第五章淀粉基材料

• 目的和要求

了解淀粉的分布 、 化学结构 、 基本性质及其主要应用 ， 重 点掌握淀粉的化学结构及改性 。 • 内容和要点 5.1 淀粉的来源 5.2 淀粉的结构与性质 5.3 淀粉的改性及应用 5.4 淀粉基材料及应用

5.1 淀粉的来源

（1）概述

• 淀粉是自然界植物体内存在的一种高分子化合物 ， 是绿色植

• 物光合作用的产物 。

淀粉既是食品工业的原料 ， 也是基础工业的原料 。

2013 年全球淀粉产量约 6880 万吨 ， 其中玉米淀粉约 6100 万 吨 ， 占总量的 89%。 美国是世界淀粉产量最大的国家 ， 产量约 2900 万吨 ， 其中玉米淀粉约 2800 万吨 ； 我国居第二位 ， 产量约 2500 万吨 ， 约占世界淀粉总产量的 36.3% ， 其中玉米淀粉产量 约 2350 万吨 ， 约占我国淀粉总产量的 94%。

从现代观点看 ， 淀粉作为一种可由生物合成的可再生资源 ， 是取之不尽 、 用之不竭的有机原料 ， 必将愈来愈受到人们的重 视 。

5.1 淀粉的来源

（2）淀粉的来源

天然淀粉又称原淀粉 ， 其来源是依赖于植物体内的天然合 成 。

就其分布而言 ， 淀粉来源遍布整个自然界 ， 广泛存在于高 等植物的根 、 块茎 、 籽粒 、 髓 、 果实 、 叶子等 。 淀粉一般按来源可分为 ： 禾谷类淀粉 ， 主要包括玉米 、 大 米 、 大麦 、 小麦 、 燕麦和黑麦等 ； 薯类淀粉 ， 在我国以甘 薯 、 马铃薯和木薯为主 ； 豆类淀粉 ， 主要有蚕豆 、 绿豆 、 豌 豆和赤豆等 ； 其他淀粉 ， 在一些植物的果实 （ 如香蕉 、 芭 蕉 、 白果等 ） 、 基髓 （ 如西米 、 豆苗 、 菠萝等 ） 中含有淀 粉 ； 另外 ， 一些细菌 、 藻类中也含有淀粉或糖元 。

5.1 淀粉的来源

• 玉米淀粉

玉米属一年生草本 植物 ， 又名玉蜀 黍 ， 在世界谷类作 物中 ， 玉米的种植 面积和总产量仅次 于小麦和水稻而居 第三位 ， 平均单产 则居首位 。 我国玉 米种植面积占世界 种植面积的 18% 左 右 ， 总产量高居世 界第二位 。

玉米的化学成分范围及平均值／ % （质量）

成分 范围 平均值 成分 范围 平均值 水分 7 ～ 23 16.7 灰分 1.1 ～ 3.9 1.42 淀粉 64 ～ 78 71.5 纤维 1.8 ～ 3.5 2.66 蛋白质 8 ～ 14 9.91 糖 1.0 ～ 3.0 2.58 脂肪 3.1 ～ 5.7 4.78

玉米籽粒各部位的组成／ %

胚芽

成分 全粒 胚乳 胚芽 玉米皮 玉米冠 淀粉 71 86.4 8.2 7.3 5.3 蛋白质 10.3 9.4 18.8 3.7 9.1 脂肪 4.8 0.8 34.5 1 3.8 糖 2 0.6 10.8 0.3 1.6 矿物质 1.4 0.6 10.1 0.8 1.6

5.1 淀粉的来源

• 其他谷类淀粉 小麦淀粉 ： 淀粉含量约 55% 大米淀粉 ： 淀粉含量 70%~80% 高粱淀粉 ： 淀粉含量 65.9%~77.4%

• 薯类淀粉

马铃薯 ： 淀粉含量 8%~29.4% 木薯 ： 根内含量 10%~30% 甘薯 ： 淀粉含量 7%~27%

• 野生植物淀粉 分布在野生植物的果实 、 种子 、 块根 、 鳞茎或根中

5.2 淀粉的结构与性质

（1）淀粉的化学结构

淀粉是由葡萄糖组成的多糖类碳水化合物 ， 化学结构式为 (C6H10O5)n ， 式中 C6H10O5 为脱水葡萄糖单位 ， n 为组成淀粉 高分子的脱水葡萄糖单元的数量 ， 即聚合度 。 用热水处理后 ， 可将淀粉分为两种 ： 一是可溶解的 ， 称为 直链淀粉 ； 另一个不溶解 ， 称为支链淀粉 。

5.2 淀粉的结构与性质

（2）直链淀粉

直链淀粉分子中脱水葡萄糖结构单元之间主要通过 α-D(1,4) 糖苷键连接 。

直链淀粉的结构

5.2 淀粉的结构与性质

• 直链淀粉不是完全伸直 的 ， 它的分子通常为卷曲 的螺旋形 ， 每一转有 6 个葡 萄糖分子 。 螺旋内部只有 氢原子 ， 羟基位于螺旋外 侧 。

直链淀粉的螺旋形结构