淀粉的晶体性质与植物生长过程中基因控制和气候条件有关，支链淀粉分子的分支形式影响淀粉的结晶和晶体形式。目前一般用X-射线衍射来揭示淀粉颗粒的晶体结构及其特征，同大多数禾谷类淀粉一样，稻米淀粉显示A型衍射图谱。在天然的稻米淀粉颗粒中，直链淀粉不能形成结晶，而是以单螺旋结构渗入到支链淀粉分子中，形成疏密相间的晶体区和非晶体区，支链淀粉通常被认为在淀粉晶体区中起到框架作用。......
2023-06-20
淀粉与碘的结合及其应用
【摘要】：淀粉的链具有螺旋状结构，每6个葡萄糖基构成一螺旋圈，且羟基均指向内圈。直链淀粉遇碘呈蓝色，而支链淀粉遇碘呈紫红色，糊精与碘结合显色不同的主要原因是生成的淀粉-碘包合物不同。淀粉与碘生成包合物的颜色，与淀粉糖苷链的长度、聚合度或相对分子质量有关。直链淀粉的链长超过30个葡萄糖基，所以与碘作用呈现蓝色。根据淀粉与碘结合的特性，可以测定直链淀粉的含量。
淀粉的分子是由葡萄糖基构成的链状结构，按链的长短及其分支情况，分为直链、支链淀粉。淀粉的链具有螺旋状结构，每6个葡萄糖基构成一螺旋圈，且羟基均指向内圈。当碘分子进入内圈时，羟基成为供电子体，形成淀粉-碘包合物（图4-1）。淀粉与碘的结合性能可以用碘蓝值（Blue Value，BV）表示，即680nm处的吸光值。
直链淀粉遇碘呈蓝色，而支链淀粉遇碘呈紫红色，糊精与碘结合显色不同的主要原因是生成的淀粉-碘包合物不同。直链淀粉是由D-葡萄糖分子通过α-1，4糖苷键连接的直链分子，卷曲成螺旋形，碘分子嵌入淀粉螺旋体的轴心部位，借助范德华力形成淀粉-碘包合物。淀粉与碘生成包合物的颜色，与淀粉糖苷链的长度、聚合度或相对分子质量有关。在淀粉中，每个碘分子跟一个螺旋中的6个葡萄糖基结合。当链长小于6个葡萄糖基时，不能形成一个螺旋圈，因而不能呈色。当平均长度为20个葡萄糖基时呈红色，大于30个葡萄糖基时呈蓝色。支链淀粉的相对分子质量虽然较大，但支链淀粉分支短链的长度只有20～30个葡萄糖基，碘分子进入长短不一的螺旋卷曲管内呈现不同颜色，支链淀粉遇碘呈紫红色正是蓝、红混合色。直链淀粉的链长超过30个葡萄糖基，所以与碘作用呈现蓝色。同时，在一定的聚合物或相对分子质量范围内，随聚合度或相对分子质量的增加，包含物颜色的变化由无色、橙色、淡红、紫色到蓝色（表4-3）。例如，直链淀粉的聚合度是200～980或相对分子质量是3.2万～16.0万时，包合物是蓝色。分支很多的支链淀粉，在支链上的直链平均聚合度20～28，这样形成的包合物是紫色的。对于糊精，聚合度为4～6的与碘呈无色，聚合度为8～20的与碘呈红色，聚合度大于40的与碘呈蓝色。
图4-1 淀粉-碘包合物
表4-3 淀粉的聚合度与生成碘包合物的颜色
近年来研究发现，不同稻米淀粉类型的碘蓝值也不相同，在籼米、粳米和糯米的淀粉中，籼米淀粉的碘蓝值最大，其次是粳米淀粉，糯米淀粉最小，正好反映了3种稻米淀粉中直链淀粉的含量，碘蓝值越大，直链淀粉含量越高。籼米淀粉和粳米淀粉的最大吸收波长比较接近，为600～620 mm；糯米淀粉中直链淀粉含量几乎为0，最大吸收波长为520 nm左右，与纯支链淀粉接近（赵明思等，2002年）。
淀粉的碘蓝值与糊化程度和老化程度都有关系。程科等（2006年）研究发现糊化温度、最低黏度与碘蓝值呈正相关，最终黏度、回升值与碘蓝值呈极显著正相关，这与Cheng等（1995年）和Kubota等（1979年）的研究结果有一致性。赵思明等（2001年）研究了淀粉糊物系结构及其老化特性后发现，老化后的淀粉与碘的呈色反应会随老化程度的升高而减弱。朱雪瑜等（1981年）在研究淀粉碘蓝值与淀粉糊化特性相关性的过程中发现，淀粉黏度与大米淀粉碘蓝值有显著的相关性，而大米食味与黏度有显著的相关性，因此，认为大米淀粉碘蓝值可以考虑作为一种贮粮品质指标。通过碘蓝试验，用碘蓝值来评定食味，比黏度来评定食味的灵敏度更高。之后又有很多专家对碘蓝值和米饭的食味进行了相关性研究，熊善柏等（2002年）研究表明，碘蓝值与大米香气、色泽、形态、食味评分呈正相关，但未达到显著水平。张欣等（2010年）对74份粳稻品种的米饭碘蓝值进行研究发现，碘蓝值与米饭外观、黏度呈显著正相关，与硬度呈极显著负相关，与平衡和食味值呈极显著正相关。
根据淀粉与碘结合的特性，可以测定直链淀粉的含量。Herrero-martinez等（2004年）研究认为，利用直链淀粉和支链淀粉对碘吸附力的不同，也可用毛细管电泳快速准确地测定淀粉中直链淀粉和支链淀粉的比例。Juliano（1979年、1985年）按淀粉-碘比色法测定结果对精米进行分类，直链淀粉含量占1%～2%的为糯米，2%～12%的为极低直链淀粉米，12%～20%的为低直链淀粉米，20%～25%的为中度直链淀粉米。但是研究发现，直链淀粉最高含量为20%，另外一部分碘是由支链淀粉的线型长链吸附的（Takeda，1987），使其测定值增大。因此，他们又把直链淀粉的比色值改称为“表观直链淀粉含量”。稻米品质与直链淀粉含量存在密切关系，总的来说，直链淀粉含量越高，米饭质地越硬；直链淀粉含量越低，米饭质地越软。但也有研究发现，直链淀粉含量相同的稻米品种，米饭质地相差较大，这可能与支链淀粉的链长分布有关。一般淀粉的长链越多，米饭质地越硬。
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2023-06-20
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