氧化淀粉专题

1、1 氧化淀粉专题-1氧化淀粉专题2概述概述l第一讲：原料淀粉的介绍l第二讲：氧化淀粉的方法l第三讲：氧化淀粉在造纸中的应用3 内容提要一、淀粉的颗粒结构和特性二、淀粉的化学特性三、淀粉的物理性质 41.淀粉的形态结构 不同来源的淀粉，其形状和大小都不相同。玉米和高粱淀粉颗粒在形状和大小方面非常相似，颗粒平均直径15m，形状为多角形和圆形。小麦有两种不同形状和大小的淀粉颗粒，大的2540m ，扁豆形；小颗粒510m，呈球形。研究表明，小麦两种类型淀粉的化学组成相同。 第一节 淀粉的颗粒结构和特性562.淀粉的晶体结构 淀粉粒由支链淀粉分子和直链淀粉分子组成。淀粉粒的形态和大小可因遗传因素及环境条

2、件不同而有差异，但所有的淀粉粒都具有共同的性质，即结晶性。 7第二节 淀粉的化学特性一、颗粒淀粉的化学组成 1.水分 淀粉的应用大多与水联系在一起，淀粉粒内水分的含量与分布，以及水溶液中淀粉粒的浓度，对于淀粉的物理和化学性质极为重要。 8淀粉的含水量取决于贮存的条件（温度和相对湿度），一般在10%20%范围。不同品种淀粉的含水量存在差别，这是由于淀粉分子中的羟基自行结合与水分子结合的程度不同之缘故。9玉米淀粉分子中的羟基自行缔合的程度比马铃薯淀粉分子大，剩余的能够通过氢键与水分子相互结合的游离羟基的数目相对的减少，因而含水量低。可认为玉米淀粉分子小，位阻小，易于自行缔合。且玉米淀粉颗粒小，紧密

3、，水分子不易进入内部，从而导致玉米淀粉的含水量较低。10 将淀粉颗粒暴露于不同的相对湿度和温度下，会产生或释放水分的现象。淀粉颗粒水分与周围空气中的水分成平衡状态存在，空气干燥时淀粉会散发出水分，空气潮湿淀粉则会吸收水分。淀粉的水分含量与空气中的相对湿度有关，在相对湿度20%时，淀粉含水量56%；在绝干空气中相对湿度为零，淀粉水分含量也接近零。11淀粉中存在着两种状态的水，即自由水和结合水。自由水是被保留在物体团粒间或孔隙内，仍具有普通水的性质，随环境的温度和湿度的变化而变化。结合水是指不再具有普通水的性质，温度低于-25也不会结冰，不能被微生物利用。 122脂类化合物 谷类淀粉（玉米、小麦、

4、高粱、大米）中的脂类化合物含量较高（0.80.9%），马铃薯和木薯淀粉的脂类化合物含量则低得多（0.1%）。玉米淀粉含有0.5%的脂肪酸和0.1%的磷脂，小麦淀粉则含有0.4%游离脂肪酸和0.4%的磷脂。 13脂类化合物分子可以与直链淀粉分子形成一种包合物，如图。谷物淀粉中存在的直链淀粉脂类包合物会抑制谷物淀粉颗粒的膨胀和溶解，使其糊化温度提高；使淀粉糊和淀粉膜不透明；影响糊化淀粉增稠能力和粘合能力；使淀粉带有原谷物的气味。143含氮物质 淀粉中的含氮物质主要是蛋白质，所以通常把氮物质含量习惯说成蛋白质的含量，其含量是通过实测含氮量乘以6.25来计算的。蛋白质含量高对淀粉的加工利用有许多不利的

5、影响，如淀粉生产中蛋白分离困难，使用时会产生气味或臭味，蒸煮时易产生泡沫，水解时易产生颜色等。154灰分 灰分是淀粉产品在特定温度下完全燃烧后的残余物。天然马铃薯淀粉灰分含量相对较高，其灰分主成分是磷酸盐磷酸盐基团，而其他品种淀粉的灰分就相对较低。16二、淀粉的分子结构 淀粉是由-D-葡萄糖组成的多糖高分子化合物，有直链状和支叉状两种分子，分别称为直链淀粉和支链淀粉直链淀粉和支链淀粉。171直链淀粉 直链淀粉是一种线形多聚物，以脱水葡萄糖单元间经-1，4-糖苷键糖苷键连接而成的链状分子，见下图；呈右手螺旋结构，每六个葡萄糖单位组成螺旋的每一个节距，螺旋上重复单元之间的距离为1.06nm，在螺旋

6、内部只含氢原子，是亲油的，羟基位于螺旋外侧；直链淀粉分子结构直链淀粉分子结构18 每个-D-吡喃葡萄糖基环呈椅式构象，一个-D-吡喃葡萄糖基单元的C2上的羟基与另一相邻的-D吡喃葡萄糖基单元的C3上的羟基之间常形成氢键使其构象更为稳定。当淀粉在水中加热高于糊化温度后，直链淀粉从淀粉中游离出，溶于水中；可溶解的直链淀粉是线形的。19直链淀粉具有一些独特的性质。例如，它能与碘、有机酸、醇形成复合物，这种复合物称为螺旋包合物。淀粉溶液中加入正丁醇可以沉淀出直链淀粉，醇与直链淀粉形成不溶性复合物。 202支链淀粉 支链淀粉支叉位置是以-1，6-糖苷键连接，其余为-1，4-糖苷键连接，约4%5%的糖苷键

7、为-1，6-糖苷键。支链淀粉的分子结构支链淀粉的分子结构21 支链淀粉分子中侧链的分布并不均匀，有时很近，相隔1个到几个葡萄糖单元；有的较远，相隔40个葡萄糖单元以上。平均距离2025个葡萄糖单元。据报道支链淀粉的相对分子质量达到108。 22 淀粉是一种可再生性天然高分子化合物, 具有良好的粘合性和成膜性能。 直链淀粉是一种线型聚合物，通过分子内氢键的作用卷曲成螺旋型。这种紧密堆集的线圈式结构不利于水分子接近，故不溶于冷水。支链淀粉有许多支链，这些短链容易与水分子形成氢键，故支链淀粉易溶于冷水。23 淀粉之所以能够成为一种良好的胶黏剂，就是因为具备了可生成糊的支链淀粉，而另一部分直链淀粉又能

8、促进其发生胶凝作用的缘故。 原淀粉相对分子质量较大，聚合度较高，约1606000，不溶于水，但在水中可溶胀。由于流动性及渗透性较差，若直接作为胶黏剂则其性能极差。24 经过物理、化学或生物的方法对淀粉进行有限度的改性，改变其分子结构和性能，便可控制淀粉的溶解度和黏度。淀粉分子中含有糖苷键和易于发生化学反应的羟基，所以淀粉能和许多物质发生化学反应。这一性质是制备性能优异胶黏剂的理论基础。 25 玉米和小麦淀粉玉米和小麦淀粉的直链含量约为28%，马铃薯淀粉为21%，木薯淀粉为17%，高直链玉米高直链玉米品种，其直链淀粉含量高达品种，其直链淀粉含量高达70%，而糯玉米淀，而糯玉米淀粉直链淀粉只有粉直

9、链淀粉只有1%。同一品种的直链淀粉与支链淀粉组成比例基本相同。 26 常见淀粉的直、支链淀粉含量（%）淀粉种类淀粉种类直链淀粉含量直链淀粉含量支链淀粉含量支链淀粉含量玉米玉米2674马铃薯马铃薯2080小麦小麦2572大麦大麦2278高粱高粱2773大米大米1981甘薯甘薯1882糯米糯米0100豌豆（光滑）豌豆（光滑）3565豌豆（皱皮）豌豆（皱皮）6634273分离方法 玉米和小麦淀粉的直链淀粉能用几种不同的方法分离开来，如醇络合结晶法、硫酸镁溶液分步沉淀法和其他方法等。醇络合结晶法醇络合结晶法是利用直链淀粉与丁醇、戊醇等生成络合结构晶体，易于分离。支链淀粉存在于母液中，这是实验室中小量制

10、备的常用方法。硫酸镁分步沉淀法硫酸镁分步沉淀法，是利用直链和支链淀粉在不同硫酸镁溶液中沉淀差异，分步沉淀分离的。 284性质差异 直链和支链淀粉在若干性质方面存在着很大的差别。直链淀粉与碘液能形成螺旋络合物结构，直链淀粉与碘液能形成螺旋络合物结构，呈现蓝色。支链淀粉与碘液呈现紫红色。呈现蓝色。支链淀粉与碘液呈现紫红色。 直链淀粉难溶于水，溶液不稳定，凝沉性强；支链淀粉易溶于水，溶液稳定，凝沉性弱。直链淀粉能制成强度高、柔软性好的纤维和薄膜，支链淀粉却不能。 29第三节 淀粉的物理性质淀粉的糊化 淀粉混于冷水中搅拌时成为乳状悬浮液，称为淀粉乳浆。若停止搅拌，经一定时间后，则淀粉粒全部下沉，上部为

11、清水，这是因为淀粉不溶于冷水，且其相对密度较水大的缘故。 30 淀粉颗粒不溶于水是由于羟基间直接形成氢键或通过水间接形成氢键的原因。氢键力很弱，但淀粉粒内的氢键足以阻止淀粉在冷水中溶解。淀粉在冷水中有轻微的润涨（直径增加1015%），但这种润涨是可逆的，干燥后淀粉粒恢复原状。31 若将淀粉乳浆加热到一定温度，这时候水分子进入淀粉粒的非结晶部分，予以部分淀粉分子相结合，破坏氢键并水化它们；随着温度的再增加，淀粉粒内结晶区的氢键被破坏，淀粉不可逆地迅速吸收大量的水分，突然膨胀大原来体积的50100倍，原来的悬浮液迅速变成粘性很强的淀粉糊，透明度也增高，32 冷却后观察，发现淀粉粒的外形已发生了变化，大部分都已失去了原有的结构，小部分的直链淀粉分子则溶出，以至于颗粒破裂，最后乳液全部变成粘性很大的糊状物。虽停止搅拌，淀粉再也不会沉淀。这种粘稠的糊状物称为淀粉糊，这种现象称为糊化作用，发生此糊化现象所需温度为糊化温度。 33 糊化作用的本质是淀粉中有序（晶体）和无序（