淀粉颗粒的结晶性及非晶化方法

淀粉颗粒的结晶性及非晶化方法（共2篇）

篇1：淀粉颗粒的结晶性及非晶化方法

淀粉颗粒的结晶性及非晶化方法

淀粉颗粒的结晶性质及其非晶化处理对淀粉的化学改性具有十分重要的.理论和实际意义.从淀粉颗粒的结晶结构和非结晶结构出发,介绍了淀粉颗粒的结晶性、X射线衍射图样和非晶化处理方法.并对提高淀粉反应活性的非晶化方法及其存在的问题进行展望.

作 者：赵永青 何小维 黄强 张本山 ZHAO Yong-qing HE Xiao-wei HUANG Qiang ZHANG Ben-shan 作者单位：华南理工大学轻工与食品学院,广东,广州,510640刊 名：现代化工 ISTIC PKU英文刊名：MODERN CHEMICAL INDUSTRY年，卷(期)：27(11)分类号：O636.12关键词：淀粉 结晶 非晶化

篇2：淀粉颗粒的结晶结构

关键词：淀粉颗粒,结晶区,结构模型

淀粉是碳水化合物在绿色植物中的储藏形式, 它是以颗粒的形式存在的。淀粉颗粒是由直链淀粉和支链淀粉两种高分子有秩序径向排列而成。它是一种天然的多晶体系, 在淀粉的颗粒结构中包含着结晶区和非结晶区两大组成部分, 结晶区构成了淀粉颗粒的紧密层, 非结晶区构成了淀粉颗粒的稀疏层, 紧密层与稀疏层交替排列。结晶区是由支链淀粉链定向形成的, 直练淀粉构成了非结晶区。

1 淀粉颗粒的结晶结构

淀粉颗粒具有结晶性结构, 呈现一定的X光衍射图样, 淀粉颗粒的结晶结构随不同来源的植物品种而不同。一般淀粉颗粒是由直链淀粉和支链淀粉两种成分组成, 存在着结晶区和无定形区。淀粉的结晶区域是由支链淀粉的双螺旋结构通过相互靠近和排列形成的, 随着直链淀粉含量的增加, 颗粒的结晶度却下降了, 这说明淀粉中的结晶部分更多的是由支链淀粉形成的。有实验证明在淀粉颗粒内部, 直链淀粉多数没有卷入所形成的有序结构中, 一般认为直链淀粉在天然淀粉颗粒中以无规线团形式存在, 形成了部分无定形区域[5]。淀粉颗粒中结晶区约为颗粒体积的25%~50%, 其余为无定形区。结晶区和无定形区并无明确的界线, 变化是渐进的。

关于在淀粉颗粒中水分是否参与淀粉的结晶一直存在着两种不同的观点:一种观点认为淀粉在逐步加热干燥脱水的过程中, 淀粉颗粒由结晶结构转化为无定形结构的原因是颗粒中含有的水分子参与了结晶, 由于干燥使水分子脱去, 淀粉的结晶结构被破坏而最后过渡为无定形结构。有实验证明, 原玉米淀粉颗粒内存在两种组成及性质不同的结晶结构, 一种是淀粉分子链间通过氢键形成的链链结晶结构, 另外一种是淀粉分子链和水分子间通过氢键形成的链水结晶结构。它们在X射线衍射曲线上对应着不同的衍射峰。当淀粉颗粒含水量在平衡水分以下时, 随着含水量的改变, 链链衍射晶峰的强度和面积基本保持不变, 而链水衍射晶峰的强度和面积则随着含水量的增减而增减。另外, 当淀粉颗粒分散在常温水分散系中时含水量在平衡水分以上时, 尽管只发生了轻度的可逆溶胀, 但淀粉颗粒原有的结晶结构已受到很大程度的破坏, 而且, 这种破坏作用对链链结晶结构和链水结晶结构的影响基本上是一致的。

2 淀粉颗粒的结构模型

2.1 淀粉颗粒内部的生长环结构模型

淀粉颗粒结构的生长环模型是1980年Kainuma根据双螺旋结构的排列理论并结合生长周期提出的。应用电子显微镜和原子力显微镜, 可以观测到淀粉颗粒有着明显的生长环结构, 颗粒是由结晶壳层和无定型壳层交替构成的。淀粉颗粒的内部层状结构, 是一种由半晶体和大多数无定型材料组成的交替排列的同心球壳。在密实的结晶环层之间有无定型区域, 相对较容易受到酸和酶的侵蚀。

2.2 支链淀粉和直链淀粉结合的双螺旋结构模型

直链淀粉一般主要形成无定型区域, 但是在淀粉颗粒中, 并不是所有的直链淀粉都处于无定型区域, 直链淀粉也参与到了微晶的形成中。直链淀粉的双螺旋结构长度要比由支链淀粉形成的双螺旋结构长度长很多, 不管直链淀粉和支链淀粉如何结合, 它们都形成了无定型片层和结晶片层的交替排列状态。结晶区是由连续的超分子螺旋结构的支链淀粉组成, 螺旋结构中有许多空隙, 可以容纳直链淀粉分子。

2.3 淀粉颗粒的片层结构

淀粉颗粒是以脐点为中心由球晶按一定规则排列成放射状而构成。支链淀粉是一种树形结构, 将其分为紧密排列的区域 (微晶区域) 和非域是由链长度为15个葡萄糖单元的淀粉链的紧密排列而形成的。将支链淀粉的结构按生长方向和次序分成了交替排列的无定型片层和结晶片层。紧密排列在一起的短的支链相互靠近形成微晶“簇”, 簇和簇相互靠近形成了微晶片层, 无定型区域主要是由支化点组成。

3 淀粉颗粒的微晶结构

在天然淀粉的微晶区域中, 直链和支链淀粉共同形成了微晶结构。微晶淀粉是指具有较高结晶度的淀粉微晶束、片晶或其它晶形的聚集体。通常所涉及到的如抗温和酸解淀粉、回生的抗酶解淀粉、淀粉球晶和球粒、葡聚糖微晶、抗酶解糊精等都属于微晶淀粉的范畴。

4 淀粉颗粒的亚微晶结构

在预糊化淀粉中存在一种非微晶也非晶的亚微晶结构。这种亚微晶结构在广角X射线衍射曲线中表现出明显的非晶衍射弥散特征。但亚微晶的弥散衍射与非晶的弥散衍射存在本质上的差别, 非晶形成弥散衍射峰是因为非晶只存在短程有序、长程无序而造成的, 亚微晶则因为晶体晶粒线度小或结晶不完全, 在目前X射线衍射分析仪所应用的波长范围内, 很难分开二级或二级以上的干涉, 导致衍射峰的宽化而使弱线难于分辨、强线呈现典型非晶弥散衍射特征, 而不会表现出微晶的尖峰衍射特征。