淀粉非化学改性技术（第2版）

前言
本书第一版于2009年1月在化学工业出版社出版，受到广大读者的欢迎与厚爱，成为淀粉化学与加工领域的重要参考书。该书于2011年3月获中国石油和化学工业联合会颁发的中国石油和化学工业优秀出版物奖（图书奖）二等奖，2011年6月获黑龙江自然科学技术成果二等奖。近十几年来，淀粉原料的开发、新的非化学改性淀粉品种及生产工艺等都有很大发展，为能及时反映这些新的进展，以满足读者的要求，特对本书第一版进行修订。
本书在介绍淀粉化学基础、物理改性技术、酶改性技术后，重点介绍非化学改性淀粉的生产、性质及应用，包括抗性淀粉、缓慢消化淀粉、糊精、预糊化淀粉、微波改性淀粉、超高压改性淀粉、超声波改性淀粉、微细化淀粉等。书中列举了一些非化学改性淀粉的制备技术与应用实例，介绍了相关的检测和评价方法，较全面地反映了国内外非化学改性淀粉的生产、开发和应用现状。
此次修订大幅增加了淀粉化学基础部分的内容，包括淀粉复合物、中间级分，玻璃化转变及应用等内容；各论部分新增了电离辐射改性淀粉、多孔淀粉、淀粉球晶三种非化学改性淀粉，重新改写了抗性淀粉部分；现代分析技术部分补充了微观结构分析部分内容。书中还论述了淀粉科学技术的最新进展，可以很好地适应科研及产业应用的需求。
本书适合改性淀粉生产企业的生产及应用人员参考，亦可供相关销售及推广部门的人员及大专院校相关专业师生参考。
本书的出版得到了黑龙江省自然科学基金项目“取代基在颗粒内分布对淀粉物化特性影响机理（LH2020C062）”及哈尔滨商业大学攀登计划项目的支持，在此表示感谢。
由于本书涉及面广，加之编者水平有限，书中如有疏漏之处，恳请广大读者批评指正。

赵凯
2023年1月于哈尔滨




第一版前言
淀粉作为一种重要的工业原料，广泛地应用于食品、化工、纺织及建材等行业中。本书主要侧重淀粉在食品工业中的应用，兼顾其他行业。纵观淀粉加工及应用的历史，最初的应用主要是以原淀粉为主。但随着食品加工技术的进步及淀粉科学研究的深入，发现原淀粉在应用中具有很大的局限性。如现代食品加工操作中，通常要经历高温加热、剧烈搅拌或低温冷冻等工艺环节，这些操作将导致淀粉黏度降低和胶体性能破坏，原淀粉的性质不能满足上述加工条件的要求。于是工业上有必要对淀粉进行改性处理，改善其抗热、抗酸和抗剪切力的能力，提高其稳定性。同时，淀粉作为食品工业中的重要基础原料，除了提高食品加工性能外，还有一个重要的作用是提供营养，但原淀粉在体内消化速率较快并易导致餐后血糖迅速升高，属于高血糖生成指数（glycemic index，GI）食品，不适合一些特定人群长期食用，而其对食品口感和质构的调整效果往往是其他食品原料所不能替代的，因此，需要通过对其进行改性处理，以改善消化吸收速度、增强营养价值，如近几年兴起的抗性淀粉、缓慢消化淀粉以及难消化糊精等都属于此类改性产品。国外改性淀粉的品种已达数千种，应用遍及各行各业，而我国改性淀粉的研究起步较晚，但发展迅速，目前已形成一定规模。
对原淀粉进行改性，主要通过化学改性、物理改性、酶改性及复合改性进行。目前，国内外的改性淀粉产品主要以化学改性为主，一般通过交联、稳定化、转化、亲脂取代等途径进行。但在淀粉化学改性的过程中，要改变淀粉的化学结构或引入新的基团，需加入化学试剂，因此，将化学改性淀粉应用于食品工业中时，要考虑和评价其安全性问题。而淀粉经物理改性和酶改性后不含化学试剂的残留，并且可大大改善产品的理化性质，提高产品应用范围和附加值。目前，国外淀粉的非化学改性技术已成为研究热点之一，而国内的相关研究则刚刚起步，具有广阔的发展前景和应用空间。
本书侧重于非化学改性淀粉的生产、性质及应用，以便使淀粉行业对非化学改性淀粉有一个较全面的了解。书中列举了一些非化学改性淀粉的制备与应用的实例，介绍了相关的检测和评价方法，较全面地反映了国内外非化学改性淀粉的生产、开发和应用的现状，适合改性淀粉生产企业的生产和应用人员参考，也可供从事改性淀粉研究的相关人员参考。
本书的出版，得到了黑龙江省十一五重大攻关项目“玉米综合加工关键技术研究（GA06B401）”及国家自然科学基金项目“抗性淀粉抑制大鼠高血脂形成及影响食品流变学机理研究（30271117）”的支持，在此表示感谢。
在本书的编写过程中，一直得到张守文教授、方桂珍教授的关心和鼓励。缪铭参与了本书第五章第三节部分初稿的编写。另外，编写过程中还得到张甜、梁北珂、谷广烨、孟庆虹、杨春华、刘宁、陈凤莲、刘涛、丁文明、汪志强、张德元等人的帮助。在此一并表示感谢。
由于本书涉及面广，加之编者水平有限，书中不当之处在所难免，敬请广大读者批评指正。

赵凯
2008年8月于哈尔滨

赵凯，博士、教授。黑龙江省食品学会理事，黑龙江省发酵工程学会理事，黑龙江省科技经济顾问委员会食品药品专家组成员，“哈尔滨市创建国家食品安全示范城市”食品安全专家。多年来一直从事碳水化合物化学领域的教学与科研工作，尤其在淀粉化学及加工机理方面进行了广泛深入的研究。先后主持及参与了18项国家和省部级科研项目，获黑龙江省科技进步三等奖2项，黑龙江省高校科技一等奖1项。出版学术专著1部（淀粉非化学改性技术），译著1部（食品淀粉的结构、功能及应用）。累计在国内外学术期刊上发表论文50余篇。

本书在介绍淀粉化学基础、物理改性技术、酶改性技术后，重点介绍非化学改性淀粉的生产、性质及应用，包括抗性淀粉、缓慢消化淀粉、糊精、预糊化淀粉、微波改性淀粉、超高压改性淀粉、超声波改性淀粉、微细化淀粉等。书中列举了一些非化学改性淀粉的制备技术与应用实例，介绍了相关的检测和评价方法，较全面地反映了国内外非化学改性淀粉的生产、开发和应用现状。
本书是变性淀粉生产企业的生产和应用人员的良好读物，也可供食品加工、粮食油脂及植物蛋白工程、精细化工等专业师生、科研人员和生产技术人员阅读参考。

第一章淀粉化学基础1
第一节淀粉的结构与化学组成1
一、淀粉的基本结构1
二、淀粉的化学组成1
第二节直链淀粉2
一、直链淀粉的结构3
二、直链淀粉的含量4
三、直链淀粉在淀粉颗粒内的存在部位及状态6
四、直链淀粉的功能性7
五、直链淀粉的应用8
第三节 支链淀粉8
一、支链淀粉结构及分析8
二、支链淀粉含量13
三、支链淀粉的功能性13
四、直链淀粉和支链淀粉的性质差异14
第四节中间级分15
第五节淀粉复合物18
一、直链淀粉与配合体形成复合物19
二、支链淀粉-脂质复合物22
三、淀粉-蛋白质复合物22
第六节淀粉组分的分离与测定24
一、直链淀粉和支链淀粉在淀粉颗粒内的分布24
二、直链淀粉和支链淀粉的分离方法24
三、直链淀粉和支链淀粉含量测定26
第七节 淀粉分子的大小26
一、淀粉分子的平均聚合度26
二、淀粉分子的链长分布27
三、淀粉分子的分子量27
第八节淀粉的颗粒特性28
一、淀粉颗粒的形状28
二、淀粉颗粒大小29
三、淀粉颗粒的轮纹结构30
四、淀粉颗粒的光学性质31
第九节淀粉的结晶特性32
一、淀粉颗粒分子结构32
二、淀粉颗粒的结晶结构33
第十节淀粉的热焓特性37
一、热分析技术的方法分类37
二、热分析技术在淀粉研究中的应用38
三、在进行淀粉的热分析时应注意的问题38
第十一节淀粉的理化性质38
一、淀粉的糊化38
二、淀粉的老化44
三、淀粉糊的性质48
第十二节淀粉的玻璃化转变50
一、聚合物的相变种类及过程50
二、淀粉的玻璃化转变过程及转变温度51
参考文献56

第二章淀粉改性技术概述60
第一节淀粉改性的概念与分类60
一、淀粉改性的必要性60
二、淀粉改性的目的61
三、淀粉改性的概念与分类62
第二节淀粉改性程度的评价方法65
一、改性淀粉通用的评价方法65
二、化学改性程度的评价方法69
三、物理改性程度的评价方法72
四、酶改性程度的评价方法76
参考文献79

第三章淀粉物理改性技术80
第一节热处理技术在淀粉物理改性上的应用80
一、淀粉热处理技术的分类80
二、热处理对淀粉物性的影响81
三、热处理技术在淀粉改性方面的应用88
第二节物理场处理技术在淀粉物理改性上的应用89
一、超声波在淀粉改性上的应用89
二、微波在淀粉改性上的应用90
三、辐射在淀粉改性上的应用91
第三节其他技术在淀粉物理改性上的应用91
一、超高压处理技术在淀粉物理改性上的应用91
二、挤压技术在淀粉物理改性上的应用92
三、超微粉碎技术在淀粉物理改性上的应用93
参考文献93

第四章淀粉酶改性技术95
第一节淀粉改性常用酶类及其性质95
一、α-淀粉酶96
二、β-淀粉酶97
三、葡萄糖淀粉酶98
四、脱支酶99
五、环糊精葡萄糖基转移酶101
六、其他淀粉酶类102
第二节单酶处理对淀粉改性102
一、α-淀粉酶在淀粉改性上的应用102
二、脱支酶在淀粉改性上的应用103
三、淀粉葡萄糖酶在淀粉改性上的应用104
四、环糊精葡萄糖基转移酶在淀粉改性上的应用104
第三节多酶协同处理对淀粉改性104
一、多酶协同处理的优点104
二、多酶协同处理的应用105
参考文献107

第五章非化学改性淀粉的制备及应用技术109
第一节抗性淀粉109
一、抗性淀粉概述109
二、抗性淀粉的形成机制113
三、影响食品中抗性淀粉含量的因素121
四、抗性淀粉的功能性123
五、抗性淀粉的研究手段123
六、抗性淀粉的测定方法126
七、抗性淀粉的制备技术128
八、抗性淀粉的性质及其在食品工业中的应用131
参考文献135
第二节缓慢消化淀粉137
一、缓慢消化淀粉概述137
二、缓慢消化淀粉的生理功能138
三、影响淀粉消化性的因素139
四、缓慢消化淀粉的体外测定方法142
五、缓慢消化淀粉的制备技术142
六、缓慢消化淀粉性能评价方法144
七、缓慢消化淀粉的应用145
参考文献145
第三节糊精146
一、热解糊精146
二、麦芽糊精150
三、难消化糊精155
四、环状糊精158
五、大环糊精164
六、改性环糊精167
七、 其他糊精产品173
参考文献175
第四节淀粉球晶175
一、淀粉球晶概述175
二、淀粉球晶的制备方法176
三、淀粉球晶的特性及应用179
参考文献181
第五节多孔淀粉182
一、多孔淀粉概述182
二、多孔淀粉的制备方法183
三、生物酶法制备多孔淀粉的机理184
四、多孔淀粉的生物酶法制备技术186
五、多孔淀粉的复合改性188
六、多孔淀粉的应用189
参考文献190
第六节微细化淀粉191
一、微细化淀粉的制备原理191
二、淀粉微细化处理设备193
三、微细化程度的评价194
四、微细化处理对淀粉性质的影响194
五、微细化淀粉的应用198
参考文献198
第七节颗粒状冷水可溶淀粉199
一、颗粒状冷水可溶淀粉制备技术199
二、颗粒状冷水可溶淀粉的特性200
三、颗粒状冷水可溶淀粉的应用205
参考文献207
第八节预糊化淀粉207
一、基本原理207
二、生产工艺207
三、预糊化淀粉的特性210
四、预糊化淀粉的应用212
参考文献213
第九节微波改性淀粉213
一、微波概述214
二、微波加热的原理与特点214
三、微波加热设备216
四、淀粉微波改性过程中的几个重要参数217
五、微波对淀粉改性的原理218
六、微波改性对淀粉性质的影响218
参考文献224
第十节超高压改性淀粉225
一、超高压技术概述225
二、超高压技术对淀粉改性的原理226
三、超高压技术装备226
四、超高压处理对淀粉性质的影响227
五、超高压处理淀粉的应用展望234
参考文献234
第十一节超声波改性淀粉235
一、超声波概述235
二、超声波对淀粉改性的原理235
三、超声化学反应器236
四、超声波处理对淀粉性质的影响238
五、超声波改性淀粉的应用241
参考文献242
第十二节电离辐射改性淀粉243
一、电离辐射概述243
二、辐射改性淀粉的机理245
三、辐射处理对淀粉性质的影响246
四、辐射改性淀粉的应用前景249
参考文献250

第六章现代分析技术在淀粉研究中的应用251
第一节微观结构分析技术在淀粉研究中的应用251
一、光学显微镜在淀粉研究中的应用251
二、扫描电子显微镜在淀粉研究中的应用253
三、透射电子显微镜在淀粉研究中的应用256
四、原子力显微镜在淀粉研究中的应用257
五、激光共聚焦扫描显微镜在淀粉研究中的应用261
第二节光谱分析技术在淀粉研究中的应用264
一、红外光谱在淀粉研究中的应用264
二、紫外-可见光谱在淀粉研究中的应用265
第三节色谱分析技术在淀粉研究中的应用266
一、高效液相色谱在淀粉研究中的应用266
二、凝胶渗透色谱在淀粉研究中的应用266
三、离子交换色谱在淀粉研究中的应用266
第四节核磁共振技术在淀粉研究中的应用266
一、淀粉老化的研究267
二、淀粉体系中水分的含量和动力学特性研究267
三、淀粉糖分析研究267
四、取代反应方式研究267
第五节X射线衍射技术在淀粉研究中的应用267
一、X射线衍射图谱的分析方法268
二、结晶度的计算方法269
第六节热分析技术在淀粉研究中的应用270
一、差示扫描量热分析270
二、热重/差热分析272
参考文献273