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直链淀粉、支链淀粉结构与膨胀力的关系

【摘要】:直链淀粉含量和支链淀粉外部侧链所占的比例,被认为是通过保水作用增加凝胶结构稳定性的主要因素。直链淀粉的不同分布形式,也会影响淀粉的膨胀作用。淀粉颗粒主要包含直链淀粉和支链淀粉,在糊化过程中,直链淀粉分子沥滤出来,而直链淀粉沥滤的量与通道、分子结构和氢键相关。

膨胀力和水溶指数可以被用来评估淀粉链与淀粉颗粒中无定形区和晶体区之间相互作用的程度大小(Ratnayake et al.,2015)。淀粉的膨胀发生在增溶作用之前,并伴随着光学双折射性的消失(Singh et al.,2004),这与样品的直链淀粉含量、直链淀粉与支链淀粉的结构、粒化程度、淀粉的组成成分等其他因素都有关系。

根据Tester &Morrison(1990年)的研究发现,直链淀粉脂类复合物具有抑制淀粉膨胀的作用,谷物淀粉的膨胀主要与支链淀粉的结构有关,而直链淀粉具有稀释作用。对于糯稻和普通稻米淀粉,膨胀力是温度的函数(Vandeputte et al.,2003)。普通稻米的膨胀分为两个阶段,在膨胀的第一阶段里,55~85℃时直链淀粉并不影响普通稻米淀粉的膨胀,55~85℃时支链淀粉较短的侧链(DP6-9)能够促进膨胀作用;在膨胀的第二阶段,95~125℃时直链淀粉能够减弱膨胀作用。因此,在膨胀的第一阶段,主要受支链淀粉较短侧链的影响,在膨胀第二阶段主要受直链淀粉沥滤的影响。淀粉的膨胀力主要依赖于淀粉分子在氢键作用下的持水能力大小,在完全糊化后淀粉分子之间的氢键断裂,并被水分子中的氢键取代。直链淀粉含量和支链淀粉外部侧链所占的比例,被认为是通过保水作用增加凝胶结构稳定性的主要因素(Tang et al.,2005)。直链淀粉的不同分布形式,也会影响淀粉的膨胀作用。淀粉颗粒主要包含直链淀粉和支链淀粉,在糊化过程中,直链淀粉分子沥滤出来,而直链淀粉沥滤的量与通道、分子结构和氢键相关。此外,淀粉颗粒中直链淀粉和支链淀粉的分布也会影响淀粉的水溶性,直链淀粉浓缩在淀粉颗粒的中心区域,维持着淀粉的结构(Seguchi et al.,2003)。因此,直链淀粉的含量越高,淀粉颗粒的结构越紧实,淀粉越难以从颗粒内部逸出,水溶指数越低。

根据Sodhi & Singh(2003年)的研究可知,直链淀粉含量越低的稻米品种,膨胀力越高,水溶指数越低;直链淀粉含量越高,膨胀力越低。不同种类稻米淀粉的膨胀力和水溶指数也不同,可能与直链淀粉含量、黏度特征,稻米淀粉颗粒内部带负电荷的磷酸基团导致内部组织结构较弱等因素有关(Jane et al.,1996)。普通稻米淀粉颗粒更坚硬,膨胀性弱,不容易破裂。通常普通稻米淀粉沥滤的量更少,表明从淀粉颗粒中沥滤出来的主要成分是直链淀粉(Mandala& Bayas,2004);从糯稻淀粉颗粒中沥滤出来的量较大,主要是支链淀粉分子(Tester & Morrison,1990)。籼稻淀粉的水溶指数为0.287%(Sodhi & Singly,2003)~40.0%(Wang et al.,2010),而糯稻淀粉的水溶指数为0.6%(Chang et al.,2010)~69.16%(Yu et al.,2012)。