澱粉

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澱粉
識別
CAS號 9005-25-8
ChemSpider NA
EC編號 232-679-6
RTECS GM5090000
性質
化學式 variable
摩爾質量 variable g·mol⁻¹
外觀 白色粉末
密度 1.5 g/cm3
熔點 decomp.
溶解性 none
危險性
MSDS ICSC 1553
歐盟編號 not listed
自燃溫度 410 °C
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

澱粉是一種多醣類物質。製造澱粉是所有綠色植物貯存能量的一種方式。它也是人類飲食中最常見的碳水化合物,馬鈴薯小麥玉米大米木薯等主食中就含有大量的澱粉。

澱粉是一種白色,無味,無嗅的粉末,不溶於冷水或酒精。分子式(C6H10O5)n。澱粉因分子內氫鍵而捲曲成螺旋結構,可分為直鏈澱粉(糖澱粉)和支鏈澱粉(膠澱粉)。前者為無分支的螺旋結構;後者以24~30個葡萄糖殘基以α-1,4-糖苷鍵首尾相連而成,在支鏈處為α-1,6-糖苷鍵。直鏈澱粉遇碘呈藍色,支鏈澱粉遇碘呈紫紅色。這是由於澱粉螺旋中央空穴恰能容下碘分子,通過范德華力,兩者形成一種藍黑色錯合物。實驗證明,單獨的碘分子不能使澱粉變藍,實際上使澱粉變藍的是三碘陰離子(I3-)。

直鏈澱粉分子結構
支鏈澱粉分子結構

澱粉在食品工業中被加工以產生多種糖。澱粉在溫水中溶解產生糊精,這可以用作增稠劑,硬化或粘接劑。澱粉在非食品工業最廣泛的用途是在造紙過程中作為粘合劑。

歷史[編輯]

早在30000年前,在歐洲從石磨麵粉顆粒中存在已經確定的蒲菜(cattails, bullrushes)的根莖澱粉。[1]


純提取小麥澱粉糊,可能在古埃及紙莎草紙膠。[2] 根據在Natural History of Pliny the Elder的自然史,提取澱粉首先大約是在公元77-79。[3] 羅馬人也用在美容霜中,給頭髮撒粉,使醬汁更濃。波斯人和印度人用它來作菜gothumai小麥[酥糖]。早在公元700起,在中國大米澱粉作為表面處理的紙張已被用於在紙的生產。[4]


除了直接食用的澱粉類植物中的澱粉之外,到2008年世界各地的生產就有6600萬噸。在歐盟,這是約850萬噸,約40%用於工業應用中,60%用於食品用途,[5] 後者為葡萄糖糖漿[6]

化學性質[編輯]

澱粉可以在稀酸(如稀硫酸)(需要加熱)或的催化下水解:(C6H10O5)n(澱粉)+nH2O→nC6H12O6(葡萄糖)[7]

澱粉水解的幾種狀態的檢驗

水解狀態 加入銀氨溶液水浴加熱的現象 加入新制氫氧化銅的現象 加入碘水的現象
未水解 無明顯現象 無明顯現象 溶液變藍
部分水解 產生銀鏡 產生磚紅色沉澱 溶液變藍
完全水解 產生銀鏡 產生磚紅色沉澱 無明顯現象

化學檢驗[編輯]

澱粉, 放大800倍 , 在極化光下

向試樣中加入碘溶液呈深藍色可以說明澱粉的存在。

食品應用[編輯]

食品工業中,可以利用高直鏈玉米澱粉生產減肥食品和煎炸食品,也是糖尿病人的理想食品,被稱為「功能性食品」;此外,高直鏈澱粉還是膽結石及高血壓病人的理想食品,具有防止膽結石形成及降低血液膽固醇的作用;還可以用來製造一種半透明紙,可通透二氧化碳,但不透氧氣和氮氣,且這種紙可食用。在非食品工業中,除了利用它作為紡織工業加漿的原料,一個重要的潛在利用價值是生產生物降解塑料,即光降解膜。


利用現代工業手段,生產出來的某些特別性質的澱粉,被稱為「修飾澱粉」(Modified starch)。

澱粉工業[編輯]

從種子,塊根和塊莖澱粉行業的提取和精製澱粉,濕法研磨,水洗,篩分和乾燥。今天,主要的商業精製澱粉,玉米澱粉,木薯澱粉,小麥和馬鈴薯澱粉。在較小的程度,來源包括水稻,紅薯,西米,綠豆。從歷史上看,佛羅里達葛粉英語Florida arrowroot也被商業化。現在,澱粉可以在來自50多個種類的植物中提取。

未經處理的澱粉勾芡或塗膠需要加熱。當預煮的澱粉是,它可以被用來增稠即刻在冷水中。這被稱為預糊化澱粉英語pregelatinized starch

澱粉糖[編輯]

澱粉可以被水解成更簡單的碳水化合物,由酸,各種酶,或兩者的組合。將所得的片段是已知為糊精。轉換的程度通常是量化的右旋糖當量(DE),這大約是在澱粉中的糖苷鍵已經被打破。

這些澱粉糖是目前最常見的基於澱粉的食品成分和作為許多飲料和食品中的甜味劑使用。這些措施包括:

改性澱粉[編輯]

化製澱粉,亦稱修飾澱粉,或稱改性澱粉是將源自穀粒或根部(如玉米、米、小麥、馬鈴薯……等)之天然澱粉,以少量化學藥品處理,改變其物理特性而得者;以使澱粉正常處理或貯存過程中經常遇到的條件下,如高耐熱,高剪切,低pH條件下,凍結/解凍和冷卻。 食物澱粉在食品添加劑國際編碼系統(INS)之中為正面表列。[8] [9]

食品添加物[編輯]

澱粉作為一種添加劑用於食品加工,通常用於做增稠劑和穩定劑的食物,如布丁,奶油蛋羹,湯,調味汁,肉汁,餡餅,沙拉醬,使麵條和意大利麵。

工業應用[編輯]

澱粉漿糊

造紙[編輯]

造紙是澱粉在全球的最大的非食品應用,每年消耗幾百萬噸[5]。例如,在典型的一張拷貝用紙之中,澱粉的含量可達到紙張重量的8%。

瓦楞紙板粘合劑[編輯]

瓦楞紙板粘合劑是全球非食用澱粉的下一個最大的應用。

服裝澱粉[編輯]

服裝或洗衣澱粉是通過混合在水(較早的製劑也有以煮沸)的蔬菜澱粉製備的液體中,並用於漿洗服裝。

其他[編輯]

另一大類非食品的澱粉的應用是在建築行業,其中澱粉用於的石膏隔牆板gypsum wall board生產過程中使用。化學改性或未改性的澱粉中加入主要含石膏的灰泥。

  • 澱粉被用於生產各種生物塑料,是可生物降解的合成聚合物。一個例子是聚乳酸 polylactic acid
  • 氫的生產,可以使用澱粉作為原料,使用酶。[10] 氣是一種清潔能源,但它的製取、存儲和運輸都很困難。美國科學家研究出一種用多糖製取氫的新技術,有望一舉解決這幾大問題。

參考資料[編輯]

  1. ^ Revedin, A.; Aranguren, B.; Becattini, R.; Longo, L.; Marconi, E.; Lippi, M. M.; Skakun, N.; Sinitsyn, A. et al. Thirty thousand-year-old evidence of plant food processing. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2010, 107 (44): 18815–9. doi:10.1073/pnas.1006993107. PMC 2973873. PMID 20956317. 
  2. ^ Pliny the Elder, The Natural History (Pliny), Book XIII, Chapter 26, The paste used in preparation of paper
  3. ^ Pliny the Elder, The Natural History (Pliny), Book XIII, Chapter 17, [1]
  4. ^ Hunter, Dard. Papermaking. DoverPublications. 1947. 194. ISBN 978-0-486-23619-3. 
  5. ^ 5.0 5.1 NNFCC Renewable Chemicals Factsheet: Starch
  6. ^ International Starch Institute Denmark, Starch production volume
  7. ^ 《化學》選修3-1,人民教育出版社,第一章
  8. ^ Modified Starches. CODEX ALIMENTARIUS published in FNP 52 Add 9 (2001)
  9. ^ [http://www.codexalimentarius.net/gsfaonline/docs/CXS_192e.pdf TABLE THREE Additives Permitted for Use in Food in General, Unless Otherwise Specified, in Accordance with GMP ]. CODEX ALIMENTARIUS published in CODEX GENERAL STANDARD FOR FOOD ADDITIVES CODEX STAN 192-1995 (revision 2012)
  10. ^ Zhang, Y.-H. Percival; Evans, Barbara R.; Mielenz, Jonathan R.; Hopkins, Robert C.; Adams, Michael W.W. High-Yield Hydrogen Production from Starch and Water by a Synthetic Enzymatic Pathway. In Melis, Anastasios. PLoS ONE. 2007, 2 (5): e456. doi:10.1371/journal.pone.0000456. PMC 1866174. PMID 17520015.