1、2019/4/11,1,淀粉,郭秀兰,2019/4/11,2,淀粉的应用,随着工业的发展，对普通淀粉进行一系列简单处理后，其性能也改变了。如采用pH调整、漂白、加油、团球和再干燥等，已经形成了一系列产品，通常被称为未改性玉米淀粉或粉状淀粉。廉价的粉状淀粉可以用作表面涂敷剂、模压粉、填充剂、疏松剂等。作为稳定剂可用于菜肴烹饪，也可用于罐装食品。,2019/4/11,3,用淀粉生产淀粉糖甜味剂;生产味精等鲜味剂;生产柠檬酸;乳酸等调酸剂,方便面口感好,复水性好,归功于用了变性淀粉. 医药方面:赋形剂、缓释剂、输液葡萄糖、VC、VB、VE等维生素，降脑压眼压的甘露醇、氧化淀粉用于尿毒病，用于胃肠溃疡
2、的谷氨酰胺，二次大战直到现在的青霉素，当前抗禽流感的“达菲”,2019/4/11,4,饲料添加剂赖氨酸 淀粉高分子吸水剂 替代石油化学产品的生物化工产品淀粉乙二醇、聚乳酸、PBS塑料（聚丁烯琥珀酸酯）、玉米塑料玉衣服的产业化即将梦想成真。 燃料乙醇，缓解石油进口，减少汽车尾汽。 一个淀粉厂也是一个饲料厂，每生产10万吨淀粉副产49300吨饲料。,2019/4/11,5,1、中国淀粉工业是持续快速发展的势态,近年我国淀粉工业生产形势,2019/4/11,6,玉米的大幅增长和人民生活水平的提高促进了淀粉工业的持续快速发展。,2019/4/11,7,2004年年产玉米淀粉5万吨/年企业29家，其中：
3、年产玉米淀粉10万吨/年企业10家，30万吨企业5家，40万吨3家、70万吨、90万吨、100万吨各1家,2、淀粉生产规模向大型化发展，企业向原料主产地汇集,2019/4/11,8,淀粉生产向主产区集中,2019/4/11,9,淀粉深加工产品开发加快拉动了淀粉工业的发展,2019/4/11,10,淀粉及其深加工产品进出口贸易加大,统计13种淀粉及其深加工产品(谷氨酸、味精、酶制剂、柠檬酸、各种淀粉糖）,注：未计2004年VC出口6.78万吨，创汇3.14亿美元,2019/4/11,11,国内淀粉工业发展形势独好的分析,我国淀粉工业处于商品增长期，发展潜力大。淀粉人均占有7.2公斤，是美国的8%
4、，日本的31%，低于泰国人均消费水平，因此有较大的发展空间。,2019/4/11,12,生产淀粉的原料,在禾谷类作物中，玉米、小麦等是生产淀粉的重要原料。特别是玉米，它是工业化生产淀粉的主要原料。玉米具有淀粉品位高、质量好、生产成本低以及副产品利用价值高等特点。目前，玉米淀粉的产量和质量，常因品种不同而有所差异。一般黄玉米较白玉米的淀粉含量高，粉质玉米较角质玉米的淀粉含量高。,2019/4/11,13,2、薯类薯类作物种类很多，作为生产淀粉的原料主要有甘薯、木薯和马铃薯等。小型淀粉厂多用薯类作原料。 3、豆类豆类淀粉的主要原料有绿豆、豌豆和蚕豆。豆类含淀粉约35%，豆类淀粉中直链淀粉的含量较多
5、，赋予豆类制品较多的弹性和韧性，除此之外， 还含有较多的油脂和蛋白质使淀粉原浆中蛋白质的含量较多，影响淀粉的分离和沉降，在加工时，常用特殊的酸浆沉淀法制取豆类淀粉。,2019/4/11,14,淀粉的理化性质,2019/4/11,15,1 淀粉颗粒及分子结构一、淀粉颗粒在植物的种子、跟部及块茎中，淀粉以颗粒形状较独立地存在。不同植物的淀粉颗粒其显微结构不同，借此可以对不同来源的淀粉进行鉴别。 淀粉粒的形状大致上可分为圆形、卵形和多角形三种。 不同原料的淀粉粒在大小上差别很大，马铃薯的淀粉粒较大，而大米的淀粉粒较小。,2019/4/11,16,天然状态的淀粉颗粒没有膜，表面简单地由紧密堆积的淀粉链
6、端所组成，好似紧密压在一起的稻草扫帚表面一般。,2019/4/11,17,淀粉分子的螺旋结构既可以是双螺旋也可以是单螺旋；双螺旋中每一圈每股包含三个糖基，而单螺旋中每一圈包含六个糖基。,直链淀粉分子的实际存在形态并非一条直线，而是以左手螺旋、部分断开的螺旋或无规线团的形式存在的。,2019/4/11,18,支链淀粉包括-1,4-糖苷键和-1,6-糖苷键，其分子中存在有大量的分支，支其中支链的长度一般为2030个葡萄糖基。,2019/4/11,19,2. 偏光十字和轮纹所有的淀粉颗粒均显示出一个裂口，称为淀粉颗粒的脐点；这种显微结构在偏振光作用下有双折射，说明淀粉颗粒是球状结晶；大部分淀粉分子从
7、脐点伸向边缘，甚至支链淀粉的主链和许多支链也是径向排列的。 各种不同原料的淀粉颗粒，都有不同位置的黑色十字，将颗粒分成白色的四部分；此外，有许多淀粉粒具有与树木的年轮类似的轮纹， 这些特征均有利于 我们对原料的鉴别。,2019/4/11,20,3. 含水量,不同原料的淀粉具有不同的含水量，如玉米淀粉约为12%，甘薯淀粉约为20%，虽然水分含量不同，但都为干燥的粉末状，主要是淀粉中的分子含有羟基，彼此间以氢键相连结之故。,2019/4/11,21,4. 淀粉糊化,淀粉在冷水中搅拌可成乳状，停止搅拌则淀粉颗粒徐徐下沉，若将淀粉加热，水分即渗透到淀粉颗粒的内部组织而使其膨胀，晶体结构和偏光十字逐渐消
8、失，继续加温颗粒继续膨胀而互相接触，即变成糊状的粘稠液体，这个现象称为淀粉的糊化，生成的粘稠液体糊称为淀粉糊或糊精，其所需的温度称为糊化温度。,2019/4/11,22,淀粉糊化温度（）,2019/4/11,23,淀粉的糊化及老化（一）淀粉的糊化,2019/4/11,24,淀粉糊化可分为三个阶段：a.可逆吸水阶段：水分浸入淀粉颗粒的非晶质部分，体积略有膨胀；此时如冷却干燥可以复原，双折射显现不变。b.不可逆吸水阶段：随温度升高，水分进入淀粉微晶间隙，不可逆大量吸水，结晶“溶解”。c.淀粉粒解体阶段：淀粉分子完全进入溶液。 糊化作用的本质是淀粉粒中有序及无序（晶质与非晶质）态的淀粉分子之间的氢键
9、断开，分散在水中成为胶体溶液。,2019/4/11,25,*内部因素，即淀粉颗粒的大小、内部结晶区多少及其它物质的含量。一般地，淀粉颗粒愈大、内部结晶区越多，糊化比较困难，反之则较易。*外部因素：包括水含量、温度、小分子亲水物、有机酸、淀粉酶、脂肪和乳化剂等。,2019/4/11,26,糊化和水含量成正比，水含量越高，糊化越容易；高浓度的糖可降低糊化速度（主要影响水活度）；油脂可显著降低糊化速度和糊化率；高pH有利于淀粉的糊化，低pH将抑制淀粉糊化；淀粉酶可使糊化显著加速；提高温度，有利于淀粉的糊化。,2019/4/11,27,淀粉老化,糊化淀粉重新结晶所引发的不溶解效应称为老化。 淀粉老化可
10、看作是淀粉糊化的逆过程，其本质是糊化后的淀粉分子在低温下又自动排列成序，相邻分子间的氢键又逐步恢复形成致密、晶化的淀粉胶束。但这个过程是不完全的，并不能恢复到天然淀粉的状态。老化的直接结果是溶解性能变差，加工能力降低。,2019/4/11,28,影响淀粉老化的因素*内部因素：主要指直链淀粉和支链淀粉的比例分子量的大小；直链淀粉比例高时易于老化；中等聚合度淀粉易于老化。*外部因素：包括温度、水分含量、共存的其它物质等。,2019/4/11,29,5. 凝沉 糊化后的淀粉溶液在低温下放置较长时间以后，会由透明变得浑浊，并产生沉淀。这些现象称做淀粉的凝沉，也称做回生。 6. 吸附 许多有机及无机化合
11、物可被淀粉吸附。由于直链和支链淀粉分子的形状不同，对一些物质的吸附也有差别。例如：对碘的吸附，淀粉遇碘显蓝色，这是早已知道的现象。但实际上淀粉与碘的呈色反应随淀粉分子的结构和大小而不同，支链淀粉遇碘只产生紫红色。,2019/4/11,30,二、淀粉的化学性质,由于淀粉分子上有许多羟基，它可被氧化剂氧化，也可被无机盐、有机酸酯化，与酸作用可生成各种不同的产物。 1. 与酸作用 淀粉在酸的作用下水解产生分子量不同的各种中间产物，这些物质称为糊精。在淀粉水解的最初级阶段所产生的糊精分子大小和特性均与淀粉无多大区别，如遇碘显蓝色或紫色。进一步水解，糊精的分子量会继续减小，还原裴林溶液的能力逐渐增强，遇
12、碘变成褐色，而后显红色，最后便不与碘作用，不显色。淀粉淀粉糊精红糊精无色糊精麦芽糖葡萄糖,2019/4/11,31,2. 淀粉的成酯成醚作用 淀粉分子可与无机盐或有机酸生成酯。 在工业上通常用淀粉与甲酸、乙酸、丙酸及一些高级脂肪酸作用，生成各种用途的淀粉酯。例如淀粉与乙酸作用生成淀粉的乙酸酯。 3. 淀粉的氧化 淀粉随氧化条件及氧化剂的不同而生成不同的产物。常用的氧化剂有高碘酸、次氢酸等。双醛淀粉就是高碘酸氧化制得的。,2019/4/11,32,淀粉的理化性状,2019/4/11,33,淀粉具有不溶解于冷水和比重大于水的两个基本特性，这是淀粉得以提取的基本原理。由于制取淀粉的全过程需要大量用水
13、，故有“水磨法”之称。 淀粉制造的一般工艺过程包括原料处理，原料浸泡，破碎，分离胚芽、纤维和蛋白质，淀粉的清理、干燥和成品的整理，淀粉白度的提高，是淀粉制取与加工的最重要的组成部分。,2019/4/11,34,淀粉白度的提高,2019/4/11,35,1、高锰酸钾法高锰酸钾配成5%的溶液，按淀粉乳容积(30Bx左右浓度)添加，一般0.1%-1%(v/v)，反应温度40-45，时间10-30min。 2、次氯酸钠法 先将淀粉乳调节至pH4-7，温度28-52，加入次氯酸钠漂白，最后调节pH7，一般次氯酸钠加量为0.5-2.0%。,2019/4/11,36,3、漂白粉漂白法漂白粉一般有效氯含量28
14、%，用量为1%-10%，可将淀粉预先用酸调节至pH4，再直接漂。 4、直接用亚硫酸漂白法用量为0.3-1.0%，要注意最终成品SO2含量不能超标。 马铃薯是我国制造淀粉的主要原料之一，特别是东北和华北地区主要以马铃薯为原料生产淀粉。欧洲也出产大量的马铃薯淀粉，美洲也有生产，但数量不多。,2019/4/11,37,原料成分与加工的关系,2019/4/11,38,1、蛋白质与糖分蛋白质,糖分在制取淀粉的原料中，含量越低越好，因两者都能引起淀粉原浆之发酵和阻碍淀粉的沉降。由于糖是淀粉的水解产物，所以糖分增高时，淀粉含量必然降低，谷物和豆类原料含糖量较低，适时收获的马铃薯含糖量约为0.25%，但贮藏温
15、度接近0，含糖量可高达5，甘薯含糖量约为36，但通过贮藏后，由于淀粉水解酶的作用，可溶性糖分显著增加，而淀粉含量明显下降，所以甘薯的有效加工期限约为90天。,2019/4/11,39,蛋白质含量以豆类为最高，小麦与玉米次之，薯类较低。一般蛋白含量高者，相对地淀粉含量就低。豆类中含有20以上的蛋白质， 常影响原浆中淀粉粒的沉降，我国劳动人民很早就创造了点浆法以破坏蛋白质胶体，使淀粉沉降。该法为其它国家所无，谷物和豆类含水量较低，淀粉与蛋白质（麸质）接合紧密，因而较难分离，在制取淀粉时常需较长时间的浸渍处理。,2019/4/11,40,2、无机盐类淀粉原浆中的无机盐类如磷酸盐等，能加速原浆的澄清，
16、 所以有利于淀粉粒的沉降，玉米原浆中若含有0.1-0.4% 的无机盐， 那么小粒淀粉可免于流失。 3、脂肪和纤维 脂肪含量对淀粉加工影响较少，但谷物中的玉米胚因体积较大，需经去胚操作，胚可供作提油原料，纤维含量高，也能影响淀粉,依附量不如蛋白质显著。 4、淀粉 淀粉含量愈高原料质量越好，淀粉得率高。 淀粉粒大，沉降快，容易分离，出粉多。原料中以谷物的淀粉含量为最高，约在70左右，其它原料约含50左右的淀粉（干基）。,2019/4/11,41,淀粉酶,根据作用的方式可分为-淀粉酶与-淀粉酶。 （1）-淀粉酶广泛分布于动物（唾液、胰脏 等）、植物（麦芽、山萮菜）及微生物。微生 物的酶几乎都是分泌性
17、的。此酶以Ca2+为必需因子并作为稳定因子，既作用于直链淀粉，亦作用于支链淀粉，无差别地切断1，4-链。因此，其特征是引起底物溶液粘度的急剧下降和碘反应的消失，最终产物在分解直链淀粉时以麦芽糖为主，此外，还有麦芽三糖及少量葡萄糖。另一方面在分解支链淀粉时，除麦芽糖、葡萄糖外，还生成分支部分具有-1，6-键的-极限糊精。一般分解限度以葡萄糖为准是35-50，但在细菌的淀粉酶中，亦有呈现高达70分解限度的（最终游离出葡萄糖）；,2019/4/11,42,（2）-淀粉酶与-淀粉酶的不同点在于从非还原性末端逐次以麦芽糖为单位切断1，4-葡聚糖链。主要见于高等植物中（大麦、小麦、甘薯、大豆等），但也有报
18、告在细菌、牛乳、霉菌中存在。对于象直链淀粉那样没有分支的底物能完全分解得到麦芽糖和少量的葡萄糖。作用于支链淀粉或葡聚糖的时候，切断至1，6-键的前面反应就停止了，因此生成分子量比较大的极限糊精。从上述的-淀粉酶和-淀粉酶的作用方式，分别提出1，4-葡聚糖-4-葡萄糖水解酶（1，4glucan 4-glucanohydrolase）和 1， 4-葡聚糖-麦芽糖水解酶（-1，4glucan maltohydrolase）的名称等而被使用。,2019/4/11,43,应用,淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶类总称，通常通过淀粉酶催化水解织物上的淀粉浆料，由于淀粉酶的高效性及专一性，酶退浆的退浆率高，退浆快，污染少，产品比酸法、碱法更柔软，且不损伤纤维。淀粉酶的种类很多，根据织物不同，设备组合不同，工艺流程也不同，目前所用的退浆方法有浸渍法、堆置法、卷染法、连续洗等，由于淀粉酶退浆机械作用小，水的用量少，可以在低温条件下达到退浆效果，具有鲜明的环保特色。,
