淀粉物理性能的研究进展
摘要：本文介绍了淀粉的分类、淀粉的组成、淀粉颗粒的性质以及淀粉的凝沉性和粘度等性质。

比较了玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉以及小麦淀粉之间等各种淀粉的各组分组成含量及其目前各淀粉的发展研究情况。

关键词：淀粉组分含量性质影响因素
正随着国民经济的高速发展，我国淀粉工业也得到了相应的发展。

我国拥有丰富的淀粉工业原料，玉米产量9000多万吨，居世界第二，薯类居第一，这些是我国发展点淀粉工业的基础[1]。

淀粉是植物的重要储藏物质，随着淀粉工业的发展，淀粉深加工产品的数量不断增加，淀粉的应用范围不断扩大，对淀粉品质的要求也越来越高。

一、淀粉的分类
淀粉根据其分子形状可分为直链淀粉和支链淀粉，支链淀粉是由α-1，4 葡萄糖苷键连接的线性葡聚糖，二支链淀粉是由α-1，4 和α-1，6 糖苷键连接的具有分支结构的葡聚糖。

直链淀粉在水溶液中并不是线性分子，而在分子内氢键的作用下分子链卷曲成螺旋状，每个螺旋含有6个葡萄糖残基。

在显微镜下，淀粉都是形状和大小不同的透明颗粒，其形状有圆形、卵形（椭圆形）、多角形等三种[2]。

不同淀粉粒平均颗粒大小不同：马铃薯淀粉粒65μm，小麦淀粉粒20μm，甘薯淀粉粒15μm，玉米淀粉粒16μm，稻米淀粉粒5μm。

就同一种淀粉而言，淀粉粒的大小也不均匀，如玉米淀粉粒中最大的为26μm，最小的为5μm。

在常见的淀粉中马拉松淀粉的颗粒最大，稻米淀粉的颗粒最小。

支链淀粉易分散在冰水中，而直链淀粉不易分散在冰水中。

天然淀粉粒完全不溶于冷水。

在68-80℃时，直链淀粉在水中溶胀而形成胶体，支链淀粉则仍为颗粒，但是，一旦支链淀粉溶解后冷却则不易析出。

二、淀粉的组成
1.水分
淀粉中的含水量取决于储存环境的温度和相对湿度，一般在10-20%范围内。

在相同条件下，马铃薯淀粉的含量较高。

淀粉的含水量随环境条件的变化而变化，环境的相对湿度越大，淀粉的含水量越高。

在饱和湿度条件下，吸水量多，并引起淀粉颗粒膨胀。

玉米，马铃薯，木薯淀粉的吸水量分别为39.9%、50.9%、47.9%（干基淀粉计）颗粒直径分别增大9.1%、12.7%、28.4%。

淀粉的这种吸水性表明淀粉颗粒具有渗透性，水及水溶液能自由渗入颗粒内部，淀粉与稀碘溶液很快变蓝，再与硫代硫酸钠溶液蓝色消失就说明这点。

2.脂类化合物
谷类淀粉（如玉米、小麦、高粱等）中的脂类化合物含量较高（0.8-0.9%）薯类化合物含量较低（<0.1%）。

脂类化合物分子可以和直链淀粉分子交联形成一种螺旋形结构的络合物。

由于谷类淀粉中存在较高的这种脂类络合物，会抑制谷类淀粉颗粒的膨胀和溶解，使糊化温度升高；此外还会产生异味，蒸煮时会产生泡沫等。

3.蛋白质
蛋白质含量实际是指的是蛋白质、缩氨酸、酰胺、氨基酸、核酸和酶等含氨物质的总量。

其大小是通过实测含氮量乘以6.25来计算的。

由于谷类淀粉和蛋白质的结合较紧密，因此谷类淀粉中蛋白质的含量高于薯类淀粉[3]。

蛋白质的含量高会产生许多不利影响，如淀粉加工时会产生异味，水解时易产生颜色，蒸煮时会产生泡沫等。

4.灰分
淀粉产品在特定温度条件下完全燃烧后残余物称为灰分。

各类淀粉中马铃薯淀粉的灰分含量相对较高，其灰分主要成分是磷酸盐，有磷酸钾、铜、钙和镁盐，磷酸盐的存在也是马铃薯淀粉具有低糊化温度，快速润胀，淀粉糊的粘结性好，膜的透明度高等特点。

三、淀粉颗粒的性质
淀粉的来源不同，颗粒的大小和形状也不同，通过显微镜或电镜扫描都可以看出玉米和糯玉米淀粉呈圆形和多边形；大米淀粉成多边形；高粱淀粉呈圆形或多边形；小麦淀粉成圆形或扁豆形；马铃薯淀粉呈为椭圆形；木薯淀粉为圆形，截头椭圆形；甘薯淀粉为多边形。

颗粒直径大多分布在5-25um范围内，较小的如大米淀粉是2-5um，较大的有马铃薯淀粉在15-100um范围内。

1.淀粉膨胀特性
淀粉膨胀特性反映的是淀粉悬浮液在糊化过程中的吸水特性和在一定条件下离心后的持水能力。

表示淀粉膨胀特性的参数有膨胀势和膨胀体积等。

面粉膨胀体积是指少量的面粉与水混合，然后加热，最后测量淀粉胶的体积。

淀粉膨胀势则指淀粉样品加水调和后在特定温度和时间内形成胶状，在离心并校准可溶性干物质后，每克干淀粉所回收的淀粉膨胀沉淀物的重量。

2.淀粉的粘度特性
由于淀粉颗粒外围包着一层支链淀粉，在加热至糊化温度时，淀粉悬浮液就逐渐变成高粘度糊浆。

破裂的支链淀粉在糊浆中形成凝胶，而流释出来的直链淀粉在糊浆中形成溶胶。

凝胶的粘度比溶胶高得多。

张立彦等[4]测定了小麦淀粉的粘度特性，在糊化温度以上时，粘度直线上升，到95℃时达到峰值，当温度在95℃上持续时，淀粉分子间距离拉大，溶液由凝胶态变为溶胶，出
现稀懈现象，粘度急剧下降。

当温度逐渐下降并重新保持50℃时，淀粉分子重新聚合，溶液又从溶胶态变为凝胶态，粘度再次快速上升，出现大幅度反弹，达到一定值时便保持稳定。

3.淀粉的凝沉性
淀粉悬浮液不稳定，静置一段时间后会出现白色沉淀，这种现象称为淀粉的凝沉，也称老化或回生。

淀粉的凝沉特性受淀粉分子量的大小和排列、溶液浓度、温度和pH值以及盐类作用的影响。

直链淀粉分子量较小，排列较紧密，比支链淀粉更易凝沉；悬浮液浓度大，分子间碰撞机会多，易凝沉；温度在2-4 ℃易凝沉，大于50℃或小于20℃不易凝沉；pH值大于10或小于2不易凝沉，为7左右易凝沉；不同盐类对淀粉凝沉有不同影响，有的起促进作用，有的起抑制作用。

四、淀粉的发展前景
随着国民经济的快速发展，我国淀粉工业也得到了相应的发展。

1994年淀粉生产在1993年年产152万吨的基础上，又取得了新的进展，而且一改过去的销售不畅的局面，成为供不应求，更可喜的是过去淀粉因为缺乏竞争力，只能内销为主，而1994年海关统计出口淀粉大10.9万吨，其中玉米淀粉8.5万吨。

我国拥有丰富的淀粉工业原料，玉米产量9000多万吨，居世界第二，薯类占据第二，这些是我国发展淀粉工业的基础，但是我国人均淀粉消耗水平低，主要原因是淀粉下游发展不快，而且淀粉用户在中国和发达国家。

五、结论
1.淀粉根据分子形状可以分为不同的类别，如直链淀粉和支链淀粉等。

2.淀粉的组成包含各种物质，有水分，脂类化合物，蛋白质，以及灰分等。

3.淀粉颗粒具有膨胀特性、糊化现象、黏度特性、以及具有凝沉性等。

并且水分、酸碱度以及直链淀粉含量和其他物质也会影响到淀粉的糊化现象。

4.分析了各种淀粉种各组分的不同含量，了解各种淀粉在国民经济中的发展情况以及它们各自的发展前景。

参考文献：
[1] 赵安庆，张晓宇；淀粉粘度的测定方法综述[J]；甘肃联合大学学报（自然科学版）；2005年02期.
[2] 胡飞，陈玲，李琳；马铃薯淀粉在微细化过程中结晶结构的变化[J]，精细化工；2002年02期.
[3] 阎俊，张勇，何中虎. 小麦品质糊化特性研究. 中国农业科学，2001，34（1）：9-13.
[4] 张立彦，汉明，李作伟；淀粉的种类及性质对微波膨化的影响[J]；食品与发酵工业，2001年03期.。