澱粉顆粒結構體系

２０１１年第３期糧食與油脂

胡麗花，柴松敏，劉建軍，鄭心羽，劉曉真

（河南興泰科技實業****研發中心，河南鄭州４５０００１）

摘要：該文就澱粉分子、微晶和澱粉顆粒結構組成及其相互問關係進行論述。由支鏈澱粉分子

形成無定形層和結晶層構成微晶，當低分支或鏈長較短分子存在於微晶時會形成缺陷微晶，常態微晶組成澱粉顆粒中硬質骨架，而缺陷微晶組成軟質骨架，微晶還原端朝向顆粒臍點；依據常態微晶和缺陷微晶排列，澱粉顆粒分為同型骨架和異型骨架兩種型別。關鍵詞：澱粉顆粒；直鏈澱粉；支鏈澱粉；微晶

中圖分類號文獻標識碼：ａ文章編號關於澱粉顆粒結構研究國內已有不少報道，如較短ａ鏈和ｂ１鏈，在分子水平上短鏈與長鏈比例為

朱帆等對小麥澱粉顆粒微觀結構進行研究…，顧正９～１３：ｌ；而ｂ型結晶富含連線性ｂ鏈（ｂ２，ｂ３）和

彪等比較小麥ａ型澱粉和ｂ型澱粉，周小柳等較長ａ鏈和ｂ１鏈，短鏈與長鏈比例為２～７：１；ｃ型對酶法製備小麥微孔澱粉結構進行研究，及支鏈澱粉

結晶介於兩者之間。澱粉分子模型顯示：由低能量簇狀結構假說提出，澱粉中微晶超結構研究。本文主

０【一１，４鍵連線有序葡聚醣分子結構，不管是哪種結晶要闡明澱粉分子、微晶和澱粉顆粒結構及其相互問關模型（ａ型和ｂ型）都建立在雙螺旋結構基礎上。ａ系，以了解澱粉顆粒結構體系，為進一步研究澱粉理型和ｂ型兩種片層不同是與結晶單位中雙螺旋排列化特性，包括糊化及老化中澱粉微結構變化提供幫助。狀態和穩定雙螺旋的水分子含量有關＂　。

１澱粉分子組成及結構

２微晶［』］

澱粉分子分為直鏈澱粉和支鏈澱粉，直鏈澱粉主有研究發現，在澱粉顆粒巨集觀分子與組織結構之要為線狀ｃ【一葡聚醣，含有約９９％（１，４）糖苷鍵和間存在乙個微晶結構水平。微晶是半結晶超結構，一１％（１，６）糖苷鍵，聚合度（ｄｐ）為５００￣６，０００個般由數個支鏈澱粉分子構成，認為微晶中支鏈澱粉分葡萄糖殘基。支鏈澱粉是非常大且高度分支多聚子還原端常朝向同一方向即顆粒臍點。

低分支分子不糖，含有約９５％（１，４）糖苷鍵和５％ｃ【一（１，６）糖利於結晶形成，當其存在於微晶超結構時，會形成缺苷鍵，ｄｐ為個葡萄糖單位。根據單元陷微晶；然而，絕大多數低分支或不分支分子可能分鏈長度和分子內空間取向，可將單元鏈進一步分類，有布於微晶之間，有助於增強澱粉顆粒強度和彈性。

不分支外鏈（ａ）或分支內鏈（ｂ），後者被進一步分成

從原子顯微鏡觀察到微晶是乙個極不對稱結構，

ｂｌ、ｂ２、ｂ３和ｂ４鏈。此外，每分子還有乙個單一ｃ鏈，

軸率為２－－３：１，豌豆澱粉顆粒長軸最大為ｌ３ｏ～其含有單一還原殘基。支鏈澱粉簇狀模型如今已被廣２５０ｎｍ，土豆為２０￣５０　ｎｍ，玉公尺為研究泛接受，在該模型中，較短ａ和ｂ１鏈主要在不連續簇結論如下：

（１）植物中微晶結構形態相似，但大小有差

中形成雙螺旋，而較長ｂ２、ｂ３和ｂ４鏈分別延伸入２、

異；（２）同一植物中，大多數微晶大小相似；（３）澱粉

３或４簇　～引。

顆粒中微晶連續排列；（４）微晶大小與顆粒大小及生澱粉顆粒中支鏈澱粉含量一般高於其結晶水平，長環或無定形環厚度可能無關；（５）在無定形環中，微因此ｎｉｋｕｎｉ提出簇狀結構模型。ｈｉｚｕｋｕｒｉ模型中，晶產生可能有「缺陷微晶」，其排列鬆散；（６）微晶組織根據參與側鏈簇數目對ｂ鏈進行分類，最重要的是

周圍存在相互連線矩陣；（７）生長環和無定形環並不該模型闡明不同長度鏈之間關係。ａ型結晶中富含

總是連續結構，然而還幾乎沒有關於不連續排列微晶

收稿日期：２０１卜ｏｌ一２２

作者簡介：胡麗花（１９８３），女，碩士，主要研究方向為中國主食工業化

２０１１年第３期糧食與油脂３

圖４玉公尺澱粉顆粒體系模型

ｈｕｂｅｒ和ｂｅｍｉｌｌｅｒ將玉公尺澱粉和高粱澱粉用汞溴紅處理後，用共焦掃瞄雷射顯微鏡觀察澱粉顆粒（見

圖３），發現澱粉顆粒表面存在從表面深入到臍點微孔，同時這種微孔有一定規律性，由此提出澱粉顆粒結構示意圖（圖４）：在澱粉顆粒中心（ａ區）有不同

形狀星形空洞；在ｂ區澱粉顆粒邊緣是線形空洞，直到顆粒中心：而ｃ區分別是遍布顆粒表面孔點、交錯通道或通向中心微孔　。所以澱粉顆粒是以臍點為中心由球晶按一定規則排列成放射狀而構成。

：：結晶層尢定形層

簇直鏈澱粉支鏈澱粉

圖５澱粉顆粒不同結構水平概要**　］

注：（ａ）無定形和半結晶骨架交替排列顆粒；（ｂ）骨架基本單位即微

晶結構；（ｃ）半結晶層，包括交替結晶和無定形片層；（ｄ）半結晶骨架中支鏈澱粉簇狀結構；（ｅ）直鏈澱粉和支鏈澱粉概要**

從顆粒組織最低結構水平，可用交替排列無定形

和半結晶生長環或骨架來闡述澱粉顆粒，生長環厚度

為無定形骨架密度較低，含有直鏈澱粉和較低有序性（非結晶）支鏈澱粉：而半結晶骨架包括交替排列厚度為９～１０ｎｍ無定形片層和結晶元層，

後者是由支鏈澱粉雙螺旋結構平行排列而成，前者包括支鏈澱粉分支區域（和可能一些直鏈澱粉）（圖５　ｃ和ｄ）。也有跡象顯示，這些片層組成較大的、直徑為２０￣５００ｒｉｍ球體「微晶」（圖５ｂ），微晶再排列組成澱粉顆粒…。

顆粒表面孔

硬質骨架（

完整顆粒（約ｌｏｏ　ｍ）

同型骨架

圖６澱粉顆粒結構體系　』］

由此，根據澱粉微晶資訊也提出澱粉顆粒組織體

系（如圖６）。在同種澱粉中半結晶微晶有兩種型別，即「常態微晶」和「缺陷微晶」，它們是構成澱粉顆粒基本單位。常態微晶組成硬質骨架，而缺陷微晶組成軟質骨架，所有微晶還原端朝向顆粒臍點。

一般認為澱粉顆粒外層由硬質骨架組成，然而異型骨架澱粉顆粒在

自然界普遍存在。根據澱粉顆粒物理化學性質，常態㈦

微晶和缺陷微晶排列形成兩種澱粉顆粒，即同型骨架和異型骨架。在異型骨架中，硬質骨架和軟質骨架不蕈／

是連續排列結構。在軟質骨架中，常態微晶區域懸在缺陷微晶流層中；在硬質骨架中，缺陷微晶懸在常態微晶流層中，所以在澱粉顆粒表面有許多由缺陷微晶組

成軟區域。因缺陷微晶鬆散聚集，所以該區域就容易

脫落形成澱粉顆粒表面孔洞，對酶抗性較差　。對於同型骨架，常態微晶流層和缺陷微晶流層是連續排列，對酶具有一致抗性。該骨架中沒有相互交叉區域，如藜麥，土豆和糯玉公尺澱粉顆粒就屬這種型別，儘管它們對酶的抗性不同。

在同型骨架顆粒中，存在一種沒有生長環的特殊種類，然而還不能展示該

種類組織結構，因尚未清楚其是由常態微晶還是由缺

陷微晶組成　。４結束語

澱粉顆粒巨集觀分子與組織結構之間存在乙個微晶結構水平，微晶是半結晶狀超微結構，一般包括一些支鏈澱粉分子。當不利於結晶的低分支分子安裝在微晶超微結構中時會形成缺陷微晶。然而，大多數低分支或無分支分子分布於微晶中，並對澱粉顆粒強度和韌性起著重要作用。

常態微晶和缺陷微晶根據排列方式不同構建兩類澱粉顆粒，即同型骨架和異型骨架

澱粉顆粒。

［參考文獻］

［１］朱帆，徐廣文，姚歷，等．小麥澱粉顆粒微觀結構研究［ｊ１．食品

科學［２］顧正彪，王良東．小麥ａ澱粉和ｂ澱粉的比較［ｊ］＿中國糧油學

報ｅ３］周小柳，唐忠鋒，陳有雙，等．酸法製備小麥微孔澱粉的結構研

究［ｊ］．食品研究與開發

［５］李慧娟，柴松敏．澱粉的老化機理及抗老化研究［ｊ］．糧食加工，

［６］顧艷麗．澱粉的老化及抗老化方法［ｊｊｌ廣西工學院學報，２００６，

１７（增）：４ｏ一４２．

（９］黃強，羅發興，楊連生．澱粉顆粒結構的研究進展［ｊ］ｌ高分子材

料科學與工程

澱粉顆粒結構體系

桁架結構體系

單層剛架結構體系

結構概念和體系

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