天然的高分子碳水化合物----淀粉

淀粉是高分子碳水化合物，是由葡萄糖分子聚合而成的，可以看作是葡萄糖的高聚体。

淀粉是植物体中贮存的养分，贮存在种子和块茎中的淀粉含量都较高，大米中含淀粉62%-86%，麦子中含淀粉57%-75%，玉米中含淀粉65%-72%，马铃薯中则含淀粉超过90%。淀粉是食物的重要组成部分，咀嚼米饭时感到有些甜味，这是因为唾液中的淀粉酶将淀粉水解成了二糖---麦芽糖。食物进入胃肠后，还能被胰脏分泌出来的唾液淀粉酶水解，形成的葡萄糖被小肠壁吸收，成为人体组织的营养物。支链淀粉部分水解可产生称为糊精的混合物。糊精主要用作食品添加剂、胶水、浆糊，并用于纸张和纺织品的制造等。

淀粉除食用外，工业上用于制糊精、麦芽糖、葡萄糖、酒精等，也用于调制印花浆、纺织品的上浆、纸张的上胶、药物片剂的压制等。可由玉米、甘薯、野生橡子和葛根等含淀粉的物质中提取而得。淀粉可用来生产味精、淀粉糖、医药、变性淀粉、啤酒、化工、食品（火腿、粉丝、米线等）、造纸等。

一、分子构成

淀粉是白色无定形的粉末，淀粉有直链淀粉和支链淀粉两类，其基本构成单位为α-D-吡喃葡萄糖。在天然淀粉中直链淀粉占20%-26%，它是可溶性的，支链淀粉占70%～90%。直链淀粉含几百个葡萄糖单元，为无分支的螺旋结构；支链淀粉含几千个葡萄糖单元。以24-30个葡萄糖残基以α-1,4-糖苷键首尾相连而成，在支链处为α-1,6-糖苷键。

淀粉和纤维素的结构简式(C6H10O5)n，相对分子量：纤维素的分子量约50000～2500000，直链淀粉分子量较小，在50000左右；支链淀粉分子量比直链淀粉大得多，在60000左右，淀粉燃点约为380℃。

二、淀粉的特性

淀粉可以在稀酸（如稀硫酸）（需要加热）或酶的催化下水解：

(C6H10O5)n(淀粉)+nH2O→(稀硫酸、加热)nC6H12O6(葡萄糖)。

淀粉具有遇碘变蓝的特性，直链淀粉遇碘呈蓝色，支链淀粉遇碘呈紫红色，糊精遇碘呈蓝紫、紫、橙等颜色。这是由淀粉本身的结构特点决定的。

淀粉与糊精的区别：糊精是由淀粉制造而来，两者的区别是分子量不同，就像蛋白质与多肽的关系。

这些显色反应的灵敏度很高，可以用作鉴别淀粉的定量和定性的方法，也可以用它来分析碘的含量。纺织工业上用它来衡量布匹退浆的完全度。

实验证明，单独的碘分子不能使淀粉变蓝，实际上使淀粉变蓝的是碘离子(I3-)。具有长螺旋段的直链淀粉可与长链的聚I3-形成复合物并产生蓝色，支链淀粉与碘复合生成微红－紫红色。

为什么碘遇淀粉或糊精会出现不同的颜色呢?

其一种解释为：溶于水的直链淀粉借助分子内的氢键卷曲成螺旋状。如果加入碘液，碘液中的碘分子便嵌入到螺旋结构的空隙处，并且借助范德华力与直链淀粉联系在一起，形成了一种络合物。这种络合物能够比较均匀地吸收除了蓝光以外的其他可见光(波长范围为400～750 nm)，从而使淀粉溶液呈现出蓝色来。

另一种解释为，淀粉能吸附碘，使碘吸收的可见光的波长向短的波长方向移动，棕色的碘液就变成蓝色。支链淀粉和糊精也能吸附碘，不过吸附的程度不同，因此呈现的颜色不同。这种解释的有力根据是碘的淀粉液在加热时蓝色消失。这就被认为是加热后分子动能增大，引起解吸的缘故。

近年来用X射线、红外光谱等研究碘跟淀粉生成的蓝色物，证明碘和淀粉的显色除吸附原因外，主要是由于生成包合物的缘故。

什么是包合物呢?直链淀粉是由α-葡萄糖分子缩合而成螺旋状的长长的螺旋体，每个葡萄糖单元都仍有羟基暴露在螺旋外。碘分子跟这些羟基作用，使碘分子嵌入淀粉螺旋体的轴心部位。碘跟淀粉的这种作用叫做包合作用，生成物叫做包合物。

在淀粉跟碘生成的包合物中，每个碘分子跟6个葡萄糖单元配合，淀粉链以直径0.13 pm绕成螺旋状，碘分子处在螺旋的轴心部位。

淀粉跟碘生成的包合物的颜色，跟淀粉的聚合度或相对分子质量有关。随聚合度或相对分子质量的增加，包合物的颜色的变化由无色、橙色、淡红、紫色到蓝色。例如，直链淀粉的聚合度是200～980或相对分子质量范围是32000～160000时，包合物的颜色是蓝色。分支很多的支链淀粉，平均聚合度20～28，这样形成的包合物是紫色的。糊精的聚合度更低，显棕红色、红色、淡红色等。

三、淀粉的用途

淀粉的应用领域包括：造纸业、纺织业、食品加工业、胶粘剂生产以及其它领域。

⒈ 造纸业

在造纸业中，淀粉主要有四种用途：

⑴ 打浆机上胶，在薄纸成形之前，将纤维组织凝结在一起。

⑵ 桶上胶，浸透稀胶液，预形成薄纸。

⑶ 轧光机上胶，上光整修。

⑷ 表面上胶，作为一个任意选择的步骤，作高级光滑纸的上胶：在制作皱纹、波纬．纤维胶合纸板箱时淀粉和糊精同样可用来组合和糊粘纸板。

⒉ 纺织业

在纺织工业中，淀粉主要是用于棉纱、毛织物和纺人造丝织物的上浆，经纱上浆就是将沿纺织机纵向运动的纬线浸渍在一个装有淀粉糊的热锅内，从浴锅出来，经上浆后的纬线在一个热滚筒内迸行干燥制待，经纱上浆的作用就是将纬线表面的一些疏松的纤维紧紧地粘结，以增强和保持经纱在编织时的强度和耐摩性，已经知道，相对于其他淀粉，马铃薯淀粉膜具有较高的韧性和柔性，因此，经马铃薯淀粉上浆的纱比其他用玉米淀粉上浆的纱具有可在较低湿度环境中纺织的优点。

在人造纱的纺织中，用马铃薯淀粉上浆的纱不但光滑而且较容易地在上浆后除去剩余浆液。特别是停料后，相对于谷物淀粉，马铃薯淀粉的胶凝的“老化”或“凝沉”作用的趋势较小、作为凝胶剂这是一个优点。另一个优点是染色后能得到鲜艳的色泽，具有良好的手感和光滑的表面。

⒊ 在制药业

淀粉具有不溶于水、水中分散、60～70℃溶胀的特点。常被用作稀释剂、粘合剂、崩解剂，并可用来制备糊精和淀粉浆。

⑴ 作稀释剂：稀释剂(或称为填充剂)的主要作用是用来填充片剂的重量或体积，以便于制剂成型和分剂量，从而便于压片；

常用的填充剂有淀粉类、糖类、纤维素类和无机盐类等。

以淀粉作为稀释剂时，比较常用的是玉米淀粉，它的性质非常稳定，与大多数药物不起作用，价格也比较便宜，吸湿性小、外观色泽好。

⑵ 作粘合剂：某些药物粉末本身不具有粘性或粘性较小，需要加入淀粉浆等粘性物质，才能使其粘合起来，这时所加入的粘性物质就称为粘合剂。

淀粉浆（俗称淀粉糊）是片剂中最常用的粘合剂，常用8%～15%的浓度，并以10%淀粉浆最为常用；淀粉浆的制法主要有煮浆和冲浆两种方法，都是利用了淀粉能够糊化的性质。糊化后，淀粉的粘度急剧增大，从而可以作为片剂的粘合剂使用。

⑶ 作崩解剂：崩解剂是使片剂在胃肠液中迅速裂碎成细小颗粒的物质，除了缓释片以及某些特殊用途的片剂以外，一般的片剂中都应加入崩解剂。由于它们具有很强的吸水膨胀性，能够瓦解片剂的结合力，使片剂从一个整体的片状物裂碎成许多细小的颗粒，实现片剂的崩解，所以十分有利于片剂中主药的溶解和吸收。

干淀粉是一种最为经典的崩解剂，含水量在8%以下，吸水性较强且有一定的膨胀性，较适用于水不溶性或微溶性药物的片剂，但对易溶性药物的崩解作用较差，这是因为易溶性药物遇水溶解产生浓度差，使片剂外面的水不易通过溶液层面透入到片剂的内部，阻碍了片剂内部淀粉的吸水膨胀。

淀粉作为片剂崩解剂的缺点：首先，淀粉的可压性不好，用量多时，可影响片剂的硬度。其次，淀粉的流动性不好，外加淀粉过多会影响颗粒的流动性。

⑷ 制备糊精：糊精 (C6H10O5)x,由淀粉经酸或热处理或经a-淀粉酶作用而成的不完全水解的产物，可用于制备各种液体或固体的胶粘剂。

⒋ 制氢气

淀粉、纤维素等碳水化合物含有大量的氢，但它们非常稳定，只有在酶的作用下才会分解。科学家利用合成生物学的方法，使用由13种酶组成的混合物，将碳水化合物和水转变成二氧化碳和氢气。

实验显示，这一反应在约30℃和1个大气压的条件下即可发生。将二氧化碳抽除后，氢气进入燃料电池产生电力，副产物水可以循环利用。在反应中，氢是主要产物，效率比自然界里厌氧菌分解生物物质产生氢的效率高3倍，每磅氢的成本可能低于1美元。

利用这项新技术，汽车无须携带氢气罐，而只需携带淀粉等碳水化合物，在运转时现场制取氢气。

研究人员说，燃料箱容量为12加仑的汽车可携带约27千克淀粉，相当于4千克氢，可供汽车行驶300英里。每千克淀粉产生的能量与1.12千克汽油相当。

⒌ 勾芡

勾芡，就是在菜肴接近成熟时，将调匀的淀粉汁淋在菜肴上或汤汁中，使菜肴汤汁浓稠，并粘附或部分粘附于菜肴之上的过程。芡是由纤转音而来，所以现在通称之为“勾芡”。

烹调用的淀粉，主要有绿豆淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、麦类淀粉、菱角淀粉、藕淀粉、玉米淀粉等。淀粉不溶于水，在和水加热至60℃左右时（淀粉种类不同，糊化温度不一样），则糊化成胶体溶液。勾芡就是利用淀粉的这种特性。

⑴ 勾芡的技法

勾芡是否适当，对菜肴的质量影响很大，因此，勾芡是烹调的基本功之一。勾芡大多用于熘、滑、炒等烹调技法。这些烹调方法的共同特点是：旺火速成。用这种方法烹调的菜肴，基本上不带汤。但是由于烹调时加入了某些酱汁调料和原料本身出水，使菜肴看上去汤汁增多了，通过勾芡，使汁液的浓稠度增加了，并附于原料的表面，从而达到菜肴光泽、滑润、柔嫩和鲜美的风味。

勾芡一般用两种方法。一种是淀粉汁加调味品，俗称“兑汁”，多用于火力旺，速度快的熘、爆等方法烹调的菜肴。另一种是单纯的淀粉汁，又叫“湿淀粉”，多用于一般的炒菜。浇汁也是勾芡的一种，又称为薄芡、琉璃芡，多用于煨、烧、扒及汤菜。

根据烹调方法及菜肴特色，大体上有以下几种芡汁用法：

① 包芡一般用于爆炒烹调的菜肴。粉汁最稠，目的是使芡汁全包到原料上，如鱼香肉丝、炒腰花等，都是用包芡，吃完菜后，盘底基本不留卤汁。

② 糊浇一般用于熘、滑、焖、烩烹制的菜肴。粉汁比包芡稀，用处是把菜肴的汤汁变成糊状，达到汤菜融合，口味滑柔，如：糖醋排骨、糖醋鲤鱼等。

③ 流芡粉汁较稀，一般用于大型或整体的菜肴，其作用是增加菜肴的滋味和光泽。一般是在菜肴装盘后，再将锅中卤汁加热勾芡，然后浇在菜肴上，一部分沾在菜上，一部分呈琉璃状态，食后盘内可剩余部分汁液。

④ 奶汤芡是芡汁中最稀的，又称薄芡。一般用于烩烧的菜肴，如：麻辣豆腐、虾仁锅巴等。目的是使菜肴汤汁加浓一点而达到色美味鲜的要求。

⑵ 勾芡的作用

由于菜肴各自不同的风味要求，勾芡主要有以下作用：

① 增加汤汁的粘稠度。菜肴在加热过程中，原料中的汁液会向外流，与添加的汤水及液体调味品便融合形成了卤汁。一般炒菜中的卤汁较稀薄，不易粘附在原料表面，成菜后会产生“不入味”的感觉。勾芡后，芡汁的糊化作用增加了卤汁的粘稠度，使卤汁能够较多地附着在菜肴之上，提高了人们对菜肴滋味的感受。

② 芡汁勾入菜肴中，芡汁会紧包原料，从而制止了原料内部水分外溢，这样做既保持了菜肴鲜香滑嫩的风味特点，又使菜肴形体饱满而不易散碎。

③ 勾芡后，由于淀粉的糊化，具有透明的胶体光泽，能将菜肴与调味色彩更加鲜明地反映出来，使菜肴色泽更加光亮美观。

④ 菜肴勾芡后能使汤汁变浓稠，可减缓原料内部热量的散发，使菜肴具有保温性，延长了菜肴的冷却时间，有利于食客进食热菜肴。

⑶ 烹饪如何用淀粉

用好淀粉可是大有学问，一般中国烹调中大致有三种用淀粉的方法，就是挂糊、上浆和勾芡。挂糊就是下锅前在原料上加干淀粉；上浆就是下锅前在原料上加水淀粉；勾芡就是在起锅前加水淀粉使菜肴的汤变稠。

那么到底什么样的菜肴，如何用淀粉才合适呢？

如果您是要爆、炒、熘菜肴，芡汁一定要够浓，这样才能裹住原料，不会让汤汁四溢；

如果您是扒、烩、烧菜肴，浓度要略低但仍要属浓芡，这样汤汁既能呈流动感又能与原料合为一体；

如果您是做汤汁流动的菜肴，可施薄芡，只要汤的浓度达到您需要的程度就可以了，太浓会糊，太稀又会显得寡淡。

用淀粉时控制油温十分重要。烹调上浆的菜肴时，油温太高，淀粉容易黏结成块；油温太低，淀粉容易与原料脱离，也就失去了保护层的作用，所以最好在有少量油烟出现时下锅；而在挂糊煎炸时，追求的是焦黄松脆，这时就需要油温高一些，油烟大量出现时下锅为最佳时机；勾芡时也要掌握好时机，太早容易发糊黏锅，太晚又会分布不匀，这就需要我们见机行事了。