淀粉
淀粉粒结构
1 环层结构 (1)环纹或轮纹 在显微镜下观察淀粉粒时,可以看到淀粉具有环 层结构,有的可以看到明显的环纹或轮纹,其中 以马铃薯最明显。环层结构是淀粉粒密度不同的 表现,每层开始密度最大,慢慢减少,到次一层 密度陡然增大,然后周而复始。 各层密度不同,是由于合成淀粉所需的葡萄糖 原料的供应昼夜不同的缘故。白天合成的密度较 大,晚上较小,昼夜相间造成环状结构。 淀粉颗粒在水分低于10%时看不到环层结构, 有时需要热水处理或者冷水长期浸泡,或者稀薄 的铬酸溶液或碘的碘化钾溶液作用后,才能显现。
直链淀粉和支链淀粉分子量的测定
首先要将两者进行分离,然后进行测定,目前测定的方法 包括甲基化法,高碘酸氧化法,β-淀粉酶水解法和物理法。 甲基化法是测定直链淀粉分子量的方法。直链淀粉经甲 基化水解后,通过测定反应生成的2,3,4,6-四甲氧基葡萄 糖和2,3,6-三甲氧基葡萄糖的量可以计算出直链淀粉的分 子量 高碘酸氧化法是指将直链淀粉的非还原性末端氧化产生 一分子甲酸,还原性末端产生两分子甲酸,共产生3个甲 酸,根据甲酸的含量算出DP,然后再算出分子量 β-淀粉酶法是利用 β-淀粉酶从非还原性末端每次切下一 个麦芽糖单位,通过对麦芽糖含量的测定以及与甲基化法 结合科计算出外链和内链的平均长度 渗透压法,光散射法,粘度法和高速离心沉降法等都 是测定直链和支链淀粉分子量的常用方法
淀粉的分子结构
1 直链淀粉的分子结构和聚合度 直链淀粉是一种线性多聚物,是由α-D-葡萄糖 通过α-D-1,4糖苷键连接而成,呈右手螺旋结构, 在螺旋内部只含有氢离子,是亲油的,羟基位于 螺旋外侧。 直链淀粉没有一定的大小,不同来源直链淀粉 差别较大。未经降解的直链淀粉非常庞大,其DP 为好几千。同一类淀粉所含的直链淀粉的DP也不 是均一的,而是由一系列DP不等的分子混在一起。
淀粉颗粒形状
一般淀粉颗粒形状为圆形,卵形和椭圆形, 这取决于淀粉的来源。例如小麦和玉米淀 粉是圆形,马铃薯为卵形,大米淀粉为多 角形。 同一淀粉来源也有差异。例如马铃薯淀粉 粒大的为卵形,淀粉粒小的为圆形,小麦 淀粉颗粒大的为圆形,小的为卵形,玉米 淀粉颗粒有的为圆形,有的为多角形。
淀粉颗粒的大小
(2)粒心或核 各环层共同围绕的一点称为粒心或核。粒 心位于中央叫同心环纹。粒心偏于一端称 为偏心环纹,例如马铃薯淀粉。粒心位置 和显著程度随淀粉种类而异,由于淀粉粒 心部分含水较多,故在加热时会造成裂纹, 根据裂纹形态,可以辨别淀粉种类。例如 玉米淀粉为星状裂纹,甘薯淀粉为星状, 放射状和不规则十字裂纹
2 直链淀粉的结构分析 直链淀粉的分子量用聚合度表示,可以通 过光散射,特性粘度或者还原端分析获得。 不同种类的直链淀粉数均DP值介于0.516.34*1000.
3 支链淀粉的分子结构及聚合度 支链淀粉是一种高度分支的大分子,主链上分出 支链,主链以α-1,4糖苷键连接,支链通过α-1,6糖 苷键连接,分支点的α-1,6糖苷键占总糖苷键的 4%-5%.支链淀粉含有还原端的是C链,C链上的 侧链是B链,B链上的侧链叫A链。支链淀粉的分 子量在107-5*108,支链淀粉的分支是成簇和以双 螺旋形势存在,他们形成许多结晶区,这个结晶 区是由支链淀粉的侧链有序排列生成的。蜡质玉 米虽然不含直链淀粉,同样存在结晶区。
淀粉中直链淀粉的含量
不同来源的淀粉,直链淀粉含量不一样, 一般禾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%, 糯性粮食淀粉几乎为零。
各种粮食淀粉直链淀粉的含量
各种植物淀粉中直链淀粉的含量
淀粉中直链淀粉和支链淀粉的含量
直链淀粉的含量,常用方法有淀粉-碘复合物吸收光值法,碘电位滴 定法和刚果红滴定法。 淀粉-碘复合物吸光值法是利用直链淀粉与碘生成蓝色,支链淀粉依 其分支和聚合度的不同,生成紫红-棕红色,全淀粉与碘作用产生这 两种颜色的中间颜色,因此可以在溶液中加入碘化钾溶液,溶液的颜 色的强度与直链淀粉的含量成正比,测定其吸光值,与标准直链淀粉 样品进行比较,就可以计算出样品中直链淀粉的含量,同样也可以测 定支链淀粉的含量 刚果红滴定法与碘比色法相同,方法也类似,但是测量精度低,主 要是碘吸附后,颜色变化灵敏度高。 上述方法测定的直链淀粉的含量,都是未经变性的淀粉,若变性后, 直链淀粉螺旋结构受到位阻而破坏,测定误差很大。 偏光显微镜也可以测定淀粉中的直链淀粉含量。此法比较简略, 但是迅速简单,能初步估计玉米中直链淀粉的含量。
淀粉粒依其本身结构可分为单粒,复粒,半复 粒,单粒只有一个粒心,复粒具有几个粒心,半 复粒里面有两个单粒,各有各的粒心和环层。 同一个细胞中的淀粉粒可以全为单粒,也可以 存在不同的类型,例如燕麦颗粒,除大多数为复 粒外,也夹有单粒。小麦淀粉粒,除大多数为单 粒外,也有复粒。
2 淀粉颗粒的晶体结构 (1)双折射性和偏振光十字 双折射性是由淀粉的高度 有序性引起的。淀粉粒配成1%的淀粉乳,在偏光显微镜 下观察,呈现黑色十字,将颗粒分为四个白色的区域,称 为偏振光十字或者马其他十字,这是淀粉为球晶体的重要 标志。不同淀粉的偏振光十字是不一样的。 (2)淀粉颗粒的晶型 淀粉颗粒由几乎相等的两部分组 成,即有序的结晶区和无序的无定形区,结晶部分的构造 可以用X衍射来确定,1937年,katz等从完整的淀粉粒所 呈现的三种特征性X衍射图上分辨出3中不同的晶体结构, 即A,B,C三种类型。
不同来源的淀粉其支链淀粉的聚合度不同, 平均链长以及外链的平均长度不同。
4 支链淀粉结构的分析 支链淀粉的分子量比直链的要大得多。因为存在形成分子聚合物和分 子裂解的趋势,很难获得精确的真实大小的平均估计值。 (1)单位链长和分类 平均链长可由下面的公式获得 CL=G总计/NC G总计是葡萄糖残基的总数,NC是样品中残基的数量,也是非还原端的 数量 CL也可以用1H-和13C-核磁共振光谱所得到的信号来测量。因为支链淀 粉是一个非常庞大的分子,CL近似为α-1,4和α-1,6键的比例。 对应宽范围的支链淀粉来说,可以通过GPC和HPSEC分析单位链的结 构,所有样品,不轮来源,含有一组主要Байду номын сангаас链和一次要长链,两组的 分界线为DP30-40
一般以长轴的长度表示淀粉粒的大小,介 于2-120μm之间,马铃薯淀粉颗粒最大, 介于15-120μm之间,大米淀粉颗粒最小, 介于2-10μm之间。 同一种淀粉的颗粒大小也不一样。例如 小麦A-淀粉粒径较大,介于20-35μm,B淀粉粒径较小,介于2-5μm。并且他们的性 质也有很大的差异
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淀粉颗粒的形状大小受种子生长条件, 成熟度,直链淀粉含量及胚乳结构等的影 响。例如马铃薯在温暖多雨的条件下生长, 其淀粉颗粒小于在干燥条件下生长的淀粉 颗粒。玉米的直链淀粉含量从27%增加至 50%时,普通玉米的角质颗粒减少,更接 近于圆形的颗粒增加,当直链淀粉含量高 于70%的时候,就会有奇怪的腊肠形颗粒 出现。
淀粉结构
这里讲的淀粉结构,指的是影响淀粉性质 的淀粉颗粒的大小和形状,直链淀粉和支 链淀粉的含量,分子结构,磷脂和脂质含 量等内容。淀粉的这些功能决定了它的用 途,不同结构的淀粉具有不同的热力学和 糊化性质。
淀粉颗粒组织结构
不同植物的淀粉颗粒其显微结构不同,借 此可以区分不同的淀粉颗粒。 所有的淀粉颗粒都有一个裂口,称为淀 粉颗粒的脐点 ,在偏振光作用下有双折射, 说明淀粉颗粒是球状结晶。大部分淀粉颗 粒从脐点伸向边缘。 天然状态的淀粉粒表面没有膜,表面是 由紧密堆积的淀粉链端所组成。