淀粉,这一高分子碳水化合物,由单一类型的糖单元——α-D-吡喃葡萄糖紧密连接而成。这些葡萄糖单元通过糖苷键的连接,形成了长链的共价聚合物,即淀粉分子。值得注意的是,淀粉属于多聚葡萄糖的范畴,其游离葡萄糖的分子式为C6H2O6,而脱水后的葡萄糖单位则简化为C6H0O5。因此,淀粉分子可以表示为(C6H0O5)n,其中n代表不定数,反映了淀粉分子长度的多样性。而构成淀粉分子的结构单体——脱水葡萄糖单位——的数量,则被称为聚合度,以DP来表征。图:直链淀粉与支链淀粉的结构差异
直链淀粉,由D-六环葡萄糖经α-,4-糖苷键连接而成,呈现出线性的分子结构。而支链淀粉,其分支点通过α-,6-糖苷键相连,其余部分则利用α-,4糖苷键进行连接,形成了树状的结构。在天然淀粉中,直链淀粉的比例约占20%~26%,具有可溶性,而其余大部分则为支链淀粉。
直链淀粉分子的两端,一端为非还原末端基,另一端为还原末端基,而支链淀粉分子则具有一个还原末端基和众多非还原末端基。当用碘溶液进行检测时,直链淀粉液会呈现深蓝色,其吸收碘量为9%~20%,相比之下,支链淀粉与碘接触时则变为紫红色,吸收碘量仅为%。
接下来,我们将深入探讨淀粉的物理性质。首先,淀粉具有显著的吸附性质,能够吸附多种有机和无机化合物。直链淀粉分子在溶液中具有良好的伸展性,易于与极性有机化合物如正丁醇、脂肪酸等通过氢键形成结晶性复合体进而沉淀。其次,淀粉的溶解度也是其重要的物理性质之一。在特定温度下,淀粉颗粒会吸水膨胀,随着温度的升高,其膨胀度和溶解度都会逐渐增加。最后,我们还将讨论淀粉的糊化现象。当淀粉悬浮液受到加热时,淀粉颗粒会逐渐吸水膨胀,达到一定温度后,颗粒会迅速膨胀,体积可增大至原来的几十倍甚至数百倍,悬浮液也因此变为半透明的黏稠状胶体溶液。这种现象被称为淀粉的糊化,而使淀粉发生糊化现象的温度则称为糊化温度。值得注意的是,即使是同一品种的淀粉,由于其颗粒大小的差异,也会导致糊化难易程度和所需糊化温度的不同。(4)回生现象:糊化后的淀粉在稀糊状态下放置一段时间后,会逐渐变得浑浊,并最终产生不溶性的白色沉淀。而在浓糊状态下,则会形成具有弹性的胶体,这种现象被称为淀粉的回生,或称老化、凝沉。
(5)膨胀能力:当淀粉乳被加热时,淀粉颗粒会膨胀。不同种类的淀粉其颗粒膨胀能力各不相同。通过在一定温度下加热淀粉乳样品30分钟,然后离心分离、倾出上清液并称量沉淀颗粒的重量,可以计算出淀粉的膨胀能力,即膨胀后沉淀颗粒重量与原干淀粉重量的比率。
(6)临界浓度:淀粉的临界浓度是指淀粉在95℃条件下膨胀后,能够恰好完全吸收00mL水,且无游离水残留的干基重量。若淀粉浓度超过此临界值,则会形成连续的膨胀粒相,截留所有自由水;而低于此值则会有游离水分存在。在工业应用中,所使用的淀粉糊浓度通常远高于其临界浓度,后者为配制特定黏度糊所需淀粉量的依据。
2.化学性质淀粉在化学性质上与葡萄糖有许多相似之处,但作为葡萄糖的聚合体,它又展现出独特的性质。利用这些性质,可以通过改变淀粉分子来获得两大类重要的深加工产品。
()第一大类是淀粉的水解产品:通过水解作用将淀粉分子降解为不同聚合度的产物。在酸或酶等催化剂的作用下,α-,4糖苷键和α-,6糖苷键被断裂,从而生成糊精、低聚糖、麦芽糖和葡萄糖等多种产品。
(2)第二大类产品是变性淀粉:通过淀粉与特定化学试剂的反应生成新的化合物。淀粉分子中的C2、C3和C6位醇羟基能够在一定条件下发生氧化、酯化、醚化、烷基化和交联等反应,从而衍生出各种淀粉衍生物。
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