直链淀粉和支链淀粉

1 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 2 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 1 材料与方法材料与方法 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 350mL 0 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 100mL 3 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 40mL 1 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 3 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 4 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 5 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 6 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 图1 直链淀粉和支链淀粉的配比为 100 0 0 2 4 6 8 10 12 14 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 温度 透光率 图2 直链淀粉和支链淀粉的配比为90 10 0 2 4 6 8 10 12 14 404550556065707580859095 温度 透光率 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 图3 直链淀粉和支链淀粉配比为 80 20 0 2 4 6 8 10 12 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 温度 透光率 图4 直链淀粉和支链淀粉配比为 70 30 0 2 4 6 8 10 12 14 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 温度 透光率 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 7 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 图5 直链淀粉和支链淀粉配比为 60 40 0 2 4 6 8 10 12 14 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 温度 透光率 图6 直链淀粉和支链淀粉配比为50 50 0 2 4 6 8 10 12 14 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 温度 透光率 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 图7 直链淀粉和支链淀粉配比为 40 60 0 2 4 6 8 10 12 14 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 温度 透光率 图8 直链淀粉和支链淀粉的配比为 30 70 0 2 4 6 8 10 12 14 16 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 温度 透光率 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 8 图9 直链淀粉和支链淀粉配比为 20 80 0 5 10 15 20 25 30 4045 505560 6570 758085 9095 温度 透光率 图10 直链淀粉和支链淀粉配比为 10 90 0 5 10 15 20 25 404550556065707580859095 温度 透光率 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 图11 直链淀粉和支链淀粉配比为 0 100 0 5 10 15 20 25 30 4045 50556065 70758085 9095 温度 透光率 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 100 080 90 1078 80 2075 70 3072 9 60 4069 50 5065 40 6062 30 7061 20 8060 10 9058 0 10055 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 参考文献 1 洪雁 直链淀粉和支链淀粉纯品的提取及其鉴定 A 食品工业科技 2004 4 86 88 2 李洁 田翠华 项丽霞等 莲藕淀粉糊化温度测定方法的比较 A 中国粮油学报 2007 22 3 70 73 3 夏慧玲 王水兴 潘阳 红薯直链淀粉的分离纯化和检测 J 食品研究与开发 2006 27 11 47 49 4 李霞辉 孟广勤 王乐凯 利用光吸收特性鉴定直 支链淀粉纯品质量 J 分析测试 通报 1992 11 1 79 82 5 张璐 淀粉的糊化以及测定方式的发展与探讨 A 粮食与饲料工业 2001 8 43 45 10 6 张力田 淀粉的营养 J 淀粉与淀粉糖 2000 3 1 3 7 闫怀义 于燕飞 王媛媛 磷酸 氨基甲酸酯化双变性淀粉的性质研究 A 上海纺织科 技 2010 38 4 11 13 8 张林维 番薯淀粉组分的分级分离 J 食品科学 1999 3 15 18 9 孙成斌 直链淀粉与支链淀粉的差异 J 黔南民族师范学院学报 2000 2 36 38 10 王彦超 郝再彬 等 直 支链木薯淀粉的分离纯化及检测 A 东北农业大学学报 2009 40 3 47 51 11 Grant L A Ostenson A M Rayas Duarte P Determination of Amylose and Amylopectin of wheat Starch Using High Performance Size exclusion Chromatography HPSEC J Cereal Chemistry 2002 79 6 771 773 12 Scott J Mc Grance Hugh J Cornell and Colin J Rix Melbourne A simple and rapid colorimetric method for the determination of amylose in starch produces Starch 1998 50 158 163 Amylose and amylopectin ratio and the relationship between gelatinization temperature Author Shi Jia yuan Director Yan Huai yi Abstract Amylose and amylopectin are the two 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 quantitativ