天然的高分子碳水化合物----澱粉

澱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體。

澱粉是植物體中貯存的養分，貯存在種子和塊莖中的澱粉含量都較高，大米中含澱粉62%-86%，麥子中含澱粉57%-75%，玉米中含澱粉65%-72%，馬鈴薯中則含澱粉超過90%。澱粉是食物的重要組成部分，咀嚼米飯時感到有些甜味，這是因爲唾液中的澱粉酶將澱粉水解成了二糖---麥芽糖。食物進入胃腸後，還能被胰臟分泌出來的唾液澱粉酶水解，形成的葡萄糖被小腸壁吸收，成爲人體組織的營養物。支鏈澱粉部分水解可產生稱爲糊精的混合物。糊精主要用作食品添加劑、膠水、漿糊，並用於紙張和紡織品的製造等。

澱粉除食用外，工業上用於制糊精、麥芽糖、葡萄糖、酒精等，也用於調製印花漿、紡織品的上漿、紙張的上膠、藥物片劑的壓制等。可由玉米、甘薯、野生橡子和葛根等含澱粉的物質中提取而得。澱粉可用來生產味精、澱粉糖、醫藥、變性澱粉、啤酒、化工、食品（火腿、粉絲、米線等）、造紙等。

一、分子構成

澱粉是白色無定形的粉末，澱粉有直鏈澱粉和支鏈澱粉兩類，其基本構成單位爲α-D-吡喃葡萄糖。在天然澱粉中直鏈澱粉佔20%-26%，它是可溶性的，支鏈澱粉佔70%～90%。直鏈澱粉含幾百個葡萄糖單元，爲無分支的螺旋結構；支鏈澱粉含幾千個葡萄糖單元。以24-30個葡萄糖殘基以α-1,4-糖苷鍵首尾相連而成，在支鏈處爲α-1,6-糖苷鍵。

澱粉和纖維素的結構簡式(C6H10O5)n，相對分子量：纖維素的分子量約50000～2500000，直鏈澱粉分子量較小，在50000左右；支鏈澱粉分子量比直鏈澱粉大得多，在60000左右，澱粉燃點約爲380℃。

二、澱粉的特性

澱粉可以在稀酸（如稀硫酸）（需要加熱）或酶的催化下水解：

(C6H10O5)n(澱粉)+nH2O→(稀硫酸、加熱)nC6H12O6(葡萄糖)。

澱粉具有遇碘變藍的特性，直鏈澱粉遇碘呈藍色，支鏈澱粉遇碘呈紫紅色，糊精遇碘呈藍紫、紫、橙等顏色。這是由澱粉本身的結構特點決定的。

澱粉與糊精的區別：糊精是由澱粉製造而來，兩者的區別是分子量不同，就像蛋白質與多肽的關係。

這些顯色反應的靈敏度很高，可以用作鑑別澱粉的定量和定性的方法，也可以用它來分析碘的含量。紡織工業上用它來衡量布匹退漿的完全度。

實驗證明，單獨的碘分子不能使澱粉變藍，實際上使澱粉變藍的是碘離子(I3-)。具有長螺旋段的直鏈澱粉可與長鏈的聚I3-形成複合物併產生藍色，支鏈澱粉與碘複合生成微紅－紫紅色。

爲什麼碘遇澱粉或糊精會出現不同的顏色呢?

其一種解釋爲：溶於水的直鏈澱粉藉助分子內的氫鍵捲曲成螺旋狀。如果加入碘液，碘液中的碘分子便嵌入到螺旋結構的空隙處，並且藉助範德華力與直鏈澱粉聯繫在一起，形成了一種絡合物。這種絡合物能夠比較均勻地吸收除了藍光以外的其他可見光(波長範圍爲400～750 nm)，從而使澱粉溶液呈現出藍色來。

另一種解釋爲，澱粉能吸附碘，使碘吸收的可見光的波長向短的波長方向移動，棕色的碘液就變成藍色。支鏈澱粉和糊精也能吸附碘，不過吸附的程度不同，因此呈現的顏色不同。這種解釋的有力根據是碘的澱粉液在加熱時藍色消失。這就被認爲是加熱後分子動能增大，引起解吸的緣故。

近年來用X射線、紅外光譜等研究碘跟澱粉生成的藍色物，證明碘和澱粉的顯色除吸附原因外，主要是由於生成包合物的緣故。

什麼是包合物呢?直鏈澱粉是由α-葡萄糖分子縮合而成螺旋狀的長長的螺旋體，每個葡萄糖單元都仍有羥基暴露在螺旋外。碘分子跟這些羥基作用，使碘分子嵌入澱粉螺旋體的軸心部位。碘跟澱粉的這種作用叫做包合作用，生成物叫做包合物。

在澱粉跟碘生成的包合物中，每個碘分子跟6個葡萄糖單元配合，澱粉鏈以直徑0.13 pm繞成螺旋狀，碘分子處在螺旋的軸心部位。

澱粉跟碘生成的包合物的顏色，跟澱粉的聚合度或相對分子質量有關。隨聚合度或相對分子質量的增加，包合物的顏色的變化由無色、橙色、淡紅、紫色到藍色。例如，直鏈澱粉的聚合度是200～980或相對分子質量範圍是32000～160000時，包合物的顏色是藍色。分支很多的支鏈澱粉，平均聚合度20～28，這樣形成的包合物是紫色的。糊精的聚合度更低，顯棕紅色、紅色、淡紅色等。

三、澱粉的用途

澱粉的應用領域包括：造紙業、紡織業、食品加工業、膠粘劑生產以及其它領域。

⒈ 造紙業

在造紙業中，澱粉主要有四種用途：

⑴ 打漿機上膠，在薄紙成形之前，將纖維組織凝結在一起。

⑵ 桶上膠，浸透稀膠液，預形成薄紙。

⑶ 軋光機上膠，上光整修。

⑷ 表面上膠，作爲一個任意選擇的步驟，作高級光滑紙的上膠：在製作皺紋、波緯．纖維膠合紙板箱時澱粉和糊精同樣可用來組合和糊粘紙板。

⒉ 紡織業

在紡織工業中，澱粉主要是用於棉紗、毛織物和紡人造絲織物的上漿，經紗上漿就是將沿紡織機縱向運動的緯線浸漬在一個裝有澱粉糊的熱鍋內，從浴鍋出來，經上漿後的緯線在一個熱滾筒內迸行乾燥制待，經紗上漿的作用就是將緯線表面的一些疏鬆的纖維緊緊地粘結，以增強和保持經紗在編織時的強度和耐摩性，已經知道，相對於其他澱粉，馬鈴薯澱粉膜具有較高的韌性和柔性，因此，經馬鈴薯澱粉上漿的紗比其他用玉米澱粉上漿的紗具有可在較低溼度環境中紡織的優點。

在人造紗的紡織中，用馬鈴薯澱粉上漿的紗不但光滑而且較容易地在上漿後除去剩餘漿液。特別是停料後，相對於穀物澱粉，馬鈴薯澱粉的膠凝的“老化”或“凝沉”作用的趨勢較小、作爲凝膠劑這是一個優點。另一個優點是染色後能得到鮮豔的色澤，具有良好的手感和光滑的表面。

⒊ 在製藥業

澱粉具有不溶於水、水中分散、60～70℃溶脹的特點。常被用作稀釋劑、粘合劑、崩解劑，並可用來製備糊精和澱粉漿。

⑴ 作稀釋劑：稀釋劑(或稱爲填充劑)的主要作用是用來填充片劑的重量或體積，以便於製劑成型和分劑量，從而便於壓片；

常用的填充劑有澱粉類、糖類、纖維素類和無機鹽類等。

以澱粉作爲稀釋劑時，比較常用的是玉米澱粉，它的性質非常穩定，與大多數藥物不起作用，價格也比較便宜，吸溼性小、外觀色澤好。

⑵ 作粘合劑：某些藥物粉末本身不具有粘性或粘性較小，需要加入澱粉漿等粘性物質，才能使其粘合起來，這時所加入的粘性物質就稱爲粘合劑。

澱粉漿（俗稱澱粉糊）是片劑中最常用的粘合劑，常用8%～15%的濃度，並以10%澱粉漿最爲常用；澱粉漿的製法主要有煮漿和衝漿兩種方法，都是利用了澱粉能夠糊化的性質。糊化後，澱粉的粘度急劇增大，從而可以作爲片劑的粘合劑使用。

⑶ 作崩解劑：崩解劑是使片劑在胃腸液中迅速裂碎成細小顆粒的物質，除了緩釋片以及某些特殊用途的片劑以外，一般的片劑中都應加入崩解劑。由於它們具有很強的吸水膨脹性，能夠瓦解片劑的結合力，使片劑從一個整體的片狀物裂碎成許多細小的顆粒，實現片劑的崩解，所以十分有利於片劑中主藥的溶解和吸收。

幹澱粉是一種最爲經典的崩解劑，含水量在8%以下，吸水性較強且有一定的膨脹性，較適用於水不溶性或微溶性藥物的片劑，但對易溶性藥物的崩解作用較差，這是因爲易溶性藥物遇水溶解產生濃度差，使片劑外面的水不易通過溶液層面透入到片劑的內部，阻礙了片劑內部澱粉的吸水膨脹。

澱粉作爲片劑崩解劑的缺點：首先，澱粉的可壓性不好，用量多時，可影響片劑的硬度。其次，澱粉的流動性不好，外加澱粉過多會影響顆粒的流動性。

⑷ 製備糊精：糊精 (C6H10O5)x,由澱粉經酸或熱處理或經a-澱粉酶作用而成的不完全水解的產物，可用於製備各種液體或固體的膠粘劑。

⒋ 制氫氣

澱粉、纖維素等碳水化合物含有大量的氫，但它們非常穩定，只有在酶的作用下才會分解。科學家利用合成生物學的方法，使用由13種酶組成的混合物，將碳水化合物和水轉變成二氧化碳和氫氣。

實驗顯示，這一反應在約30℃和1個大氣壓的條件下即可發生。將二氧化碳抽除後，氫氣進入燃料電池產生電力，副產物水可以循環利用。在反應中，氫是主要產物，效率比自然界裡厭氧菌分解生物物質產生氫的效率高3倍，每磅氫的成本可能低於1美元。

利用這項新技術，汽車無須攜帶氫氣罐，而只需攜帶澱粉等碳水化合物，在運轉時現場製取氫氣。

研究人員說，燃料箱容量爲12加侖的汽車可攜帶約27千克澱粉，相當於4千克氫，可供汽車行駛300英里。每千克澱粉產生的能量與1.12千克汽油相當。

⒌ 勾芡

勾芡，就是在菜餚接近成熟時，將調勻的澱粉汁淋在菜餚上或湯汁中，使菜餚湯汁濃稠，並粘附或部分粘附於菜餚之上的過程。芡是由纖轉音而來，所以現在通稱之爲“勾芡”。

烹調用的澱粉，主要有綠豆澱粉、木薯澱粉、甘薯澱粉、紅薯澱粉、馬鈴薯澱粉、麥類澱粉、菱角澱粉、藕澱粉、玉米澱粉等。澱粉不溶於水，在和水加熱至60℃左右時（澱粉種類不同，糊化溫度不一樣），則糊化成膠體溶液。勾芡就是利用澱粉的這種特性。

⑴ 勾芡的技法

勾芡是否適當，對菜餚的質量影響很大，因此，勾芡是烹調的基本功之一。勾芡大多用於熘、滑、炒等烹調技法。這些烹調方法的共同特點是：旺火速成。用這種方法烹調的菜餚，基本上不帶湯。但是由於烹調時加入了某些醬汁調料和原料本身出水，使菜餚看上去湯汁增多了，通過勾芡，使汁液的濃稠度增加了，並附於原料的表面，從而達到菜餚光澤、滑潤、柔嫩和鮮美的風味。

勾芡一般用兩種方法。一種是澱粉汁加調味品，俗稱“兌汁”，多用於火力旺，速度快的熘、爆等方法烹調的菜餚。另一種是單純的澱粉汁，又叫“溼澱粉”，多用於一般的炒菜。澆汁也是勾芡的一種，又稱爲薄芡、琉璃芡，多用於煨、燒、扒及湯菜。

根據烹調方法及菜餚特色，大體上有以下幾種芡汁用法：

① 包芡一般用於爆炒烹調的菜餚。粉汁最稠，目的是使芡汁全包到原料上，如魚香肉絲、炒腰花等，都是用包芡，吃完菜後，盤底基本不留滷汁。

② 糊澆一般用於熘、滑、燜、燴烹製的菜餚。粉汁比包芡稀，用處是把菜餚的湯汁變成糊狀，達到湯菜融合，口味滑柔，如：糖醋排骨、糖醋鯉魚等。

③ 流芡粉汁較稀，一般用於大型或整體的菜餚，其作用是增加菜餚的滋味和光澤。一般是在菜餚裝盤後，再將鍋中滷汁加熱勾芡，然後澆在菜餚上，一部分沾在菜上，一部分呈琉璃狀態，食後盤內可剩餘部分汁液。

④ 奶湯芡是芡汁中最稀的，又稱薄芡。一般用於燴燒的菜餚，如：麻辣豆腐、蝦仁鍋巴等。目的是使菜餚湯汁加濃一點而達到色美味鮮的要求。

⑵ 勾芡的作用

由於菜餚各自不同的風味要求，勾芡主要有以下作用：

① 增加湯汁的粘稠度。菜餚在加熱過程中，原料中的汁液會向外流，與添加的湯水及液體調味品便融合形成了滷汁。一般炒菜中的滷汁較稀薄，不易粘附在原料表面，成菜後會產生“不入味”的感覺。勾芡後，芡汁的糊化作用增加了滷汁的粘稠度，使滷汁能夠較多地附着在菜餚之上，提高了人們對菜餚滋味的感受。

② 芡汁勾入菜餚中，芡汁會緊包原料，從而制止了原料內部水分外溢，這樣做既保持了菜餚鮮香滑嫩的風味特點，又使菜餚形體飽滿而不易散碎。

③ 勾芡後，由於澱粉的糊化，具有透明的膠體光澤，能將菜餚與調味色彩更加鮮明地反映出來，使菜餚色澤更加光亮美觀。

④ 菜餚勾芡後能使湯汁變濃稠，可減緩原料內部熱量的散發，使菜餚具有保溫性，延長了菜餚的冷卻時間，有利於食客進食熱菜餚。

⑶ 烹飪如何用澱粉

用好澱粉可是大有學問，一般中國烹調中大致有三種用澱粉的方法，就是掛糊、上漿和勾芡。掛糊就是下鍋前在原料上加幹澱粉；上漿就是下鍋前在原料上加水澱粉；勾芡就是在起鍋前加水澱粉使菜餚的湯變稠。

那麼到底什麼樣的菜餚，如何用澱粉才合適呢？

如果您是要爆、炒、熘菜餚，芡汁一定要夠濃，這樣才能裹住原料，不會讓湯汁四溢；

如果您是扒、燴、燒菜餚，濃度要略低但仍要屬濃芡，這樣湯汁既能呈流動感又能與原料合爲一體；

如果您是做湯汁流動的菜餚，可施薄芡，只要湯的濃度達到您需要的程度就可以了，太濃會糊，太稀又會顯得寡淡。

用澱粉時控制油溫十分重要。烹調上漿的菜餚時，油溫太高，澱粉容易黏結成塊；油溫太低，澱粉容易與原料脫離，也就失去了保護層的作用，所以最好在有少量油煙出現時下鍋；而在掛糊煎炸時，追求的是焦黃鬆脆，這時就需要油溫高一些，油煙大量出現時下鍋爲最佳時機；勾芡時也要掌握好時機，太早容易發糊黏鍋，太晚又會分佈不勻，這就需要我們見機行事了。