淀粉是高分子碳水化合物，是由單一類型的糖單元組成的多糖。淀粉的基本構(gòu)成單位為α-D-吡喃葡萄糖，葡萄糖脫去水分子后經(jīng)由糖苷鍵連接在一起所形成的共價(jià)聚合物就是淀粉分子。淀粉屬于多聚葡萄糖，游離葡萄糖的分子式以C6H12O6表示，脫水后葡萄糖單位則為C6H10O5，因此，淀粉分子可寫成(C6H10O5)n，n為不定數(shù)。組成淀粉分子的結(jié)構(gòu)單體(脫水葡萄糖單位)的數(shù)量稱為聚合度，以DP表示。

物料分類

　　淀粉是經(jīng)由α-1,4糖苷鍵連接組成的。其后，人們把淀粉分為直鏈分子和支鏈分子，直鏈分子是D-六環(huán)葡萄糖經(jīng)α-1,4-糖苷鍵組成，支鏈分子的分支位置為α-1,6-糖苷鍵，其余為α-1,4糖苷鍵。

　　直鏈淀粉含幾百個(gè)葡萄糖單元，支鏈淀粉含幾千個(gè)葡萄糖單元。在天然淀粉中直鏈的占20%～26%，它是可溶性的，其余的則為支鏈淀粉。直鏈淀粉分子的一端為非還原末端基，另一端為還原末端基，而支鏈淀粉分子具有一個(gè)還原末端基和許多非還原末端基;當(dāng)用碘溶液進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，直鏈淀粉液呈顯深藍(lán)色，吸收碘量為19%~20%，而支鏈淀粉與碘接觸時(shí)則變?yōu)樽霞t色，吸收碘量為1%。

物理性質(zhì)

　　吸附性質(zhì)

　　淀粉可以吸附許多有機(jī)化合物和無機(jī)化合物，直鏈淀粉和支鏈淀粉因分子形態(tài)不同具有不同的吸附性質(zhì)。直鏈淀粉分子在溶液中分子伸展性好，很容易與一些極性有機(jī)化合物如正丁醇、脂肪酸等通過氫鍵相互締合，形成結(jié)晶性復(fù)合體而沉淀。

　　溶解度

　　淀粉的溶解度是指在一定溫度下，在水中加熱30 min后，淀粉樣品分子的溶解質(zhì)量分?jǐn)?shù)。淀粉顆粒不溶于冷水，受損傷的淀粉或經(jīng)過化學(xué)改性的淀粉可溶于冷水，但溶解后的潤(rùn)脹淀粉不可逆。隨著溫度的上升，淀粉的膨脹度增加，溶解度加大。

　　糊化

　　將淀粉懸浮液進(jìn)行加熱，淀粉顆粒開始吸水膨脹，達(dá)到一定溫度后，淀粉顆粒突然迅速膨脹，繼續(xù)升溫，體積可達(dá)原來的幾十倍甚至數(shù)百倍，懸浮液變成半透明的黏稠狀膠體溶液，這種現(xiàn)象稱為淀粉的糊化。淀粉發(fā)生糊化現(xiàn)象的溫度稱為糊化溫度。即使同一品種的淀粉，因?yàn)榇嬖陬w粒大小的差異，因此糊化難易程度也各不相同，所需糊化溫度也不是一個(gè)固定值。

　　回生

　　糊化的淀粉在稀糊狀態(tài)下放置一定時(shí)間后會(huì)逐漸變渾濁，最終產(chǎn)生不溶性的白色沉淀。而在濃糊狀態(tài)下，可形成有彈性的膠體，這種現(xiàn)象稱為淀粉的回生，也叫淀粉的老化或凝沉。

　　膨脹能力

　　加熱淀粉乳，淀粉顆粒會(huì)膨脹。對(duì)于不同種類淀粉其顆粒膨脹能力不同。將淀粉乳樣品在一定溫度水浴中加熱30 min，然后離心，傾出上清液，將沉淀的顆粒稱重，淀粉膨脹后沉淀顆粒的重量與原來干淀粉重量之比稱為膨脹能力。

　　臨界濃度

　　淀粉的臨界濃度是指淀粉在95℃條件下膨脹后正好將100 mL水全部吸收，無游離水遺留的干基重量。當(dāng)?shù)矸蹪舛瘸^臨界值時(shí)，淀粉將形成膨脹粒的連續(xù)相，全部自由水都被截留;低于臨界值將會(huì)有游離水分存在。工業(yè)上應(yīng)用的淀粉糊濃度遠(yuǎn)高于臨界濃度，淀粉的臨界濃度是配制一定黏度糊所需要淀粉量的依據(jù)。

化學(xué)性質(zhì)

　　淀粉的許多化學(xué)性質(zhì)與葡萄糖相似，但由于它是葡萄糖的聚合體，又有自身獨(dú)特的性質(zhì)，生產(chǎn)中應(yīng)用淀粉化學(xué)性質(zhì)改變淀粉分子可以獲得兩大類重要的淀粉深加工產(chǎn)品。

　　第一大類是淀粉的水解產(chǎn)品，它是利用淀粉的水解性質(zhì)將淀粉分子進(jìn)行降解所得到的不同DP的產(chǎn)品。淀粉在酸或酶等催化劑的作用下，α-1,4糖苷鍵和α-1,6糖苷鍵被水解，可生成糊精、低聚糖、麥芽糖、葡萄糖等多種產(chǎn)品。

　　第二大類產(chǎn)品是變性淀粉，它是利用淀粉與某些化學(xué)試劑發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)而生成的。淀粉分子中葡萄糖殘基中的C2、C3和C6位醇羥基在一定條件下能發(fā)生氧化、酯化、醚化、烷基化、交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng),生成各種淀粉衍生物。

物料應(yīng)用

　　淀粉的應(yīng)用廣泛，其中變性淀粉是重點(diǎn)。變性淀粉是指利用物理。化學(xué)或酶的手段改變?cè)矸鄣姆肿咏Y(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，從而產(chǎn)生新的性能與用途的淀粉或淀粉衍生物。其種類多樣，根據(jù)處理方式分為以下幾類。

　　1.物理變性：預(yù)糊化(α-化)淀粉、γ射線、超高頻輻射處理淀粉、機(jī)械研磨處理淀粉、濕熱處理淀粉等。

　　2.化學(xué)變性：用各種化學(xué)試劑處理得到的變性淀粉。其中有兩大類：一類是使淀粉分子量下降，如酸解淀粉、氧化淀粉、焙烤糊精等;另一類是使淀粉分子量增加，如交聯(lián)淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、接枝淀粉等。

　　3.酶法變性(生物改性)：各種酶處理淀粉。如α、β、γ-環(huán)狀糊精、麥芽糊精、直鏈淀粉等。

　　4.復(fù)合變性：采用兩種以上處理方法得到的變性淀粉。如氧化交聯(lián)淀粉、交聯(lián)酯化淀粉等。采用復(fù)合變性得到的變性淀粉具有兩種變性淀粉的各自優(yōu)點(diǎn)。

　　另外，變性淀粉還可按生產(chǎn)工藝路線進(jìn)行分類，有干法(如磷酸酯淀粉、酸解淀粉、陽離子淀粉、羧甲基淀粉等)、濕法、有機(jī)溶劑法(如羧基淀粉制備一般采用乙醇作溶劑)、擠壓法和滾筒干燥法(如天然淀粉或變性淀粉為原料生產(chǎn)預(yù)糊化淀粉)等。

　?、兕A(yù)糊化淀粉

　　預(yù)糊化淀粉是一種加工簡(jiǎn)單，用途廣泛的變性淀粉，應(yīng)用時(shí)只要用冷水調(diào)成糊，免除了加熱糊化的麻煩。廣泛應(yīng)用與醫(yī)藥、食品、化妝品、飼料、石油鉆井、金屬鑄造、紡織、造紙等很多行業(yè)。

　　②酸變性淀粉

　　酸變性淀粉引是指在糊化溫度以下將天然淀粉用無機(jī)酸進(jìn)行處理，改變其性質(zhì)而得到的一類變性淀粉。通常制備酸變性淀粉的條件是：淀粉乳濃度為 36%～ 40%，溫度低于糊化反應(yīng)溫度(35 ～ 60℃)，反應(yīng)時(shí)間為 0.5h 至數(shù)小時(shí)。當(dāng)達(dá)到所需要的 粘度或轉(zhuǎn)化度時(shí)，中和、過濾、洗滌、干燥即得產(chǎn)品，在食品工業(yè)(糖果廠)、造紙工業(yè)(施膠料)、紡織工業(yè)應(yīng)用較多。

　?、垩趸矸?/p>

　　淀粉經(jīng)氧化劑處理后形成的變性淀粉為氧化淀粉，其在建筑工業(yè)(用作絕緣板。墻壁紙和隔音板原材料的粘合劑)、食品工業(yè)、造紙工業(yè)、紡織工業(yè)應(yīng)用較多。

　?、芙宦?lián)淀粉

　　使淀粉分子間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的試劑叫交聯(lián)劑，其種類很多，分子結(jié)構(gòu)中含雙官能團(tuán)和多官能團(tuán)。工業(yè)生產(chǎn)中常用的交聯(lián)劑有:環(huán)氧氯丙烷、三氯氧化磷和三偏磷酸鈉等。前者具有兩個(gè)官能團(tuán)，后兩者具有三個(gè)官能團(tuán)。淀粉經(jīng)交聯(lián)劑處理后發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，促使一個(gè)淀粉分子與另一個(gè)分子間搭成鍵橋，產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)。由于淀粉分子具有眾多的醇羥基，除分子與分子之間的交聯(lián)反應(yīng)外，起反應(yīng)的兩個(gè)不同羥基也有的是來自同一個(gè)淀粉分子，沒有起到不同淀粉分子間的交聯(lián)反應(yīng)。反應(yīng)試劑也可能只與一個(gè)羥基起了反應(yīng)，沒有在不同淀粉分子之間形成交聯(lián)鍵。這兩種情況都有發(fā)生，但整個(gè)反應(yīng)過程趨向分子間交聯(lián)，在食品工業(yè)(常使用交聯(lián)的磷酸酯、醋酸酯和羥烷基淀粉)、醫(yī)療業(yè)(外科手術(shù)橡膠手套的潤(rùn)滑劑)、紡織工業(yè)應(yīng)用較多。

　　⑤酯化淀粉

　　酯化淀粉是指在糊化溫度以下淀粉乳與有機(jī)酸酐(醋酸酐，丁二酸酐等)在一定條件下進(jìn)行酯化反應(yīng)而得到的一類變性淀粉，在食品工業(yè)(作為增稠劑)、造紙工業(yè)(施膠料)、紡織工業(yè)(經(jīng)紗上漿)應(yīng)用較多。

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　　醚化淀粉是淀粉分子的羥基與烴化合物中的羥基通過氧原子連接起來的淀粉衍生物。它有許多品種，其中工業(yè)化生產(chǎn)的主要有三種類型，即羧甲基淀粉、羥烷基淀粉和陽離子淀粉。對(duì)淀粉進(jìn)行醚化變性，可提高黏度的穩(wěn)定性，特別是在高pH條件下，醚化淀粉較前面提到的氧化淀粉和酯化淀粉性能更加穩(wěn)定，應(yīng)用更加廣泛，在食品工業(yè)(增稠劑)、醫(yī)藥工業(yè)(藥片的粘合劑和崩解劑)、石油鉆井(降濾失劑)、紡織工業(yè)、造紙工業(yè)、日化工業(yè)(可作肥皂、家用洗滌劑的抗污垢再沉淀劑)。

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　　功能性變性淀粉主要指對(duì)人體有一定保健作用和生理作用的變性淀粉，如抗性淀粉、多孔淀粉等，主要用于食品、醫(yī)療、制藥、日用化工等行業(yè)，可顯著提高相關(guān)產(chǎn)品的品質(zhì)和檔次。盡管目前產(chǎn)量不大，但卻具有較高的附加值，是國(guó)內(nèi)外研究開發(fā)的熱點(diǎn)。

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