粮食与油脂

2009 年第 1 期

淀粉颗粒在过量水存在情况下连续加热引起颗

粒进一步吸水膨胀。另外，可溶性组分（主要是直链
淀粉）溶出，特别是在加剪切力后，颗粒完全破裂，生
成淀粉糊（在淀粉工艺中，通过加热淀粉浆料生成糊
称为淀粉糊）。淀粉颗粒吸水膨胀和破裂形成粘性体，
系由可溶性直链淀粉连续相和支链淀粉分散相及颗
粒剩余下来不连续相组成。在高温、高剪切力和过量
水存在条件下，分子才能完全分散，在制造食品产品
时很少会遇到这样条件

〔2〕

。

强涛等

〔3〕

研究小麦淀粉及其糊化后在生物显微

镜及透射电子显微镜下结构。在生物显微镜下，小麦
淀粉颗粒有明暗相交替的层状结构，这些层被认为是
生长环，如图 2（A）所示。已糊化小麦淀粉随温度上升，
内部结构变化，颗粒内出现网状结构，达到糊化温度
后，出现线状结构，如图 2（B）所示。网状结构和线状
结构与淀粉结构中支链淀粉密不可分，说明小麦淀粉
存在部分分支结构。

在透射电镜下，小麦原淀粉呈球形，颗粒间距离

较小，如图 2（C）所示。糊化后小麦淀粉颗粒表面不
如原淀粉光滑，淀粉颗粒尺寸变小，颗粒间聚集状态
也发生变化，透射电镜下形貌与凝胶较相似，如图 2

（D）所示。

在通常食品加工条件下（热和水分，虽许多食品

体系含有限水分，并远未达到淀粉蒸煮水分），淀粉颗
粒快速吸水膨胀超过可逆点，水分子进入链中间，打
断链间结合，在分离分子周围形成水合层，分子链塑
化后完全分离并溶剂化。水大量进入使淀粉颗粒吸
水膨胀至原颗粒几倍，在缓慢加热和一定剪切力作用
时，淀粉颗粒吸收大量水分，产生膨胀，相互挤压

〔4〕

。

这种高度吸水膨胀颗粒易于破碎，通过搅拌而破碎，
使粘度下降。可以说，糊化本质是高能量热和水破坏
淀粉分子内部彼此间氢键结合，使分子混乱度增大，
糊化后淀粉－水体系行为直接表现为粘度增加。由
于淀粉颗粒吸水膨胀，水合直链淀粉分子从颗粒扩散
进入水相，这个现象决定淀粉糊一些性质；且这个糊
化过程可用仪器记录下来

〔5〕

。

淀粉糊特性是由淀粉类型、淀粉浓度、加热处理

方式及其它共存物所决定。不同品种淀粉糊特性存
在很大差别，且淀粉糊粘度、粘度稳定性、织纹特性、
透明度、抗剪切能力、凝胶形成能力、凝沉性等均会直
接影响淀粉糊用途

〔6~7〕

。许多工业生产过程都需要

经糊化淀粉，如纺织上浆和工业用淀粉水解。糊化直
接影响到系统流变学和粘度特性，使淀粉更易被酶作
用，糊化温度低，可明显降低糊化过程能耗。如稻米
用于酿造业，其淀粉糊化温度低的特性尤为重要。淀
粉糊粘度特性及其改变其它溶液和糊的粘度能力可
用于食品工业，也可在石油钻井中用于调节钻探泥浆
粘度。在造纸、纺织和食品业中，都需较稳定粘度淀
粉溶液，如在瓦楞纸生产中保持适合淀粉糊粘度是控
制胶液对纸基渗透、脱水、施胶、涂布必需条件。淀粉
糊粘度会因受到机械剪切作用而降低，粘度降低是由

膨胀淀粉颗粒被打击破裂所致。根茎、块茎和糯玉米
淀粉搅拌时颗粒易破裂，抗剪切能力低。工业生产淀
粉糊经常需要保持相当长时间搅拌及泵输送过程中
机械冲击，这都会引起淀粉糊粘度降低。影响淀粉糊
化因素很多，主要有淀粉颗粒微晶结构、直链淀粉含
量、酸碱条件、添加剂及加工处理方式等。在酸性条件
下，豌豆淀粉等发生酸水解反应，pH 3.0 时可完全水
解；在偏碱性条件下，各特征点粘度值升高，热粘度稳
定性、冷粘度稳定性均增加，凝沉性减弱；在较强碱性
条件下，淀粉溶胶热粘度稳定性降低。各种添加剂对
淀粉粘度性质都有不同程度影响，蔗糖、黄原胶、CMC
使淀粉糊各特征点粘度值明显增高，食盐、明矾、磷酸
二氢钠、单甘油酯均可使峰值粘度升高，其它特征点
粘度值也发生不同程度变化

〔8~9〕

。

2 淀粉糊化性质检测

淀粉糊化过程是淀粉颗粒结晶区熔化，分子水

解，颗粒不可逆润胀过程，糊化后淀粉―水体系直接
表现为粘度增加。根据淀粉颗粒吸水膨胀、粘度增大、
偏光特性改变，其糊化过程可分为淀粉乳中水分子被
淀粉粒无定形区极性基团吸附并加热到初始糊化前
的可逆润胀阶段，及继续加热达到糊化起始温度后
的不可逆润胀阶段。淀粉糊化粘度可用布拉班德粘
度仪（Brabender Viscograph，BV）和快速粘度分析仪

（Rapid Visco Analyzer，RVA）测定。从 RVA 可读出

峰值粘度（Peak Viscosity，PV）、热糊粘度（Hot Paste
Viscosity，HPV）、冷糊粘度（Cool Paste Viscosity，
CPV），并可进一步计算出崩解值（Breakdown）、回升
值（Setback）等参数。峰值粘度是由于充分吸水膨胀
后淀粉粒（膨润粒）相互摩擦而使糊液粘度增大，反映
淀粉膨胀能力。热糊粘度是由于淀粉粒膨胀至极限后
破裂而不再相互摩擦，糊液粘度急剧下降，能反映淀
粉在高温下耐剪切能力，是影响食品加工操作难易重
要因素。冷糊粘度是由于温度降低后直链淀粉和支链
淀粉所包围水分子运动减弱，糊液粘度再度升高，反
映淀粉回生特性。

淀粉糊化特性测定方法多种多样。最早用于淀

粉和含淀粉制品糊化特性测定的是稠度计，其后陆
续出现其它类型粘度计。第一台布拉班德糊粘度测
定仪使用是在上世纪 30 年代，该粘度测定仪成为
工业界广泛用于淀粉和含淀粉制品特性评价标准仪
器，该仪器最初是用来评价黑麦面粉质量和控制添
加麦芽的小麦面粉中淀粉酶活性大小

〔10〕

。差示扫描

量热仪（Differential Scanning Calorimetry，DSC）首
次用于淀粉性质测定是在 1971 年，这是一种热分析
方法

〔11〕

。

2.1 差示扫描量热法（

DSC）

差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry，

DSC）是在程序升温条件下，保持待测物质与参照物
温差为零，测定由于待测物相变或化学反应等引起输
给它们所需能量差与温度关系一种方法，是用来进行
高分子聚合物物态转化及热效应分析的常用技术手