直鏈淀粉和支鏈淀粉

1、直鏈淀粉和支鏈淀粉配比與糊化溫度的關系作者石家源指導教師閆懷義（忻州師范學院 化學系0701班034000）摘 要 為了研究直鏈淀粉和支鏈淀粉配比與糊化溫度的關系，以玉米淀粉為原料，采用正 丁醇沉降法和溫水浸出法提取出直鏈淀粉和支鏈淀粉，并比較了兩種方法提取出產品的純 度，然后用分光光度法測定了不同配比的直、支鏈淀粉的糊化溫度。結果表明：正丁醇沉降 法過于復雜，且所需時間過長；溫水浸出法操作簡單，節(jié)省時間；正丁醇沉降法分離出的支 鏈淀粉純度比溫水浸出法的高，但是相差不多；由溫水浸出法分離出的直鏈淀粉純度比正丁 醇沉降法的高；所以在工業(yè)生產中完全可以用溫水浸出法代替丁醇沉降法；用溫水浸出法提 取

2、出的直鏈淀粉的糊化溫度為80 ；支鏈淀粉的糊化溫度為55C。即直鏈淀粉含量越多， 糊化溫度越高；支鏈淀粉含量越多，糊化溫度越低。關鍵詞 直鏈淀粉；支鏈淀粉；提?。慌浔?；糊化溫度引言直鏈淀粉和支鏈淀粉是淀粉的兩大組成成分，由于二者的分子結構、分子聚 集狀態(tài)不同，從而使得不同來源的淀粉有各自的用途。研究表明，淀粉中直鏈淀 粉和支鏈淀粉的比例和含量對淀粉產品的加工、物化特性、糊化溫度等有著直接 的影響。因此，對于不同比例直、支鏈淀粉的淀粉的研究具有重要的意義。在淀粉的懸濁液中，淀粉微晶束溶融的過程叫做淀粉的糊化，艮即水分子進 入淀粉微晶束結構，拆散分子間的締合狀態(tài)。淀粉不溶于冷水，難被酶解，沒有 消

3、化性。但淀粉糊化后形成的膠體糊，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長期保藏且不變質；作為施膠劑或漿料， 糊化后的淀粉才能成糊以供涂抹。因此，淀粉應用的前提是淀粉的糊化。糊化是 淀粉的一大特性，評價糊化的基礎是：粘度、結晶性、糊化溫度、糊化度、潤漲 度、溶解度等。糊化溫度是指淀粉發(fā)生糊化時的溫度，通常用糊化開始和完成的 溫度來表示淀粉糊化溫度的范圍。糊化的方法有間接加熱法、直接加熱法、超高 壓糊化法及化學糊化法等。研究糊化溫度一般采用差示掃描量熱分析、定量差示 熱分析、分光光度法、激光光散射法以及核磁共振分析等方法。洪雁用正丁醇沉降法提取了直鏈淀粉純品，并

4、通過藍值、凝膠色譜、高效液 相色譜法等方法對其純度進行了鑒定。本文以玉米淀粉為原料分別用正丁醇沉降 法和溫水浸出法兩種不同的方法提取直鏈淀粉和支鏈淀粉，利用光吸收特性與純 品對比純度。再用溫水浸出法提取出的直鏈淀粉和支鏈淀粉進行不同配比后運用分光光度法測糊化溫度。1材料與方法1.1材料與儀器玉米淀粉：食品級，山西紅鑫淀粉有限公司；氫氧化鈉、無水乙醇、正丁醇、 異戊醇、冰乙酸、直鏈淀粉：分析純，天津市風船化學試劑科技有限公司；支鏈 淀粉：分析純，梯希愛(上海)化成工業(yè)發(fā)展有限公司；鹽酸：分析純，鄭州市 滎陽新化工廠；95%乙醇、碘化鉀：分析純，天津市申泰化學試劑有限公司；碘： 分析純，天津市北辰

5、方正試劑廠；AL204電子天平：梅特勒-托利多儀器(上海) 有限公司；電熱恒溫水浴鍋：北京科偉永興儀器有限公司；723可見分光光度 計：上海光譜儀器有限公司；TGL-16臺式高速離心機：金壇市希望科研儀器有 限公司；電熱鼓風干燥箱：重慶試驗設備廠。1.2實驗方法1.2.1直、支鏈淀粉的制備方法1.2.1.1正丁醇沉降法玉米淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉的粗分離：稱取10g玉米淀粉，加入少量的 無水乙醇潤濕，再加入350mL 0.5mol/L的氫氧化鈉，在沸水浴中攪拌10min， 使溶液分散透明，冷卻至室溫后冷凍，高速離心(8000r/min)10min，用2mol/L 的HCL中和至中性，加入100

6、mL 3: 1正丁醇-異戊醇的混合溶液，在沸水浴中攪 拌10min，冷卻至室溫，于2-4C的冰箱中靜置24h，取出，冷凍，高速離心 (8000r/min) 10min，得到的沉淀物為粗直鏈淀粉，離心液為粗支鏈淀粉。直鏈淀粉的純化：在200mL水中加入正丁醇至飽和，并將粗直鏈淀粉沉淀全 部轉移到上述溶液中，加熱到溶液透明，然后冷卻至室溫，于2-4 C的冰箱中靜 置24h，取出，冷凍，高速離心(8000r/min) 10min，得到的沉淀物按照上述實驗 方法再純化數次。將沉淀物在漏斗中過濾，并用無水乙醇洗滌數次后在40C的 鼓風干燥箱中干燥8h，即得到純直鏈淀粉。支鏈淀粉的純化：在分離得到的粗支鏈

7、淀粉離心液中加入40mL1： 1正丁醇 -異戊醇的混合液，然后在沸水浴中攪拌10min，冷卻至室溫，于2-4C的冰箱中 靜置48h，取出，冷凍，高速離心(8000r/min) 10min。在離心液中緩緩加入二 倍體積的無水乙醇，于2-4C的冰箱中靜置24h，按照上述方法純化數次。沉淀 物用無水乙醇洗滌數次后在40C的鼓風干燥箱中干燥8h，即得到純支鏈淀粉。 1.2.1.2溫水浸出法配制2%的淀粉懸浮液，在恒溫水浴鍋中攪拌加熱至65C，恒溫靜止待溶液 分層后。提取上清液，加入適量正丁醇，靜置沉淀，將沉淀過濾后用無水乙醇洗 滌45次，自然干燥得直鏈淀粉。反復操作多次，下層沉淀即為較純的支鏈 淀粉。

8、1.2.2標準樣品吸光度的測定準確稱取100mg標準樣品放入25mL的比色管中，然后加入1mL95%乙醇、 9mL1mol/L的NaOH，旋緊蓋子后在沸水浴中加熱10min使淀粉糊化；冷卻至室 溫，再將內容物完全轉移到100mL容量瓶中用蒸餾水稀釋定容;再準確吸取5mL 樣液于另一個100mL容量瓶中，加入1mL1mol/L的醋酸和2mL碘試劑，用蒸 餾水定容混勻。靜置20min后，用蒸餾水作背景，在620nm波長下用1cm比色 皿測定吸光度。1.2.3鑒定直、支鏈淀粉的純度1.2.3.1比較不同方法制得的直鏈淀粉純度分別準確稱取100mg用兩種方法分離提取出的直鏈淀粉放入25mL的比色管 中

9、，然后加入1mL95%乙醇、9mL1mol/L的NaOH，旋緊蓋子后在沸水浴中加熱 10min使淀粉糊化；冷卻至室溫，再將內容物完全轉移到100mL容量瓶中用蒸 餾水稀釋定容；準確吸取5mL樣液于另一個100mL容量瓶中，加入1mL1mol/L 的醋酸和2mL碘試劑，用蒸餾水定容混勻。靜置20min后，用蒸餾水作背景， 在620nm波長下用1cm比色皿測定吸光度。1.2.3.2比較不同方法制得的支鏈淀粉純度分別準確稱取100mg用兩種方法分離提取出的支鏈淀粉放入25mL的比色管 中，然后加入1mL95%乙醇、9mL1mol/L的NaOH，旋緊蓋子后在沸水浴中加熱 10min使淀粉糊化；冷卻至室

10、溫，再將內容物完全轉移到100mL容量瓶中用蒸 餾水稀釋定容；準確吸取5mL樣液于另一個100mL容量瓶中，加入1mL1mol/L 的醋酸和2mL碘試劑，用蒸餾水定容混勻。靜置20min后，用蒸餾水作背景， 在620nm波長下用1cm比色皿測定吸光度。1.2.4分光光度計法測定糊化溫度首先，用溫水浸出法分離直鏈淀粉和支鏈淀粉，并多次提純。然后準確稱取 0.5g不同配比的直鏈淀粉和支鏈淀粉，定容到50ml的容量瓶中（即配制成1% 的淀粉懸浮液）。在電熱恒溫水浴鍋中連續(xù)加熱，用723可見分光光度計分別測 定在 50C、55C、60C、65C、70C、75C、80C、85C、90C和 95C時的透

11、光率（每次測量時要將待測液體冷卻到室溫，并用蒸餾水作背景）。根據實驗數 據作出透光率隨溫度變化圖，再從圖中判斷糊化溫度。2結果與分析2.1標準直鏈淀粉和支鏈淀粉與吸光度的關系配置不同比例的直鏈淀粉和支鏈淀粉的標準混合樣并分別測定其吸光度（見 表1）。表1不同比例的直鏈淀粉和支鏈淀粉的吸光度支鏈淀粉（%）直鏈淀粉（%）吸光度10000.08590100.09480200.10470300.11260400.12350500.13440600.14330700.15620800.16310900.17401000.185由表1可得出結論：淀粉的吸光度隨支鏈淀粉含量的增加而變小，隨直鏈淀 粉含量的增

12、加而變大。即淀粉的吸光度越小，支鏈淀粉越純；淀粉的吸光度越大， 直鏈淀粉越純。2.2不同方法提取的直鏈淀粉和支鏈淀粉純度的比較2.2.1不同方法提取出的支鏈淀粉純度的比較表2兩種方法分離的支鏈淀粉純度的比較支鏈淀粉（止醇沉降法）的吸光度支鏈淀粉（溫水浸出法）的吸光度0.247 ( A )0.315 ( A)由表1、2可得出結論：由正丁醇沉降法分離出的支鏈淀粉的吸光度比溫水浸 出法的小，所以正丁醇沉降法分離出的支鏈淀粉純度比溫水浸出法的純度高，但 是相差不多。2.2.2不同方法提取出的直鏈淀粉純度的比較表3兩種方法分離的直鏈淀粉純度的比較直鏈淀粉（止醇沉降法）的吸光度直鏈淀粉（溫水浸出法）的吸光

13、度0.305 (A)0.474 (A)由表1、3可得出結論：由溫水浸出法分離出的直鏈淀粉的吸光度比正丁醇沉 降法的大，所以溫水浸出法分離出的直鏈淀粉純度比正丁醇沉降法的純度高。2.3影響玉米直鏈淀粉和支鏈淀粉分離和純化的主要因素：2.3.1正丁醇沉降法中影響玉米直、支鏈淀粉分離和純化的主要因素：包括淀粉 用堿液分散時的攪拌速度、純化時正丁醇及水的用量、離心力的大小等。淀粉在 分散時的攪拌速度是影響分離成功的主要因素，攪拌劇烈則使整個膠體結構破 壞，在離心時直鏈淀粉與支鏈淀粉無法完全分離，所以應以小玻璃棒輕輕攪動為 好；直鏈淀粉容易老化，一旦老化，分離的直鏈淀粉即使加熱也極難溶解，在多 次純化的

14、過程中，可通過增大正丁醇及水的用量來降低直鏈淀粉的濃度，減弱直 鏈淀粉的老化速度，制得純度較高的直鏈淀粉；脂質、蛋白質無機物等成分的存 在對直鏈淀粉多次純化后的純度有影響，在進行直鏈淀粉和支鏈淀粉分離前可通 過含有15%-20%水的甲醇溶液進行抽提除去脂質、甲苯浸泡除去蛋白質等方法消 除這些微量成分對于直鏈淀粉純度的影響。離心力的大小和離心的溫度是影響支 鏈淀粉純度的主要因素，當離心力較小的情況下和離心溫度較高時，會導致離心 液較混濁，直鏈淀粉和支鏈淀粉無法完全分離開，最后制得的支鏈淀粉中含有較 多無法完全沉淀的直鏈淀粉。因此，離心速度必須大于6000r/min，離心溫度最 好在2，離心時間最

15、好大于10min，這樣可使直鏈淀粉每次充分沉淀，制得的 支鏈淀粉較純。2.3.2溫水浸出法中影響玉米直、支鏈淀粉分離和純化的主要因素：此方法中溫 度影響淀粉的提取效率，一般溫度稍高于淀粉的糊化溫度。若溫度太高，則直鏈 淀粉的提取效率高，但支鏈淀粉也會被提取出來，純度差；若溫度太低，則提取 效率低，直鏈淀粉得率也低。2.4直鏈淀粉和支鏈淀粉配比與糊化溫度的關系2.4.1不同配比的直鏈淀粉和支鏈淀粉的糊化溫度用分光光度計法（方法見1.2.4）在不同溫度下測定不同配比的直、支鏈淀粉 的透光率，然后以溫度為橫坐標，透光率為縱坐標作圖，從而判斷其糊化溫度。)%( 率 光 透1412)%( 率 光 透14

16、12108642040 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 溫度(C)圖1直鏈淀粉和支鏈淀粉的配比為100/014 -12 -）10 -（ 8 -光6 透4 -0八4045 50 55 60 6570 75 8085 90 95溫度（C）圖2直鏈淀粉和支鏈淀粉的配比為90/10由圖1可得出結論：直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為100/0時的糊化溫度約為80C。由圖2可得出結論：直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為90/10時的糊化溫度約為78C。)%( 率 光 透12108642)%( 率 光 透040 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95溫度)%( 率

17、光 透12108642)%( 率 光 透040 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95溫度（C）1412108 642 040 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95溫度（C）圖3圖3直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為80/20圖4直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為70/30由圖3可得出結論：直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為80/20時的糊化溫度約為75C。由圖4可得出結論：直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為70/30時的糊化溫度約為72C。)%( 率 光 透1412108642)%( 率 光 %( 率 光 透1412108642040 45 50 55

18、 60 65 70 75 80 85 90 95溫度（C）圖5直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為60/4040 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95溫度（C）圖6直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為50/50由圖5可得出結論：直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為60/40時的糊化溫度約為69C。由圖6可得出結論：直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為50/50時的糊化溫度約為65C。)%( 率 光 透1412108)%( 率 光 透1412108642040 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95溫度（C）圖7直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為40/6016 -14 - ）12 -（ 10 一率8

19、 一光6 一.透 4 -* *2 -. V*iiii0*40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95溫度（C）圖8直鏈淀粉和支鏈淀粉的配比為30/70由圖7可得出結論：直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為40/60時的糊化溫度約為62C。由圖8可得出結論：直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為30/70時的糊化溫度約為61C。30)%( 率 光 透25201510540 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 952530)%( 率 光 透25201510540 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 952540 4550 55 6065 7075 8

20、0 8590 95溫度(C)溫度(C)溫度(C)圖9直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為圖9直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為20/80圖10直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為10/90由圖9可得出結論：直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為20/80時的糊化溫度約為60C。由圖10可得出結論：直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為10/90時的糊化溫度約為58C。30）%（ 率 光 透）%（ 率 光 透2015105040 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95溫度（C）圖11直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為0/100由圖11可得出結論：直鏈淀粉和支鏈淀粉配比為0/100時的糊化溫度約為55C。2.4.2由2.4.1部分可得到不同配

21、比與糊化溫度的關系見表2表2直鏈淀粉和支鏈淀粉不同配比與其糊化溫度的關系直鏈淀粉/支鏈淀粉糊化溫度（C）100/08090/107880/207570/307260/406950/506540/606230/706120/806010/90580/10055由表2可得出結論：直鏈淀粉含量越多，糊化溫度越高；支鏈淀粉含量越多，糊 化溫度越低。3結論3.1用正丁醇沉降法可以得到純度較高的直鏈淀粉和支鏈淀粉，但是方法過于復 雜，且所需時間過長；溫水浸出法操作簡單，節(jié)省時間。根據直鏈淀粉和支鏈淀 粉的光吸收特性判斷出由正丁醇沉降法分離出的支鏈淀粉純度比溫水浸出法的 高，但是相差不多；由溫水浸出法分離出

22、的直鏈淀粉純度比正丁醇沉降法的高。 所以在工業(yè)生產中完全可以用溫水浸出法代替丁醇沉降法。3.2通過以上的測定、分析、比較發(fā)現：用分光光度計法測定不同配比的直鏈淀 粉和支鏈淀粉的糊化溫度，結果表明：用溫水浸出法提取出的直鏈淀粉的糊化溫 度為80C；支鏈淀粉的糊化溫度為55C。即直鏈淀粉含量越多，糊化溫度越高； 支鏈淀粉含量越多，糊化溫度越低。參考文獻洪雁.直鏈淀粉和支鏈淀粉純品的提取及其鑒定A.食品工業(yè)科技,2004(4)： 8688.李潔、田翠華、項麗霞等.蓮藕淀粉糊化溫度測定方法的比較A.中國糧油學報,2007,22(3):7073.夏慧玲,王水興,潘陽.紅薯直鏈淀粉的分離純化和檢測J.食品

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26、o starch components,and in the starch ,the proportion of amylose and amylopectin has a direct impact on gelatinization temperature.Gelatinization temperature is the temperature when the starch gelatinization occurs,the general temperature of gelatinization by differential scanning calorimetry analysis of quantitative differential t