测定淀粉及其衍生物的方法与注意事项

淀粉资源丰富、价格低廉，是由葡萄糖组成的天然高分子多糖化合物，通式是（C₆H₁₀ O₅）_n，水解到二糖阶段为麦芽糖。淀粉有直链状和枝杈状两种，分别称为直链淀粉（amy-lose）和支链淀粉（amylopectin）。直链淀粉分子结构中，葡萄糖单元之间以α-1，4糖苷键结合，线状分子占64%，轻度分支线状分子占36%（含4～20个短链）；由于分子内氢键，直链淀粉形成链卷曲的右手螺旋形空间结构，约6个葡萄糖形成一个螺旋（见图7-5）。支链淀粉高度分枝，分子平均链数可达数百个，主链以各葡萄糖基单元之间以α-1，4-苷键首尾相连而成，在主链分枝处以α-1，6-苷键连接，形成支链，大约每隔24～30个葡萄糖残基（或α-1，4-糖苷键）就有一个α-1，6-糖苷键，因此分枝点占总糖苷键的4%～5%。

图7-5 淀粉的分子结构和构象

淀粉以颗粒状存在于植物中，颗粒内含有支链淀粉80%～90%和直链淀粉10%～20%。直链淀粉平均聚合度为700～5000，相对分子质量为12.8万～4.8万；支链淀粉相对分子质量较大，根据淀粉来源及分支程度不同，平均聚合度为4000～40000，平均相对分子质量范围在1000万以上。其中谷物淀粉的低相对分子质量部分含量较高，大于40%，其次为豆类和薯类淀粉，小于30%。

由于淀粉螺旋中央空穴恰能容下碘分子，通过范德华力，两者形成一种蓝黑色络合物，因此直链淀粉遇碘呈蓝色，支链淀粉遇碘呈紫红色。直链淀粉每个螺旋结构可以容纳1个碘分子，因此吸收碘量最高可达20%（200mg/g），支链淀粉吸收量小于1%。据此可测定样品中直链淀粉的含量。

直链淀粉具有高度结晶结构，在溶液中分子伸展性好，易通过氢键与极性有机化合物和碘缔合生成络合物，能制成强度较高的纤维和薄膜；支链淀粉分子呈树状，为无定形结构，存在空间障碍，不能与极性有机物形成复合体沉淀，润胀能力差，糊化温度偏高，制成的薄膜很脆弱。

淀粉具有较强的颗粒结构，相邻羟基间经氢键结合，由于数量众多而使结晶束具有一定的强度。不同来源的淀粉颗粒形状各异，玉米淀粉颗粒为圆形、多边形，平均直径15μm；小麦淀粉为圆形、扁豆状，直径8μm；马铃薯淀粉为椭圆形、球形，直径23μm。淀粉颗粒不溶于一般有机溶剂，但能溶于二甲亚砜和二甲基甲酰胺。贮存稀淀粉糊较长时间，会逐渐变浑浊，有白色沉淀下沉，水分析出，胶体结构破坏，这种现象称为凝沉。支链淀粉因含有较多支链结构，凝沉性弱（或有一定的抑制凝沉作用），但在高浓度或冷冰低温时，分子侧链间结合，也会发生凝沉。

直链淀粉不溶于冷水，可溶于热水，支链淀粉常压下不溶于水，只有在加热并加压时才能溶于水。淀粉不溶于浓度30%以上的乙醇溶液，因为乙醇溶液容易破坏淀粉分子间的氢键，降低其溶解度。淀粉在酸或酶的作用下可以水解，最终产物为葡萄糖。(www.xing528.com)

天然淀粉属水溶性高分子，具有一定的黏结性、成膜性，但其特性有限，不能适应现代工业新技术、新工艺、新设备的要求，需要对其进行改性。改性淀粉也称为变性淀粉或淀粉衍生物、修饰淀粉，由天然淀粉经过化学、物理或生物等方法加工，在淀粉分子上引入新的官能团或改变淀粉分子大小和淀粉颗粒性质，或经过分解、复合得到新产品，从而改变淀粉的天然特性（如糊化温度、热黏度及其稳定性、冻融稳定性、凝胶力、成膜性、透明性等）。改性淀粉品质繁多，广泛用于食品、造纸、纺织、化工、医药和其他行业的稳定剂、增稠剂、保湿剂、黏合剂、填充料等。

淀粉衍生物通常仅包括经一次反应或二次反应生成的淀粉产品，如淀粉糖、低聚糖、糖醇、变性淀粉等。更多层次的反应不列入其中。物理作用有预糊化并干燥的淀粉、热降解淀粉（高压喷射蒸汽降低淀粉的黏度）、超高频辐射处理淀粉、机械研磨处理淀粉、挤压变性淀粉等，简便易行。

化学变性是指用各种化学试剂处理得到的变性淀粉，淀粉链结构上的醇羟基除了使之具有亲水性外，还能够使之发生氧化反应、酯化反应和醚化反应，对其衍生化，其中有两大类：一类是使淀粉相对分子质量下降，如酸解淀粉、氧化淀粉、焙烤糊精等；另一类是使淀粉相对分子质量增加，如交联淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉（羧甲基淀粉）、接枝淀粉等。生物变性主要是酶转化淀粉，如α、_β、γ-环状糊精、麦芽糊精、直链淀粉等。经过适度水解，降低淀粉黏度。造纸企业有用淀粉酶混于原淀粉乳液中，调节pH为6.5，加热到约90℃，保温一段时间，待黏度降到要求，快速加热至约100℃，保持若干分钟，灭酶，冷却，供施胶使用。复合变性是采用两种以上处理方法得到的变性淀粉。如氧化交联淀粉、交联酯化淀粉等。采用复合变性得到的变性淀粉具有两种变性淀粉的各自优点。

另外，变性淀粉还可以按生产工艺路线进行分类，有干法（如磷酸酯淀粉、酸解淀粉、阳离子淀粉、羧甲基淀粉等）、湿法、有机溶剂法（如羧基淀粉制备一般采用乙醇作溶剂）、挤压法和滚筒干燥法（如天然淀粉或变性淀粉为原料生产预糊化淀粉）等。

淀粉的性能指标有水分、黏度、溶解性、氮物质含量（或蛋白质含量）、细度、取代度、灰分等。