在農(nóng)作物籽粒、根、塊根重點(diǎn)分是經(jīng)光合作用合成,具有顆粒結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)、纖維、油脂、糖、礦物質(zhì)等共同存在。淀粉顆粒不溶于水,工業(yè)上便是利用這種性質(zhì),采用水磨法工藝,將非淀粉雜質(zhì)除去,得到純度高的淀粉產(chǎn)品。 1、化學(xué)組成 淀粉生產(chǎn)工藝和設(shè)備發(fā)展很快,已達(dá)到和高的技術(shù)水平,但還不能將淀粉無(wú)份除去,產(chǎn)品仍含有很少兩雜質(zhì)。 淀粉是在水介質(zhì)中光合作用合成,顆粒含有水分,一般在10-20%,淀粉顆粒水分是與周圍空氣中水分呈平衡狀態(tài)存在的,空氣干燥會(huì)散出水分,空氣潮濕會(huì)吸收水分。水分的吸收和散失是可逆的。 表一 淀粉化學(xué)組成 淀粉 | 水分% | 脂(干基%) | 蛋白質(zhì)% | 灰分% | 磷% | 玉米 | 13 | 0.60 | 0.35 | 0.10 | 0.015 | 小麥 | 14 | 0.80 | 0.40 | 0.15 | 0.060 | 粘玉米 | 13 | 0.20 | 0.25 | 0.07 | 0.007 | 馬鈴薯 | 19 | 0.05 | 0.06 | 0.40 | 0.080 | 木薯 | 13 | 0.10 | 0.10 | 0.20 | 0.010 |
脂類化合物與鏈淀粉分子結(jié)合成絡(luò)合結(jié)構(gòu)存在,對(duì)淀粉顆粒糊化、膨脹和溶解有強(qiáng)抑制作用。 2、淀粉顆粒 在光學(xué)顯微鏡,篇光顯微鏡和掃描電子顯微鏡下觀察,玉米淀粉顆粒較小,呈多三角形;馬鈴薯淀粉顆粒較大,呈橢圓形;木薯淀粉顆粒有的呈凹形。 表二 不同淀粉顆粒大小 淀粉 | 大小范圍(μm) | 平均范圍(μm) | 玉米 | 5-25 | 15 | 馬鈴薯 | 15-100 | 33 | 木薯 | 5-35 | 20 | 甘薯 | 15-55 | 30 | 小麥 | 2-35 | -- | 高粱 | 5-25 | 15 | 大米 | 3-8 | 5 |
淀粉顆粒具有結(jié)晶性結(jié)構(gòu)。顆粒的一部分具有結(jié)晶性結(jié)構(gòu),分子間具有規(guī)律性排列。另一部分為無(wú)定形結(jié)構(gòu),分子間排列雜亂,沒(méi)有規(guī)律性。 淀粉分子具有眾多的羥基,親水性很強(qiáng),但淀粉顆粒球不溶于水,這是因?yàn)榱u基之間通過(guò)清廉結(jié)合的緣故。顆粒中水分也參與氫鏈的結(jié)合。 淀粉顆粒具有滲透性,水和水溶液能自由滲入顆粒內(nèi)部。淀粉與稀碘溶液接觸很快便藍(lán)色,表明點(diǎn)溶液和塊滲入顆粒內(nèi)部與其中鏈淀粉起反應(yīng)呈現(xiàn)藍(lán)色,藍(lán)色的淀粉顆粒在于溶液相遇時(shí),藍(lán)色有同樣很快消失,表明溶液很快滲入顆粒內(nèi)部。起了反應(yīng)。這種快速的顏色變化表明,淀粉顆粒具有很高滲透性。工業(yè)上采用化學(xué)方法生產(chǎn)變性淀粉便是利用顆粒的滲透性,水起到載體作用。淀粉顆粒內(nèi)部有結(jié)合無(wú)定形區(qū)域,后者具有較高的滲透性,化學(xué)反應(yīng)主要發(fā)生在此區(qū)域。 3、直鏈和支鏈淀粉 淀粉是有葡萄糖組成的多糖高分子化合物,有直鏈狀和支鏈狀兩種分子。 表三 不同品種淀粉的直鏈和支鏈淀粉含量 淀粉 | 直鏈淀粉含量% | 支鏈淀粉含量% | 玉米 | 27 | 73 | 粘玉米 | 0 | 100 | 高粱 | 27 | 73 | 粘高粱 | 0 | 100 | 稻米 | 19 | 81 | 糯米 | 0 | 100 | 小麥 | 27 | 73 | 馬鈴薯 | 20 | 80 | 木薯 | 17 | 83 | 甘薯 | 18 | 82 | 高直鏈玉米 | 70 | 30 |
淀粉化學(xué)結(jié)構(gòu)式微(C6H10O5)n,n為不定數(shù),因?yàn)橹辨湹矸酆椭ф湹矸鄱嗍嵌喾N大小的高分子化合物。C6H10O5為脫水葡萄糖單位,淀粉分子是葡萄糖單位,淀粉分子是葡萄糖脫去水分子單位經(jīng)由糖疳鏈連接成的高分子。組成淀粉分子的脫水葡萄糖單位數(shù)量稱為聚合度,被C6H10O5分子量162乘得淀粉分子量。 馬鈴薯鏈淀粉聚合度在1000—6000之間,平均約3000,玉米鏈淀粉聚合度在200—1200之間,平均約為800。支鏈淀粉聚合度平均在100萬(wàn)以上,分子量在2億以上,為天然高分子化合物中更加大的。谷物和薯類支鏈淀粉分子大小相同。淀粉分子間有的是經(jīng)由水分子經(jīng)氫鏈結(jié)合,水分子介于中間,有如架橋。 4、糊化 混合淀粉于水中,攪拌的乳白色,不透明懸浮液,成為淀粉乳。將淀粉乳加熱,淀粉顆粒溪水膨脹,發(fā)生在顆粒無(wú)定形區(qū)域,結(jié)晶束具有彈性,仍保持顆粒結(jié)構(gòu)。隨溫度上升,吸收水分更多,體積膨脹更大,達(dá)到一定溫度,高度膨脹淀粉間互相接觸,變成半透明的粘稠狀,成為淀粉糊。這種由淀粉乳轉(zhuǎn)變成淀粉糊的現(xiàn)象稱為糊化。淀粉發(fā)生糊化的溫度稱為糊化溫度。淀粉乳糊化,透明度增高,顆粒的偏光十字消失。淀粉顆粒開(kāi)始消失便是糊化開(kāi)始的溫度,約98%顆粒偏光十字消失為糊化完成的溫度。 5、淀粉糊 淀粉在不同工業(yè)中用途廣泛,幾乎都是加熱是淀粉乳糊化,應(yīng)用所得到的淀粉糊,起到增稠、凝膠、粘合、成膜和其他功用。不同中淀粉在性質(zhì)方面存在差別,如粘度、粘韌性、透明度、抗剪切力、穩(wěn)定性、凝沉性等。 表四 淀粉糊性質(zhì) 淀粉 | 抗剪切穩(wěn)定性 | 粘度 | 粘韌性 | 透明度 | 凝沉性 | 玉米 | 高 | 中 | 短 | 不透明 | 強(qiáng) | 粘玉米 | 低 | 中高 | 長(zhǎng) | 半透明 | 很弱 | 小麥 | 中 | 中低 | 短 | 不透明 | 強(qiáng) | 高粱 | 中 | 中 | 短 | 不透明 | 強(qiáng) | 大米 | 中 | 中低 | 短 | 不透明 | 強(qiáng) | 馬鈴薯 | 低 | 很高 | 長(zhǎng) | 半透明 | 中 | 木薯 | 低 | 高 | 長(zhǎng) | 半透明 | 弱 | 甘薯 | 低 | 高 | 長(zhǎng) | 半透明 | 中 |
馬鈴薯淀粉糊化膨脹能力更加大,糊的粘度上升快而高,但繼續(xù)攪拌受熱,粘度迅速降低,這是應(yīng)為膨脹顆粒強(qiáng)度低,受攪拌剪切影響易于碎裂。粘度降低大,也就是熱粘度穩(wěn)定性低。玉米淀粉顆粒較小,熱粘穩(wěn)定性較高。冷卻淀粉糊,粘度增高。 淀粉在較低溫度下開(kāi)始糊化,年度上升快,達(dá)到更加高值,稱更加高熱粘度,也成峰值粘度。 繼續(xù)攪拌受熱,粘度迅速降低。在95℃繼續(xù)保溫1小時(shí),粘度降低的程度表示糊的熱穩(wěn)定性;降低大,穩(wěn)定性低。冷卻到50℃粘度升高,升高的溫度表明凝沉性的強(qiáng)弱。在50℃保溫一小時(shí),粘度的變化表示糊冷粘度穩(wěn)定性。 用一根木片方乳淀粉糊中,取出糊絲的長(zhǎng)度表示粘韌性的高低。馬鈴薯、木薯、蠟紙玉米淀粉屬于長(zhǎng)糊,玉米及谷物淀粉屬于短糊。 淀粉乳糊化,透明度增高。 機(jī)械攪拌淀粉糊產(chǎn)生剪切力,引起膨脹淀粉顆粒破例,粘度降低。 玉米淀粉顆粒膨脹較小,強(qiáng)度較高,抗剪力穩(wěn)定性高。 儲(chǔ)存稀淀粉糊較長(zhǎng)時(shí)間,溶解的鏈淀粉分子間趨向平行排列,經(jīng)氫鍵結(jié)合成結(jié)晶結(jié)構(gòu),水不溶解,會(huì)逐漸變混濁,又白色沉淀下沉,水分析出,膠體結(jié)構(gòu)破壞,這是由于溶解狀態(tài)又重新凝結(jié)而沉淀。這種現(xiàn)象稱為凝沉。低溫度和高濃度都促凝沉發(fā)生,鏈淀粉分子長(zhǎng)短與凝沉性強(qiáng)弱有關(guān)。較高的糊濃度(如玉米淀粉糊濃度70%以上)冷卻時(shí),很快凝結(jié)成半固體的凝膠,也是由于凝沉作用。 |
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