淀粉的组成单元为葡萄糖,其空间结构复杂,一般分为四个结构层次,分别是颗粒、壳层、小体和分子。外壳是颗粒外围包裹着内部聚合物的硬壳层,与内部壳层有所不同,目前对外壳的研究较少。本课题以六种淀粉(马铃薯、红薯、木薯、豌豆、玉米和小麦淀粉)为研究对象,用快速黏度分析仪建立了分离外壳的不完全糊化法,探究了外壳的分离机理,并对外壳的性质(直链淀粉含量、粒径分布、结晶性质和凝胶性质)和分子结构(分子量和链长分布)进行分析,主要研究内容与结果如下:(1)建立了分离淀粉颗粒外壳的不完全糊化法。用快速黏度分析仪标准程序测得上述六种淀粉的糊化温度分别为70、74、72、70、89和93℃。在此基础上,确定了六种淀粉颗粒外壳的最佳分离条件,淀粉乳浓度为0.5%,最高处理温度各不相同,范围在低于糊化温度10℃到糊化温度之间。将处理后的淀粉乳在室温下静置1 h待其自然分层,将上层和下层分别冻干处理,在扫描电镜下观察到外壳大量存在于下层中,上层中主要为淀粉小体。六种淀粉颗粒的糊化程度在37%-69%之间,即发生不完全糊化。(2)通过设定不同的最高处理温度,对糊化过程进行分解,用光学显微镜和扫描电镜分别观察不同阶段的颗粒形态变化,探究了糊化过程中淀粉颗粒外壳的分离机理。在水中逐渐加热时,颗粒吸水膨胀,打破了内部小体间的排列规则,内部壳层结构瓦解,体系混乱度增加;外壳可以认为是包裹在颗粒外部致密的弹簧网状结构,膨胀时淀粉链展开,呈三维网状结构,少量内部小体可以滤出;随着颗粒不断吸水膨胀,网状结构发生拉伸和变形,达到一定限度时外壳最薄弱处发生破裂,内部小体大量溢出,与外壳分离;静置分层后,上清液中存在大量小体,沉淀中为外壳及其碎片。(3)对淀粉颗粒外壳的性质与结构进行了研究。马铃薯、红薯、木薯、豌豆、玉米和小麦淀粉颗粒外壳的直链淀粉含量分别为18.8%、13.6%、10.9%、22.3%、17.2%和20.0%,低于相应原淀粉的(23.3%-37.6%)。通过激光共聚焦显微镜观察发现,与原淀粉相比,外壳与APTS染色剂的结合能力较弱,说明外壳主要由支链淀粉构成。马铃薯淀粉颗粒外壳的平均粒径最大,为原淀粉的4.8倍(体积为原淀粉的110.6倍),膨胀能力最强;豌豆淀粉的平均粒径是原淀粉的1.4倍(体积为原淀粉的2.7倍),膨胀能力最弱;木薯、红薯、玉米和小麦淀粉的平均粒径分别为原淀粉的3.5、2.7、2.3和1.6倍。六种淀粉外壳的X射线衍射图谱呈馒头峰,未出现原淀粉图谱中的结晶峰,呈无定形状态;相对结晶度在5.5%-8.6%之间,远小于原淀粉的(29.5%-41.7%)。从外观上看,外壳形成的凝胶与原淀粉相比透明度提高,其中马铃薯和木薯淀粉的变化最为显著。通过质构分析发现,马铃薯、红薯、玉米和小麦淀粉的外壳凝胶与原淀粉相比硬度减小,内聚性增加,而木薯和豌豆淀粉的外壳形成凝胶的能力较弱,体系不易回生,未测试出其质构特性。扫描电镜观察发现,三种薯类淀粉外壳的凝胶网络结构与原淀粉相似,呈片层状结构,而豌豆、玉米和小麦的相比原淀粉差别较大,主要由残存的外壳碎片连接,未形成均匀的网孔结构。用高效分子筛色谱、多角度激光散射分析仪和示差折光检测器串联的方法,测得六种淀粉颗粒外壳的分子量大于原淀粉的,其支链淀粉、中间级分和直链淀粉的分子量分别在4.354×10~7-5.193×10~7、1.297×10~7-2.322×10~7和6.420×10~6-1.979×10~7 g/mol之间。通过高效分子筛色谱和高效阴离子色谱共同分析,发现外壳的支链淀粉链长分布趋势与原淀粉相同,但长链(B2、B3链)的含量有所增加,说明具有较长侧链的支链淀粉参与了外壳结构的组成。