
ｇ
型
绕射光谱，简称
V
型光谱。
K
ａ
ｔ
ｚ
将这种低度结晶的淀粉粒称为
α
-
淀
粉。糊 化后的淀粉，若不迅速脱水干燥，而是在室温条件下自然冷却干燥，则
D
ｅ
ｂ
ｙ
ｅ
-
Ｓ
ｃ
ｈ
ｅ
ｒ
ｅ
绕射光谱又 可从
V
型渐渐回复到中度结晶性的
C
型或高度结晶性的
A
型 光谱。
这种糊化
后再老化结晶的淀粉，称为
β
Ｒ
(
Ｒ表示Ｒ
ｅ
ｔ
ｒ
ｏ
ｇ
ｒ
ａ
ｄ
ａ
ｔ
ｅ
ｄ
)
。总之，具有一定结晶构造的淀
粉粒，统称为
β淀粉，而那些失去结晶构造的淀粉粒则称为
α
-
淀粉。

如前所 述，淀粉的糊化需有一定量的水，通过物理或化学过程，使淀粉颗粒吸水膨胀，
从而

导致淀粉分子间的氢键断裂，破坏淀粉原有的结晶结构，这就是淀粉的
α
-
化过程。淀 粉的
β
Ｒ
化实际上是分子间氢键已断裂的
α
-
淀粉又重新排 列形成新的氢键的过程，
也就是一个与
α
-
化逆向的复结晶过程。

制作
α
-
淀粉或膨化颗粒饲料，
总是期望糊化充分完全，
同 时期望
β
Ｒ
过程越慢越好。
一
般而言，
由于枝链淀粉的枝链 都太短而难以再形成氢键，
再结晶，
故实际生产中选择枝键淀
粉含量比率大的马铃薯淀 粉是首选的原料，比木薯淀粉好得多。

3.
淀粉粒的
α
-
化和
β
Ｒ化过程
淀粉糊化过程是先从淀粉分子内的非结晶区开始发生水合作用
(Hydration)
。水 分子介
入其间，破坏原有的氢键（
Hydrogen
bond
）
， 所以糊化的淀粉粒体积及粘度开始增大。当淀
粉糊化温度继续上升时，
则不定形、
非结 晶区的水合作用达到某一极限。最后，水分子也开
始进入结晶区域，
因而破坏了淀粉的固有物性 。
此时淀粉糊的粘度达到某一高峰后开始下降。
这种粘度的变化可用动态粘度测定仪器
Bra bender
粘度计测得的淀粉的粘度记录曲线图表
示。
(Bra
bender
Amylo
graph
图
)
。完全糊化后 的淀粉，若在
80
～
120
℃高温下迅速脱水干
燥，
不使其 分子长链间有太多机会产生新的氢键结合，
所以可得到干燥淀粉则无明显的结晶
现象。这就是< br>α
-
淀粉，也称予糊化淀粉
(Pregelatinzed Starch)< br>。反之，完全糊化后的淀
粉，若让其自然冷却，就会发生氢键再度结合，使淀粉胶体内水分逐渐脱 离，即发生离水作
用
(Synersis)
，最终形成难以复水的结晶物，这就是老化 的
β
R
淀粉。