淀粉的制取与加工

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1、第五章 淀粉的制取与加工淀粉加工是利用具有不溶解于冷水、比重大于水以及与其他成分比重不同的特性进行物 理的分离过程。淀粉的用途十分广泛。在食品工业中，淀粉是食品加工的原料。在医药、发酵、纺织、 造纸、粘胶、冶金、石油等工业中，淀粉是上千种产品的中间原料。淀粉加工是农产品加工 的一个非常重要的方面。第一节 淀粉生产的原料及淀粉的理化性质一、淀粉生产的原料 淀粉虽然广泛地存在于各种植物体中，但作为生产淀粉的原料，必须具备淀粉含量高、易于 提取、加工成本低、容易贮藏、副产品利用价值高等特点。因此，用作生产淀粉的原料，主 要有薯类、谷类和豆类等。几类主要的淀粉原料特性如下：（一）禾谷类在禾谷类作物中，

2、玉米、小麦等是生产淀粉的重要原料。特别是玉米，它是工 业化生产淀粉的主要原料。1、玉米。玉料是淀粉生产的主要原料之一。具有淀粉品位高、质量好、生产成本低以及副 产品利用价值高等特点。目前，玉米淀粉的产量和质量，常因品种不同而有所差异。在一般 条件下，根据玉米的化学组分分析，其含水分13%，脂肪 4.5%，淀粉 70%，灰分 2.0%，蛋 白质 8.5%，糖 2%。一般黄玉米较白玉米的淀粉含量高，粉质玉米较角质玉米的淀粉含量主 高。2、小麦。小麦是主要粮食作物之一。根据小麦的化学组分分析，其含水分 9%-18%，脂肪 1.5%-2%，淀粉 60%-70%，纤维素 2%-2.5%，糖 2%-3%，

3、灰分 1.5%-2%。小麦的淀粉含量较高，但含有面筋蛋白质，遇水则生成面筋，与淀粉不易分离。小麦淀粉的 生产一般以面粉为原料，其淀粉的产率为 55%，同时还可得一以 20%左右的次级淀粉和10%-15%的面筋。）薯类薯类作物种类很多，作为生产淀粉的原料主要有甘薯、木薯和马铃薯等。小型淀粉厂多用薯类作原料。1、甘薯。甘薯又名红薯，也称地瓜。根据甘薯的组分分析，其含量水分7 2.4%, 水化合物2 5.2%，蛋白质2%,粗纤维0.4%,脂肪0 .2%，无机盐0 .8%以及 各种维生素等。在碳水化合物中，以淀粉为主，蔗糖含5%,还含少量的糊精、单糖和戊糖 等。除了上述的主要成分外，甘薯还含有果胶和多

4、酚类物质。果胶给淀粉加工带来一定的困难。多酚类物质受氧化酶的作用，能形成黑色素，是造成甘薯淀粉易变色的主要原因。所以，选择甘薯作为生产淀粉的原料时，应以淀粉含量高，糖分、蛋白质、纤维素和多本分类物质含 量低的品种为佳。贮存过的甘薯，由于一部分淀粉转化成糖而造成淀粉的损失；另外，淀粉和蛋白质的分离也 比较困难，淀粉的产率比较低。而且，鲜薯含水分多，贮存比较困难，所以通常用将鲜薯切成薄片，晒干后贮存。因此，目前薯干片也是甘薯淀粉生的主要原料。2、木薯。木薯又名树薯，生长在我国广东、广西和台湾诸省，是制造工业淀粉的主要原料 之一。根据木薯的分学组分分析，其含水分70.3%，淀粉 21.5%，糖分 5

5、.1%，蛋白质 1.1%，油脂 0.4%，纤维 1.1%，灰分 0.5%。木薯中还含量有0.01%-0.04%的氧化物，木薯汁中含有一种酶能与氰化物作用，生成氢氰酸。 氢氰酸不仅有毒，而且与铁分子能结合形成蓝色的亚铁氧化物，使淀粉着色。所以在生产木薯淀粉时，应尽量避免便宜用铁制的设备和用具。在其他加工中也应避免使用铁制设备和用 具，防止类似现象发生。3、马铃薯。马铃薯俗称土豆，是我国东北和华北地区生产淀粉的主要原料。根据马铃薯的 化学组分分析，马铃薯含水分 75%-79%，淀粉 15%-20%，蛋白质 1.4%-1.9%，糖分、糊精 0.5%-0.9%，脂肪 0.05%-0.07%，纤维 0.

6、4%-0.5%，灰分 0.8%-0.9%。马铃薯中含有酪氨酸和酪氨酸酶。当酪氨基酸酸酶与空气中的氧接触时，能使酪氨酸和其它 物质作用，生成有色物质，使薯汁呈红色。若遇铁离子，酪氨酸被氧化成黑色的颗粒状物质， 影响淀粉的色泽。但在生产淀粉时，使用二氧化硫水清洗脱色，可以防止这种作用的发生。 （三）豆类 豆类淀粉的主要原料有绿豆、豌豆和蚕豆。豆类含淀粉约 35%，豆类淀粉中直链淀粉的含 量较多，赋予豆类制品较多的弹性和韧性。除此之外，还含量有较多的油脂和蛋白质，使淀 粉原浆中蛋白质的含量较多，影响淀粉的分离和沉降，在加工时，常用特殊的酸浆沉淀法制 取豆类淀粉。二、淀粉的理化性质（一）淀粉的物理性质

7、 淀粉的主要物理性质包括淀粉粒的形状和大小、糊化、凝沉和吸附。1、淀粉粒的形状和大小。淀粉是白色粉末状颗粒。在显微镜下观察，不同类型的作物，其 淀粉的外表形状和结构差异较大，由此可以鉴别淀粉所属原料种类。淀粉的形状大致上可分 为圆形、椭圆形和多角形三种。如图5-1 所示。一般含水量高的原料，如块根块茎类，淀粉 粒比较大，形状比较整齐，大部分呈圆形或椭圆形，如马铃薯淀粉粒；而禾谷类豆类，淀粉 颗粒小且多呈多角形，如大米淀粉粒。此外，淀粉的形状，因受生长期所受压力不同和生长 部位不同的影响而不一致，如玉米淀粉粒生长在胚芽附近的由于受力的关系呈多角形，生长 在玉米籽粒中上部的则呈圆形。2、糊化。淀粉

8、颗粒不溶于冷水，将其放入冷水中，以搅拌可成悬浮液，若停止搅拌，淀粉 颗粒因比水重则会慢慢下沉。若将淀粉悬浮液加热到一定温度，淀粉颗粒则突然膨胀，膨胀 后的体积可达原体积的几倍到几十倍。由于膨胀，晶体结构消失，相互溶为一体，悬浮液变由于淀粉粒的大小不同糊为粘稠的糊状液体，这种现象称为“糊化”。淀粉颗粒从糊化开始到糊化完成所需的温度范 围称“糊化温度”。各种淀粉的糊公温度不同，即使同一种淀粉 化温度也不相同。见表 5-1。表 5-1几种粮食淀粉颗粒的糊化温度（C）淀粉种类糊化温度范围糊化开玉米64.272.064.2大米58.061.058.0小麦65.067.565.0高粱69.07569.0马

9、铃薯56.067.056.0马铃薯（大粒）60.0马铃薯（中粒）61.4马铃薯（小粒）63.4木薯59.070.059.0甘薯70.076.070.0淀粉糊化后淀粉糊的性质与淀粉的食用品质、工艺品质有关。淀粉糊化的难易除了与淀粉粒本身的晶体结构有关外，还受下列一些因素影响：（1）水分。淀粉只能在有充足的水分时才能糊化，因为水分了在加热的条件下可钻入淀粉 粒内部拆散微晶束，形成三维网状结构，一般 30%以上的水分就可使淀粉充分糊化，水分 太少糊化不均匀也不完全。（2）碱。碱可加速淀粉的糊化作用。例如玉米、马铃薯淀粉在强碱的作用下可在常温下糊 化。日常生活中煮稀饭加碱容易粘稠即利用此特点。（3）盐

10、类。某些盐类及有机化合物可以促进淀粉的糊化作用，例如氯化钙、碘化钾等；有 机化合物二甲亚矾、液态氨等。而有些则可抑制淀粉的糊化作用，例子如硫酸镁、硫酸铵等。（4）脂类。脂类由于可与直链淀粉形成稳定的复合物，即使在水中加热到100C也不会解 体，因此淀粉难于膨润，马铃薯淀粉比谷类淀粉易于糊化与此有关。直链淀粉含量高的玉米 比含量低的难糊化也与此有关。3、凝沉。糊化后的淀粉溶液在低温下放置较长时间以后，会由透明变得浑浊，并产生沉淀。 这些现象称做淀粉的凝沉，也称作回生。这是由于淀粉在糊化过程中微晶束被拆散，溶液中 有不同大小的胶体质点及淀粉分子，在加热过程中淀粉分了始终处于热运动状态，不能作整 齐

11、排列；而在冷却过程中温度逐渐降低，分子运动减弱，相互选拔，彼此平行，并以氢键结 合成束状结构，而使溶解度降低形成沉淀。淀粉的凝沉与下列因素有关：（1）淀粉类别。一般来说直链淀粉比支链淀粉容易凝沉。这是由于直链淀粉分子比较规整， 容易相互靠拢，重新排列；而支链淀粉分子呈树枝状，有空间障碍，不易相互靠拢、重新排 列。若同样都是直链淀粉，则与分子量的大小有关。分子量大的直链淀粉，由于链长而有空 间障碍不易取向；分子量小，则链短，在溶液中易于扩散，也不易凝沉；只有那些分子量大 小适度的直链淀粉分子容易凝沉。（2）淀粉浓度。淀粉溶液的浓度不同，凝沉难易也不同。溶液浓度大，分子相互碰撞的机 会多，也容易凝

12、沉；浓度稀则凝沉很慢。（3）无机盐类。无机盐类对淀粉的凝沉作用也有影响。很多无机盐类水化能力都很强，使 具有三维护空间网状结构的胶体质点中缔合的水分子被无机盐离子吸引，淀粉分子链间脱 水，距离缩小，容易取向，作整齐排列而加速凝沉作用。温度、水分和冷却时间对凝沉速度都有影响。淀粉凝沉作用的最适温度在24C,60C 或V20C都不容易凝沉。水分含量在30%一60%的淀粉容易凝沉，含量水量小于10%或含量 有大量水分则不易凝沉。淀粉糊化以后冷却时间长，容易凝沉。因为冷却时间长，溶液中的 淀粉分子有充分时间相互靠拢，再行整齐排列，所以容易凝沉。糊化与凝沉在生产上的应用：淀粉多是经糊化后而被告应用的。方

13、便面等到许多主食方便食 品都是先经糊化，然后控制好糊化淀粉的水分、湿度及冷却时间而制成各种主食方便食品的。 一般是将糊化好的面条或大米在80C以上的温度下快速干燥，即尽量使糊化好的淀粉在不 变化的状态下进行干燥，使其不能发生凝沉作用。粉条（丝）的生产原理则相反，是将淀粉糊化后任期自然冷却，充分发生凝沉，然后再进行 干部燥，而得到凝沉了的淀粉，因此这类制品久煮不烂。一般配生产粉条（丝）类制品用含 直链淀粉多的原料较好，因为直链淀粉容易凝沉。 4、吸附。许多有机及无机化合物可被淀 粉吸附。由于直链和支链淀粉分子的形状不同，对一些物质的吸附也有差别。例如：对碘的 吸附，淀粉遇碘显蓝色，这是早已知道的

14、现象。但实际上淀粉与碘的呈色反应随淀粉分子的 结构和大小而不同，支链淀粉遇碘只产生紫红色。颜色的深浅与淀粉分支的长短和分支的密 度有关。一般 6 个以下葡萄糖残基遇碘不显示颜色， 812 个葡萄糖残基遇碘显红色， 35 个以上葡萄糖残基的直链淀粉分子遇碘才显蓝色。支链淀粉的分支一般为20个左右葡萄糖 残基，所以遇碘显紫红色。二）淀粉的化学性质 由分子结构可知淀粉分子上有许多羟基，它可被氧化剂氧化，也可被无机盐、有机酸酯化， 与酸作用可生成各种不同的产物。1、与酸作用。淀粉在酸的作用下水解产生分子量不同的各种中间产物，这些物质称为糊精。 在淀粉水解的最初级阶段所产生的糊精分子大小和特性均与淀粉无

15、多大区别，如遇碘显蓝色 或紫色。进一步水解，糊精的分子量会继续减少，还原裴林溶液的能力逐渐增强，遇碘变成 褐色，而后显红色，最后便不与碘作用，不显色。淀粉f淀粉糊精f红糊精f无色糊精f麦芽糖f葡萄糖2、淀粉的成酯成醚作用。淀粉分子可与无机盐或有机酸生成酯。在工业上通常用淀粉与甲 酸、乙酸、丙酸及一些高级脂肪酸作用，生成各种用途的淀粉酯。例如淀粉与乙酸作用生成 淀粉乙酸酯。3、淀粉的氧化。淀粉随氧化条件及氧化剂的不同而生成不同的产物。常用的氧化剂有高碘 酸、次氢酸等。双醛淀粉就是高碘酸氧化制得的。第二节 淀粉制取的主要方法在淀粉原料中，除含有淀粉外，通常还含有不同数量的蛋白质、纤维素、脂肪、无机盐 和其它物质。制取淀粉就是利用工艺手段除去非淀粉物质，使淀粉分离出来。因此，淀粉制 取，实质上就是利用淀粉具有不溶解于冷水、比重大于水以及与其它成分比重不同的特性进 行物理的分离过程。工业生产淀粉大致由原料处理、浸泡、破碎、分离、清洗、干燥和成品整理等几个主要 工序所组成。原料不同，在具体操作上略有差异，但其基本过程是相同的。一、原料处理淀粉原料不常常夹有泥沙，石块和杂草等各种杂质，须在加工前予以清除。其方法有清 洗和清理两种，薯类原料如马铃薯、甘薯可以采用清洗处理，即用水进行洗涤。谷类和豆类 通常采用风选或过筛等进行清理。二、原料浸泡新鲜薯类原料含