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直链淀粉和支链淀粉
直链淀粉和支链淀粉配比与糊化温度的关系
作者石家源指导教师闫怀义
（忻州师范学院化学系0701班034000）
摘要为了研究直链淀粉和支链淀粉配比与糊化温度的关系，以玉米淀粉为原料，采用正丁醇沉降法和温水浸出法提取出直链淀粉和支链淀粉，并比较了两种方法提取出产品的纯度，然后用分光光度法测定了不同配比的直、支链淀粉的糊化温度。
结果表明：
正丁醇沉降法过于复杂，且所需时间过长；温水浸出法操作简单，节省时间；正丁醇沉降法分离出的支链淀粉纯度比温水浸出法的高，但是相差不多；由温水浸出法分离出的直链淀粉纯度比正丁醇沉降法的高；所以在工业生产中完全可以用温水浸出法代替丁醇沉降法；用温水浸出法提取出的直链淀粉的糊化温度为80℃；支链淀粉的糊化温度为55℃。
即直链淀粉含量越多，糊化温度越高；支链淀粉含量越多，糊化温度越低。
关键词直链淀粉；支链淀粉；提取；配比；糊化温度
引言
直链淀粉和支链淀粉是淀粉的两大组成成分，由于二者的分子结构、分子聚集状态不同，从而使得不同来源的淀粉有各自的用途。
研究表明，淀粉中直链淀粉和支链淀粉的比例和含量对淀粉产品的加工、物化特性、糊化温度等有着直接的影响［1］。
因此，对于不同比例直、支链淀粉的淀粉的研究具有重要的意义。
在淀粉的悬浊液中，淀粉微晶束溶融的过程叫做淀粉的糊化，即：
水分子进入淀粉微晶束结构，拆散分子间的缔合状态。
淀粉不溶于冷水，难被酶解，没有消化性。
但淀粉糊化后形成的胶体糊，能被酶解、消化。
糊化完全的淀粉可以100%被消化；干燥的糊化淀粉食品可以长期保藏且不变质；作为施胶剂或浆料，糊化后的淀粉才能成糊以供涂抹。
因此，淀粉应用的前提是淀粉的糊化。
糊化是淀粉的一大特性，评价糊化的基础是：
粘度、结晶性、糊化温度、糊化度、润涨度、溶解度等。
糊化温度是指淀粉发生糊化时的温度，通常用糊化开始和完成的温度来表示淀粉糊化温度的范围。
糊化的方法有间接加热法、直接加热法、超高压糊化法及化学糊化法等。
研究糊化温度一般采用差示扫描量热分析、定量差示热分析、分光光度法、激光光散射法以及核磁共振分析等方法［2］。
洪雁用正丁醇沉降法提取了直链淀粉纯品，并通过蓝值、凝胶色谱、高效液相色谱法等方法对其纯度进行了鉴定。
本文以玉米淀粉为原料分别用正丁醇沉降法和温水浸出法两种不同的方法提取直链淀粉和支链淀粉，利用光吸收特性与纯品对比纯度。
再用温水浸出法提取出的直链淀粉和支链淀粉进行不同配比后运用分光光度法测糊化温度。
1材料与方法
1.1材料与仪器
玉米淀粉：
食品级，山西红鑫淀粉有限公司；氢氧化钠、无水乙醇、正丁醇、异戊醇、冰乙酸、直链淀粉：
分析纯，天津市风船化学试剂科技有限公司；支链淀粉：
分析纯，梯希爱（上海）化成工业发展有限公司；盐酸：
分析纯，郑州市荥阳新化工厂；95%乙醇、碘化钾：
分析纯，天津市申泰化学试剂有限公司；碘：
分析纯，天津市北辰方正试剂厂；AL204电子天平：
梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；电热恒温水浴锅：
北京科伟永兴仪器有限公司；723可见分光光度计：
上海光谱仪器有限公司；TGL-16台式高速离心机：
金坛市希望科研仪器有限公司；电热鼓风干燥箱：
重庆试验设备厂。
1.2实验方法
1.2.1直、支链淀粉的制备方法
1.2.1.1正丁醇沉降法
玉米淀粉中直链淀粉和支链淀粉的粗分离：
称取10g玉米淀粉，加入少量的无水乙醇润湿，再加入350mL0.5mol/L的氢氧化钠，在沸水浴中搅拌10min，使溶液分散透明，冷却至室温后冷冻，高速离心（8000r/min）10min,用2mol/L的HCL中和至中性，加入100mL3:
1正丁醇-异戊醇的混合溶液，在沸水浴中搅拌10min，冷却至室温，于2-4℃的冰箱中静置24h，取出，冷冻，高速离心（8000r/min）10min,得到的沉淀物为粗直链淀粉，离心液为粗支链淀粉。
直链淀粉的纯化：
在200mL水中加入正丁醇至饱和，并将粗直链淀粉沉淀全部转移到上述溶液中，加热到溶液透明，然后冷却至室温，于2-4℃的冰箱中静置24h，取出，冷冻，高速离心（8000r/min）10min,得到的沉淀物按照上述实验方法再纯化数次。
将沉淀物在漏斗中过滤，并用无水乙醇洗涤数次后在40℃的鼓风干燥箱中干燥8h，即得到纯直链淀粉。
支链淀粉的纯化：
在分离得到的粗支链淀粉离心液中加入40mL1：
1正丁醇-异戊醇的混合液，然后在沸水浴中搅拌10min，冷却至室温，于2-4℃的冰箱中静置48h，取出，冷冻，高速离心（8000r/min）10min。
在离心液中缓缓加入二倍体积的无水乙醇，于2-4℃的冰箱中静置24h，按照上述方法纯化数次。
沉淀物用无水乙醇洗涤数次后在40℃的鼓风干燥箱中干燥8h，即得到纯支链淀粉［1］。
1.2.1.2温水浸出法
配制2%的淀粉悬浮液，在恒温水浴锅中搅拌加热至65℃，恒温静止待溶液分层后。
提取上清液，加入适量正丁醇，静置沉淀，将沉淀过滤后用无水乙醇洗涤4~5次，自然干燥得直链淀粉［3］。
反复操作多次，下层沉淀即为较纯的支链淀粉。
1.2.2标准样品吸光度的测定
准确称取100mg标准样品放入25mL的比色管中,然后加入1mL95%乙醇、9mL1mol/L的NaOH，旋紧盖子后在沸水浴中加热10min使淀粉糊化；冷却至室温，再将内容物完全转移到100mL容量瓶中用蒸馏水稀释定容；再准确吸取5mL样液于另一个100mL容量瓶中，加入1mL1mol/L的醋酸和2mL碘试剂，用蒸馏水定容混匀。
静置20min后，用蒸馏水作背景，在620nm波长下用1cm比色皿测定吸光度［4］。
1.2.3鉴定直、支链淀粉的纯度
1.2.3.1比较不同方法制得的直链淀粉纯度
分别准确称取100mg用两种方法分离提取出的直链淀粉放入25mL的比色管中,然后加入1mL95%乙醇、9mL1mol/L的NaOH，旋紧盖子后在沸水浴中加热10min使淀粉糊化；冷却至室温，再将内容物完全转移到100mL容量瓶中用蒸馏水稀释定容；准确吸取5mL样液于另一个100mL容量瓶中，加入1mL1mol/L的醋酸和2mL碘试剂，用蒸馏水定容混匀。
静置20min后，用蒸馏水作背景，在620nm波长下用1cm比色皿测定吸光度。
1.2.3.2比较不同方法制得的支链淀粉纯度
分别准确称取100mg用两种方法分离提取出的支链淀粉放入25mL的比色管中,然后加入1mL95%乙醇、9mL1mol/L的NaOH，旋紧盖子后在沸水浴中加热10min使淀粉糊化；冷却至室温，再将内容物完全转移到100mL容量瓶中用蒸馏水稀释定容；准确吸取5mL样液于另一个100mL容量瓶中，加入1mL1mol/L的醋酸和2mL碘试剂，用蒸馏水定容混匀。
静置20min后，用蒸馏水作背景，在620nm波长下用1cm比色皿测定吸光度。
1.2.4分光光度计法测定糊化温度
首先，用温水浸出法分离直链淀粉和支链淀粉，并多次提纯。
然后准确称取0.5g不同配比的直链淀粉和支链淀粉，定容到50ml的容量瓶中（即配制成1%的淀粉悬浮液）。
在电热恒温水浴锅中连续加热，用723可见分光光度计分别测定在50℃﹑55℃﹑60℃﹑65℃﹑70℃﹑75℃﹑80℃﹑85℃﹑90℃和95℃时的透光率（每次测量时要将待测液体冷却到室温，并用蒸馏水作背景）。
根据实验数据作出透光率随温度变化图，再从图中判断糊化温度。
2结果与分析
2.1标准直链淀粉和支链淀粉与吸光度的关系
配置不同比例的直链淀粉和支链淀粉的标准混合样并分别测定其吸光度（见表1）。
表1不同比例的直链淀粉和支链淀粉的吸光度
支链淀粉（%）
直链淀粉（%）
吸光度
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.085
0.094
0.104
0.112
0.123
0.134
0.143
0.156
0.163
0.174
0.185
由表1可得出结论：
淀粉的吸光度随支链淀粉含量的增加而变小，随直链淀粉含量的增加而变大。
即淀粉的吸光度越小，支链淀粉越纯；淀粉的吸光度越大，直链淀粉越纯。
2.2不同方法提取的直链淀粉和支链淀粉纯度的比较
2.2.1不同方法提取出的支链淀粉纯度的比较
表2两种方法分离的支链淀粉纯度的比较
支链淀粉（正丁醇沉降法）的吸光度
支链淀粉（温水浸出法）的吸光度
0.247（A）
0.315（A）
由表1、2可得出结论：
由正丁醇沉降法分离出的支链淀粉的吸光度比温水浸出法的小，所以正丁醇沉降法分离出的支链淀粉纯度比温水浸出法的纯度高，但是相差不多。
2.2.2不同方法提取出的直链淀粉纯度的比较
表3两种方法分离的直链淀粉纯度的比较
直链淀粉（正丁醇沉降法）的吸光度
直链淀粉（温水浸出法）的吸光度
0.305（A）
0.474（A）
由表1、3可得出结论：
由温水浸出法分离出的直链淀粉的吸光度比正丁醇沉降法的大，所以温水浸出法分离出的直链淀粉纯度比正丁醇沉降法的纯度高。
2.3影响玉米直链淀粉和支链淀粉分离和纯化的主要因素：
2.3.1正丁醇沉降法中影响玉米直、支链淀粉分离和纯化的主要因素：
包括淀粉用碱液分散时的搅拌速度、纯化时正丁醇及水的用量、离心力的大小等。
淀粉在分散时的搅拌速度是影响分离成功的主要因素，搅拌剧烈则使整个胶体结构破坏，在离心时直链淀粉与支链淀粉无法完全分离，所以应以小玻璃棒轻轻搅动为好；直链淀粉容易老化，一旦老化，分离的直链淀粉即使加热也极难溶解，在多次纯化的过程中，可通过增大正丁醇及水的用量来降低直链淀粉的浓度，减弱直链淀粉的老化速度，制得纯度较高的直链淀粉；脂质、蛋白质无机物等成分的存在对直链淀粉多次纯化后的纯度有影响，在进行直链淀粉和支链淀粉分离前可通过含有15%-20%水的甲醇溶液进行抽提除去脂质、甲苯浸泡除去蛋白质等方法消除这些微量成分对于直链淀粉纯度的影响。
离心力的大小和离心的温度是影响支链淀粉纯度的主要因素，当离心力较小的情况下和离心温度较高时，会导致离心液较混浊，直链淀粉和支链淀粉无法完全分离开，最后制得的支链淀粉中含有较多无法完全沉淀的直链淀粉。
因此，离心速度必须大于6000r/min，离心温度最好在2℃，离心时间最好大于10min，这样可使直链淀粉每次充分沉淀，制得的支链淀粉较纯［1］。
2.3.2温水浸出法中影响玉米直、支链淀粉分离和纯化的主要因素：
此方法中温度影响淀粉的提取效率，一般温度稍高于淀粉的糊化温度。
若温度太高，则直链淀粉的提取效率高，但支链淀粉也会被提取出来，纯度差；若温度太低，则提取效率低，直链淀粉得率也低。
2.4直链淀粉和支链淀粉配比与糊化温度的关系
2.4.1不同配比的直链淀粉和支链淀粉的糊化温度
用分光光度计法（方法见1.2.4）在不同温度下测定不同配比的直、支链淀粉的透光率，然后以温度为横坐标，透光率为纵坐标作图，从而判断其糊化温度。
由图1可得出结论：
直链淀粉和支链淀粉配比为100/0时的糊化温度约为80℃。
由图2可得出结论：
直链淀粉和支链淀粉配比为90/10时的糊化温度约为78℃。
由图3可得出结论：
直链淀粉和支链淀粉配比为80/20时的糊化温度约为75℃。
由图4可得出结论：
直链淀粉和支链淀粉配比为70/30时的糊化温度约为72℃。
由图5可得出结论：
直链淀粉和支链淀粉配比为60/40时的糊化温度约为69℃。
由图6可得出结论：
直链淀粉和支链淀粉配比为50/50时的糊化温度约为65℃。
由图7可得出结论：
直链淀粉和支链淀粉配比为40/60时的糊化温度约为62℃。
由图8可得出结论：
直链淀粉和支链淀粉配比为30/70时的糊化温度约为61℃。
由图9可得出结论：
直链淀粉和支链淀粉配比为20/80时的糊化温度约为60℃。
由图10可得出结论：
直链淀粉和支链淀粉配比为10/90时的糊化温度约为58℃。
由图11可得出结论：
直链淀粉和支链淀粉配比为0/100时的糊化温度约为55℃。
2.4.2由2.4.1部分可得到不同配比与糊化温度的关系见表2
表2直链淀粉和支链淀粉不同配比与其糊化温度的关系
直链淀粉/支链淀粉
糊化温度（℃）
100/0
80
90/10
78
80/20
75
70/30
72
60/40
69
50/50
65
40/60
62
30/70
61
20/80
60
10/90
58
0/100
55
由表2可得出结论：
直链淀粉含量越多，糊化温度越高；支链淀粉含量越多，糊化温度越低。
3结论
3.1用正丁醇沉降法可以得到纯度较高的直链淀粉和支链淀粉，但是方法过于复杂，且所需时间过长；温水浸出法操作简单，节省时间。
根据直链淀粉和支链淀粉的光吸收特性判断出由正丁醇沉降法分离出的支链淀粉纯度比温水浸出法的高，但是相差不多；由温水浸出法分离出的直链淀粉纯度比正丁醇沉降法的高。
所以在工业生产中完全可以用温水浸出法代替丁醇沉降法。
3.2通过以上的测定、分析、比较发现：
用分光光度计法测定不同配比的直链淀粉和支链淀粉的糊化温度，结果表明：
用温水浸出法提取出的直链淀粉的糊化温度为80℃；支链淀粉的糊化温度为55℃。
即直链淀粉含量越多，糊化温度越高；支链淀粉含量越多，糊化温度越低。
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Amyloseandamylopectinratioandtherelationshipbetweengelatinizationtemperature
Author:
ShiJia-yuanDirector:
YanHuai-yi
Abstract:
Amyloseandamylopectinarethetwostarchcomponents,andinthestarch,theproportionofamyloseandamylopectinhasadirectimpactongelatinizationtemperature.Gelatinizationtemperatureisthetemperaturewhenthestarchgelatinizationoccurs,thegeneraltemperatureofgelatinizationbydifferentialscanningcalorimetryanalysisofquantitativedifferentialthermalanalysis,thespectrophotometermethod.Tostudytheamyloseandamylopectinratioandthegelatinizationtemperatureoftherelationship,thecornstarchwasextractedwithwarmwaterleachingoutofamyloseandamylopectin,andtheuseofspectrophotometrydifferentcombinationsofstraight,amylopectingelatinizationtemperature.Theresultsshowedthat:
warmwaterleachingextractedamylosegelatinizationtemperatureis80℃;amylopectingelatinizationtemperatureis55℃.Thatis,themoretheamylosecontent,gelatinizationtemperatureishigher;thelesstheamylopectincontent,gelatinizationtemperatureislower.
KeyWord:
amyloseamylopectinextractionratiogelatinizationtemperature
致谢
本文是在导师闫怀义副教授的精心指导下完成的。
在整个论文的完成期间，闫老师给了我巨大的激励和帮助。
闫老师渊博的学识，以及严谨的治学态度和勤奋的工作精神是我们学习的榜样。
在论文完成之际，特向我尊敬的闫老师表以忠心的感谢，致以崇高的敬意。
在本论文的编写过程中，同时受到化学系领导和同一工作组的同学们的帮助和支持。
在此一并致以忠心的感谢。
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