糊化原理

糊化原理

淀粉在水中因加热、冷却会发生粘度变化，且在相同剪力之下会呈现相同特征，记录此变化的图即为『糊化曲线』。

天然淀粉为微小的颗粒，颗粒的粒度和形状是淀粉类植物特征。淀粉颗粒由淀粉分子组成，这些淀粉分子呈辐射状排列并形成一系列无定型和半晶型交替的同心层；每个淀粉分子均为脱水葡萄糖单元构成的大分子多聚物，又可分为两种不同的类型。较小者为直链淀粉，其结构基本上是线形的；支链淀粉则为分子量很大的多聚物，其结构有很多分枝。一般淀粉通常含15～30%的直链淀粉，但也有例外，例如：糯性淀粉只含少量的直链淀粉，

天然的淀粉通常不溶于水（50℃以下），但在水中被加热超过某临界温度-『糊化温度』时，淀粉颗粒即吸收大量的水并溶胀至其原体积的许多倍，如此现象持续并超出临界温度范围，淀粉颗粒即发生不可逆的变化、此为『凝胶化』，通常以晶体的熔化、双折射的消失和淀粉的溶解为标志。

在测试的初期，因为温度低于淀粉的糊化温度，所以粘度值较低；温度高于糊化温度时，淀粉颗粒开始溶胀，受剪切力的作用，这些溶胀的淀粉颗粒彼此挤压表现出粘度增加，粘度开始增加的温度就是『糊化温度』。『糊化温度』就是熟化试样所需要的最低温度，此温度可能与试样中其它成分的稳定性有关，并反映能量的消耗。

在一定的淀粉浓度(约10%)范围内，只要有足够数量的颗粒溶胀，粘度就迅速增大。淀粉颗粒的溶胀有一个温度范围，表明其行为的不均一性。糊化曲线中粘度初始上升段的陡度反映该温度范围的大小，变性淀粉(例如退火或交联的淀粉)的该温度范围通常较小。

随温度升高，淀粉颗粒会破裂并有更多的直链淀粉逸出到溶液中，支链淀粉随后也以较慢的速度逸出，淀粉颗粒的破裂及随后因机械剪切力的作用使多聚物重新排列将降低淀粉糊的表观粘度，随着凝胶化发生的这些综合过程就被称之为『糊化』。

『峰值粘度』发生在溶胀和多聚体逸出导致粘度增加与破裂和多聚物重新排列导致粘度降低之间的平衡点，通常也测量峰值粘度出现时的温度(峰值温度)和时间(峰值时间)。『峰值粘度』显示了淀粉或混合物结合水的能力，它与最终产品的质量有关，也是说明混合熟化机的粘性负载的一个指针。

在测试的保持期，试样受到恒定高温(95℃)和机械剪切力的作用，淀粉颗粒进一步崩解，淀粉分子进入溶液并重新排列。该阶段通常表现为粘度衰减至保持强度（『热糊粘度』或『通过粘度』），衰减的速率取决于（1）温度和混合的程度、（2）施加到混合物的剪切力、（3）物料自身的性质、（4）试样耐受加热和剪切力的能力等，这些对于许多加工过程都是重要的因素。

随着混合物逐渐冷却，在淀粉分子间，尤其是直链淀粉分子间多少会发生重聚合，浓度足够时即可形成凝胶，粘度增加至最终粘度，该糊化曲线段即『回生区』，此时发生淀粉分子的回生或重排。淀粉质试样的回生可能十分明显，回生与各种产品的质地密切相关，回生值高低与凝胶脱水或液体的渗析有关(例如冷冻/解冻循环)。

比较需要注意，依淀粉种类和测试条件不同，有时『回生值』并不是以最终粘度和保持粘度之间的差值代表，而是以最终粘度和峰值粘度之间的差值(通常对于大米)。另外『最终粘度』也是定义某种试样的品质时最常用的参数，因为它表明了物料在熟化并冷却后形成粘糊或凝胶的能力。