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BC 3-4 淀粉
#生物化学 #食品 #糖类 #碳水化合物 #结构 #糊化 #老化 #改性 #淀粉 #多糖
1. 淀粉的性质
- 颗粒和结构：白色颗粒形式，少部分有结晶性结构，大部分则无定形，不单独存在
- 直链淀粉：由分子内氢键作用而卷曲成螺旋状
- 支链淀粉：主链为 α-1,4-糖苷键；支链为 α-1,6-糖苷键。分支成簇或以双螺旋形式存在
TIP
区分直链淀粉与支链淀粉
- 直链淀粉易老化，支链淀粉易糊化
- 直链淀粉被碘液染成紫蓝色，支链淀粉则被染成紫红色
- 结晶性：颗粒由以氢键结合并以放射状排列的直链淀粉和支链淀粉分子构成；结晶区（占少数）与非结晶区（占多数）交替存在；偏光十字反映其折光性
- 冷水不溶性：不溶于冷水，会因吸收少量水而发生溶胀作用
溶胀：是指溶剂分子扩散进入高分子内部，使其体积膨胀的现象
提高淀粉溶解性的方法
- 引入吸水基团 如：改性
- 改变其结构方式，破坏淀粉颗粒 如：预糊化淀粉
- 将淀粉水解 如：糊精
2. 淀粉的糊化（α化）
定义：将淀粉混合于水并加热，淀粉溶胀、崩溃，最终结晶区消失
化学本质：淀粉微观结构由有序转变成无序，结晶区被破坏
α-淀粉：糊化的淀粉 β-淀粉：具有胶束（微晶）结构的淀粉
2.1 淀粉糊化的阶段
- 可逆吸水阶段：水分进入淀粉颗粒的非晶质区，双折射开始消失
- 不可逆吸水阶段：结晶溶解
- 无定形状形成阶段：颗粒成为无定形的袋状，双折射完全消失
2.2 淀粉糊化的影响因素
- 淀粉种类
- 淀粉结构
- 淀粉晶体结构
- 温度
- 水分活度
- pH
- 脂质（会与淀粉形成包合物，从而抑制糊化）
- 糖类（与淀粉糊化竞争水，从而抑制糊化）
- 盐（抑制）
- 酶（新米淀粉酶强，因此比陈米更容易煮熟）
3. 淀粉的老化（回生）
定义：糊化的α-淀粉放置在室温（及以下）下变得不透明，甚至凝结而沉降（β化）
化学本质：糊化淀粉在低温下又自动排列成序，相邻分子间氢键又逐步形成致密、高度结晶化的淀粉分子微晶束
淀粉老化的影响因素
- 淀粉结构
- 温度
- 含水量
- 共存物（脂质、乳化剂、多糖、蛋白质抗老化）
- 膨化处理（抑制老化）
4. 改性淀粉
改性淀粉
是在天然淀粉所具有的固有特性的基础上，为改善淀粉的性能、扩大其应用范围，利用物理、化学或酶法处理，在淀粉分子上引入新的官能团或改变淀粉分子大小和淀粉颗粒性质，从而改变淀粉的天然特性，使其更适合于一定应用的要求
改性方法
（物理方法）
- 高温高压
- 迅速干燥
（化学方法）
- 氧化淀粉
- 淀粉的接枝共聚物
接枝共聚物
聚合物主链的某些原子上接有与主链化学结构不同的聚合物链段的侧链的一种共聚物
5. 抗性淀粉 resistant starch，RS
直链抗性淀粉是将一定浓度的淀粉悬浮液充分糊化后再进行老化处理（后面待补充抗性的原理）
- NMR 证明了 RS 颗粒是源于直链淀粉的结晶
制备抗性淀粉的主要方法
- 压热处理法
- 螺杆挤压法
- 微波辐射法
- 支链淀粉悬浮液脱支法
- 酶法
抗性淀粉的生理功能
- 对大肠健康：大部分进入大肠后发酵产生短链脂肪酸
- 对血糖：引起的餐后血糖波动小
- 对脂类代谢：能降低肝脏和血清中胆固醇和甘油三酯含量
- 对无机盐吸收：RS2 能提高鼠对矿物质的表观吸收率
丁酸功能
- 是结肠黏膜细胞主要能量来源
- 能抑制结肠和直肠上皮细胞过度增生和转化，降低结肠发病发现
- 抗炎，预防和改善溃疡性结肠炎
- 抗腹泻作用
5.1 物理包埋淀粉 RS1
由于物理屏蔽作用，包埋在致密细胞结构中的淀粉，不能与酶接触（因此有抗酶解作用）
5.2 抗性淀粉颗粒或生淀粉 RS2
直链淀粉形成B 晶体，天然具有抗酶解作用
RS1 和RS2 经过热处理后大部分会被破坏，可被酶解
5.3 老化淀粉 RS3
老化的淀粉聚合物，主要由糊化淀粉冷却后形成，是一种物理变性淀粉。
RS3 是最重要也是最主要的 RS
5.4 化学改性淀粉 RS4
用基因改造或化学方法以及一些化学官能团的引入而引起淀粉分子结构变化
6. 多孔淀粉
多孔淀粉：通过物理、机械、生化方法在低于淀粉糊化温度下水解各种淀粉形成类似蜂窝状中空的新型变性淀粉
性质
- 比孔容、比表面积
- 吸水、吸油能力
- 堆积密度、颗粒密度较低
- ……