淀粉制品工藝學(xué)

1、第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2012015 5年年2 2月月淀粉制品工藝學(xué) 緒論緒論 第一章第一章 淀淀粉結(jié)構(gòu)與性質(zhì)粉結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第二章第二章 濕法玉米淀粉提取工藝濕法玉米淀粉提取工藝 第三章第三章 玉米淀粉副產(chǎn)品綜合利用玉米淀粉副產(chǎn)品綜合利用 第四章第四章 薯類淀粉提取工藝薯類淀粉提取工藝 第五章第五章 其他谷類淀粉提取工藝其他谷類淀粉提取工藝 第六章第六章 低脂玉米粉生產(chǎn)技術(shù)低脂玉米粉生產(chǎn)技術(shù) 第七章第七章 淀淀粉糖生產(chǎn)工藝基本粉糖生產(chǎn)工藝基本 第八章第八章 淀粉糖品生產(chǎn)工藝淀粉糖品生產(chǎn)工藝 第九章第九章 變性淀粉生產(chǎn)工藝變性淀粉生產(chǎn)工藝 優(yōu)秀課程電子教案優(yōu)秀課程電子教案 目錄目錄第一章 淀粉

2、的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)緒緒 論論l淀粉：淀粉：植物能量貯存的形式之一，存在于植物的果實、種子、塊根、塊莖中。（僅次于纖維儲量的再生資源）l淀粉制品種類與應(yīng)用淀粉制品種類與應(yīng)用原淀粉 用于表面涂敷粉、充填劑、疏松劑和穩(wěn)定劑等。淀粉糖品及其衍生物：葡萄糖、淀粉糖漿、果葡糖漿、異構(gòu)糖、糖醇等 甜味劑、保濕劑等。變性淀粉：酸解、氧化、酯化、醚化、交聯(lián)、預(yù)糊化、焙炒糊精、接枝共聚淀粉等 造紙、食品、紡織、石油、醫(yī)藥等淀粉發(fā)酵產(chǎn)品：酒精、味精、甘油、維生素、各種有機(jī)酸(檸檬酸、乳酸)、各種氨基酸等。 食品添加劑、飼料添加劑、衣粉原料（檸檬酸）、降解塑料原料、汽油代用燃料。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與

3、性質(zhì)緒緒 論論 一、淀粉資源一、淀粉資源l商品淀粉分四類：普通谷類淀粉(玉米、小麥、高粱和大米)；塊莖(馬鈴薯)、塊根(木薯、葛根和甘薯)和髓(西米)淀粉；蠟質(zhì)淀粉 (蠟質(zhì)玉米、蠟質(zhì)高梁和蠟質(zhì)大米)；豆類淀粉(綠豆、豌豆和蠶豆)。注：我國主要品種有玉米、馬鈴薯、小麥和木薯淀粉。（書（書1、2、3、4標(biāo)題，自學(xué)）標(biāo)題，自學(xué)）第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)緒緒 論論淀粉資源：玉米淀粉資源：玉米淀粉顆粒：淀粉顆粒：多個淀粉分子的集聚體，呈白色固體狀。是淀粉在植物中的存在形勢。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)緒緒 論論 淀粉資源：薯類淀粉資源：薯類甘薯甘薯馬鈴薯馬鈴薯木薯木薯第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)緒緒 論論二、世

4、界淀粉深加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢二、世界淀粉深加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢l 美國：美國：玉米總產(chǎn)量、加工量等世界第一；淀粉資源開發(fā)利用世界上最先進(jìn)。三、國內(nèi)淀粉工業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢三、國內(nèi)淀粉工業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢l 國內(nèi)淀粉工業(yè)發(fā)展歷程國內(nèi)淀粉工業(yè)發(fā)展歷程我國玉米產(chǎn)量世界第二，吉林省國內(nèi)第一,山東。20世紀(jì)： 50年代僅有幾家淀粉作坊，80年代開始發(fā)展。21世紀(jì)：國內(nèi)淀粉及制品加工發(fā)展迅速，年平均增長25%。 特點：特點：加工規(guī)?；?、產(chǎn)品多元化。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)緒緒 論論l國內(nèi)淀粉工業(yè)發(fā)展趨勢國內(nèi)淀粉工業(yè)發(fā)展趨勢加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和戰(zhàn)略布局加強(qiáng)對副產(chǎn)品綜合利用的研究積極開展新產(chǎn)品的開發(fā)不斷進(jìn)行技術(shù)

5、創(chuàng)新四、本教材重點內(nèi)容四、本教材重點內(nèi)容淀粉提取技術(shù)淀粉糖生產(chǎn)（水解）技術(shù)變性淀粉生產(chǎn)技術(shù)注：發(fā)酵技術(shù)參看其它專著。注：發(fā)酵技術(shù)參看其它專著。第一章第一章淀粉結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)第一節(jié) 淀粉的分子結(jié)構(gòu)淀粉的分子結(jié)構(gòu) 一、淀粉分子的基本構(gòu)成單位一、淀粉分子的基本構(gòu)成單位1-D-吡喃葡萄糖。吡喃葡萄糖。葡萄糖：分子式C6H12O6。D型：與L型相對應(yīng)。C5上的羥基在碳原子右邊者（天然產(chǎn)物都為D型）。吡喃： C1、C5成的六元環(huán)，稱為吡喃環(huán)；C1與C4成的五元環(huán)，稱為呋喃環(huán)。（淀粉以吡喃環(huán)存在）。 型： C1上的-OH在右邊的為型，反之為型。 第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)l六角平面環(huán)

6、狀結(jié)構(gòu)：六角平面環(huán)狀結(jié)構(gòu)： P8更清晰表示出各碳原子和基團(tuán)之間的相對位置。 第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2淀粉分子的構(gòu)成淀粉分子的構(gòu)成直鏈淀粉-1.4糖苷鍵支鏈淀粉-1.6糖苷鍵第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)幾個概念：幾個概念：n還原末端還原末端：末端葡萄糖單位的C1有游離-羥基的末端，具有還原性，稱為。圖1-1，圖1-2n非還原末端非還原末端：不含有游離-羥基的末端不具有還原性，稱為 。n淀粉分子式：淀粉分子式：(C6Hl005)nn聚合度：聚合度：組成淀粉分子葡萄糖殘基的數(shù)量，用DP表示。 直鏈淀粉直鏈淀粉 平均聚合度約在7005 000之間（表1-1）； 支鏈淀粉支鏈淀粉 平均DP值為4 0004

7、0 000（表1-2）。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)二、直鏈淀粉的分子結(jié)構(gòu)二、直鏈淀粉的分子結(jié)構(gòu)1.直鏈淀粉分子的直鏈淀粉分子的分支分支結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)直鏈淀粉分子組成：直鏈淀粉分子組成：u線狀分子，占線狀分子，占64%。u輕度分支線狀分子，占輕度分支線狀分子，占36%（含（含420個短鏈）個短鏈）注意：注意：不能把輕度分支直鏈淀粉視為支鏈淀粉，支鏈淀粉分子平均鏈數(shù)可達(dá)數(shù)百個，兩者性質(zhì)不同。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2.直鏈淀粉分子的螺旋結(jié)構(gòu)直鏈淀粉分子的螺旋結(jié)構(gòu)直鏈淀粉分子空間結(jié)構(gòu)尚未定論，但有兩種代表性結(jié)論。直鏈淀粉分子空間結(jié)構(gòu)尚未定論，但有兩種代表性結(jié)論。掌握：掌握：直鏈淀粉分

8、子以螺旋存在，每一螺旋周期包含直鏈淀粉分子以螺旋存在，每一螺旋周期包含6個個-D-吡喃葡萄吡喃葡萄糖殘基。糖殘基。在稀溶液中有三種形式空間構(gòu)象，如圖在稀溶液中有三種形式空間構(gòu)象，如圖1-6。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)三、支鏈淀粉的分子結(jié)構(gòu)三、支鏈淀粉的分子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)模型有多種說法，適用的代表性的有：樹支狀和“束簇”狀結(jié)構(gòu)模型（圖1-7）兩個術(shù)語：兩個術(shù)語：外鏈從非還原末端到最近支叉位置的一段鏈；內(nèi)鏈任意兩個相鄰的-1，6糖苷鍵之間的一段鏈。注意注意：“束簇”狀結(jié)構(gòu)中， A鏈和B鏈相互平行靠攏，借氫鍵結(jié)合成緊密結(jié)構(gòu)結(jié)晶。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)四、直鏈淀粉和支鏈淀粉結(jié)構(gòu)、性質(zhì)比較四、直鏈淀粉和支鏈淀

9、粉結(jié)構(gòu)、性質(zhì)比較第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) 淀粉顆粒淀粉顆粒 一、淀粉顆粒的形狀一、淀粉顆粒的形狀l淀粉顆粒：淀粉顆粒：是多個淀粉分子的集聚體，呈白色固體狀。是淀粉在植物中的存在形勢。l特點：特點：植物種類不同，淀粉顆粒的形狀和大小也不同。l形狀：形狀：如表1-4，用于判斷品種l大?。捍笮。河玫矸垲w粒大小的極限范圍，或平均值來表示， 如表1-4第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)玉米玉米350馬鈴薯馬鈴薯350小麥350玉米玉米1500玉米玉米5000馬鈴薯馬鈴薯1500小麥5000木薯木薯1500芭蕉芋芭蕉芋3000高粱5000稻米5000高直鏈玉米高直鏈玉米1500第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第

10、一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)二、淀粉顆粒的輪紋結(jié)構(gòu)二、淀粉顆粒的輪紋結(jié)構(gòu)定義：定義： 在顯微鏡下觀察，可以看到有些淀粉顆粒表面呈若干環(huán)狀細(xì)紋，稱為輪紋結(jié)構(gòu)。 (圖l-8)。起因：起因：顆粒內(nèi)部折射率或密度之差。差別原因可能是晝夜光照的差別造成葡萄糖供應(yīng)數(shù)量不同。三、淀粉顆粒的偏光十字三、淀粉顆粒的偏光十字定義：定義：在偏光顯微鏡下觀察，淀粉顆粒表面上呈現(xiàn)黑色的十字，稱為偏光十字。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：晶體結(jié)構(gòu)。應(yīng)用：應(yīng)用：不同品種淀粉顆粒的偏光十字不同，根據(jù)這些差別鑒別淀粉的種類; 判斷糊化終點。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)偏光十字偏光十字第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)四、淀粉顆粒的微結(jié)晶結(jié)構(gòu)四、淀粉顆粒的微結(jié)

11、晶結(jié)構(gòu)1.淀粉顆粒的微結(jié)晶結(jié)構(gòu)淀粉顆粒的微結(jié)晶結(jié)構(gòu) 要點：要點：n淀粉顆粒由結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)組成，圖1-9 。n淀粉形成微晶束，如圖1-10。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)n微晶束呈放射狀排列，圖1-11。n顆粒外層結(jié)晶度高，主要由支鏈淀粉簇狀末端構(gòu)成，抗酸、酶作用能力強(qiáng)，有保護(hù)淀粉顆粒完整的作用。圖1-12第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2.淀粉顆粒的結(jié)晶化度淀粉顆粒的結(jié)晶化度 結(jié)晶化度定義：結(jié)晶化度定義：結(jié)晶態(tài)部分占整個顆粒的百分比。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三節(jié)第三節(jié) 淀粉的理化性質(zhì)淀粉的理化性質(zhì)一、淀粉的吸附性質(zhì)一、淀粉的吸附性質(zhì)1.對極性有機(jī)溶劑的吸附對極性有機(jī)溶劑的吸附 u直鏈淀粉：在溶液中分子

12、伸展性好，易通過氫鍵與極性有機(jī)化合物締合。u支鏈淀粉：分子呈樹狀，存在空間障礙，不易與這些化合物形成復(fù)合體沉淀。p與脂肪酸結(jié)合：不利影響潤脹能力差、糊化溫度增高。 （谷物脂類含量高，糊化溫度偏高，薯類則否）第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2.對碘的吸附對碘的吸附 u直鏈淀粉：每6個葡萄糖殘基形成一個螺旋結(jié)構(gòu)，容納1個碘分子。u意義：純直鏈每克吸附碘200mg，占重量20。而支鏈不到1。據(jù)此測定樣品中直鏈淀粉的含量。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)二、淀粉的溶解度二、淀粉的溶解度n定義：在一定溫度下，在水中加熱30min后，淀粉分子的溶解質(zhì)量百分比。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)三、淀粉的潤脹三、淀粉的潤脹定義：定義

13、：在冷水中，水分子簡單進(jìn)入淀粉顆粒的非結(jié)晶部分，產(chǎn)生有限的膨脹。特點：特點：u潤脹可逆，干燥可復(fù)原。u晶體結(jié)構(gòu)沒有破壞，偏光十字存在。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)四、淀粉的糊化四、淀粉的糊化1.糊化概念糊化概念n糊化：糊化：在濕熱作用下淀粉顆粒膨脹、溶解的現(xiàn)象。在濕熱作用下淀粉顆粒膨脹、溶解的現(xiàn)象。n糊化開始溫度：糊化開始溫度：淀粉顆粒開始出現(xiàn)糊化的溫度；淀粉顆粒開始出現(xiàn)糊化的溫度；n糊化完成溫度：糊化完成溫度：所有顆粒被糊化的溫度。所有顆粒被糊化的溫度。p注意：注意：糊化溫度是一個溫度范圍。糊化溫度是一個溫度范圍。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2.糊化過程和糊化實質(zhì)糊化過程和糊化實質(zhì)l 過程：過程：分

14、潤脹、有形溶脹、顆粒支解成離散分子三個分潤脹、有形溶脹、顆粒支解成離散分子三個階段階段 l 實質(zhì)：實質(zhì)：在濕、熱作用下，破壞淀粉顆粒內(nèi)分子鏈間的在濕、熱作用下，破壞淀粉顆粒內(nèi)分子鏈間的氫鍵，晶體被破壞，分子鏈變成無序甚至離散的狀態(tài)。氫鍵，晶體被破壞，分子鏈變成無序甚至離散的狀態(tài)。p 熱的作用：熱的作用：增加分子振動的能量，以拆散氫鍵增加分子振動的能量，以拆散氫鍵p 濕的作用：濕的作用：水分子代替另一條淀粉鏈形成氫鍵水分子代替另一條淀粉鏈形成氫鍵第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)3.淀粉糊化的測定方法淀粉糊化的測定方法 偏光十字法偏光十字法u目的：目的：測定糊化溫度。u原理：原理：淀粉糊化后偏光十字消失，

15、據(jù)此判斷糊化開始與結(jié)束溫度。u設(shè)備：設(shè)備：kofler熱臺顯微鏡。u操作：操作：將淀粉乳，置于設(shè)備上。（淀粉顆粒偏光十字開始消失時，對應(yīng)的溫度是糊化開始溫度。98顆粒偏光十字消失時的溫度既為糊化完成溫度。 （表1-9）第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 黏度測定法黏度測定法 l目的：目的：獲得多項淀粉糊化參數(shù)l原理：原理：根據(jù)淀粉糊化程度與黏度一一對應(yīng)關(guān)系，通過測定黏度，推測糊化參數(shù)。l設(shè)備：設(shè)備：布拉班德黏度儀l方法：方法：淀粉懸浮液，從室溫以1.5min的速率加熱至95，95保持30min，同樣速率降溫至50，再保持30min。以時間（溫度）為橫坐標(biāo)，黏度為縱坐標(biāo)，繪制黏度曲線圖p說明：每種淀粉有獨

16、特布氏曲線，依此查取淀粉糊化參數(shù)。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)各點意義及查取參數(shù)如書第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)4.影響淀粉糊化的因素影響淀粉糊化的因素 晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)微晶束的大小及密度越大，淀粉顆粒就不易糊化。 水分含量水分含量水分低于30時加熱韌化韌化淀粉：使糊化溫度增高，溫程縮短。烘干過熱的玉米糊化特性不如自然晾曬的玉米。 脂質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)有抑制潤脹的作用卵磷脂促進(jìn)小麥淀粉的糊化。 堿和鹽類堿和鹽類 強(qiáng)堿能使淀粉顆粒在常溫下就發(fā)生糊化（如書） 糖類糖類D-葡萄糖、D-果糖和蔗糖能抑制小麥淀粉顆粒溶脹。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)五、淀粉的回生五、淀粉的回生1.回生的概念與本質(zhì)回

17、生的概念與本質(zhì)u概念：糊化的淀粉放置一定時間后出現(xiàn)凝沉的現(xiàn)象。u實質(zhì)：糊化的淀粉分子鏈重新平行取向，靠氫鍵結(jié)合在一起，形成不溶于水的晶體結(jié)構(gòu)。 2.回生機(jī)理回生機(jī)理u直鏈淀粉：便于平行取向，易結(jié)晶，是分子間氫鍵。u 支鏈淀粉：支叉結(jié)構(gòu)取向障礙，不易回生，是分子內(nèi)側(cè)鏈間進(jìn)行 。 圖1-16、 圖1-173.各種淀粉的回生速各種淀粉的回生速（圖（圖1-18）4.影響淀粉回生的因素影響淀粉回生的因素（P23）第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)六、淀粉顆粒的膨脹能力和臨界濃度六、淀粉顆粒的膨脹能力和臨界濃度概念概念l膨脹能力：膨脹能力：淀粉在一定溫度水浴中加熱30min，沉淀顆粒的重量與原來干淀粉重量之比。l臨界濃度：臨界濃度：淀粉在95膨脹后正好將100ml水全部吸收，的干基重量。 P25 表1-10七、淀粉的化學(xué)性質(zhì)七、淀粉的化學(xué)性質(zhì)水解性質(zhì)在淀粉糖中講授變性性質(zhì)在變性淀粉中講授。第一章 淀粉的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第四節(jié)第四節(jié) 直連淀粉與支鏈淀粉分離直連淀粉與支鏈淀粉分離一、原淀粉中直、支鏈淀粉含量一、原淀粉中直、支鏈淀粉含量u意義：意義：了解資源u普通谷類：普通谷類：直鏈淀粉2030，u根類：根類：直鏈淀粉1720u糯性谷物糯性谷物（玉米、高梁、大米）：全部是支鏈p說明：天然淀粉少有