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第1章 淀粉的历史与未来1

1.1 历史1

1.1.1 早期历史1

1.1.2 16世纪至20世纪2

1.1.3 20世纪至今3

1.2 特种淀粉的发展4

1.2.1 蜡质玉米淀粉4

1.2.2 高直链淀粉4

1.2.3 化学改性淀粉4

1.2.4 其他天然改性玉米淀粉5

1.3 其他淀粉产品5

1.3.1 甜味剂5

1.3.2 乙醇5

1.3.3 多元醇6

1.3.4 有机酸6

1.3.5 氨基酸6

1.4 淀粉的未来7

1.4.1 两种新型工业淀粉7

1.4.2 现有美国公司名录7

参考文献8

第2章 美国玉米淀粉行业的组织和经济增长9

2.1 引言9

2.2 市场增长的领域和方向9

2.3 高果糖浆的消费量11

2.4 燃料乙醇12

2.5 技术进展13

2.6 企业布局13

2.7 行业组织13

2.8 玉米价格变化对行业的影响15

2.9 国际参与15

2.1 0行业前景16

参考文献16

第3章 淀粉发育的遗传学和生理学18

3.1 引言18

3.2 存在19

3.2.1 总体分布19

3.2.2 细胞质中形成的淀粉19

3.2.3 质体中形成的淀粉19

3.3 细胞发育梯度20

3.4 非突变型淀粉团粒的多糖组成21

3.4.1 多糖组分21

3.4.2 物种及品种对淀粉团粒组分的影响23

3.4.3 淀粉团粒组分在发育中的变化23

3.4.4 环境对淀粉团粒组分的影响24

3.5 非突变型淀粉团粒和质体形态24

3.5.1 简述24

3.5.2 物种和品种对淀粉团粒形态的影响25

3.5.3 淀粉团粒平均大小在发育中的变化25

3.5.4 非突变型团粒的形成和增大26

3.6 多糖的生物合成27

3.6.1 酶学27

3.6.2 叶绿体中淀粉合成与降解的区室化及调控27

3.6.3 造粉体中淀粉合成的区室化和调控30

3.7 突变效应32

3.7.1 蜡质型36

3.7.2 直链淀粉扩展型（ae）38

3.7.3 甜型40

3.7.4 甜型-242

3.7.5 暗型43

3.7.6 直链淀粉扩展与蜡质双突变型44

3.7.7 直链淀粉扩展与甜型双突变型44

3.7.8 直链淀粉扩展与甜型-2双突变体45

3.7.9 直链淀粉扩展与暗型双突变体46

3.7.1 0暗型与甜型双突变体46

3.7.1 1暗型与甜型-2双突变体47

3.7.1 2暗型与蜡质双突变体47

3.7.1 3甜型与蜡质双突变体47

3.7.1 4甜型-2与蜡质双突变体48

3.7.1 5甜型与甜型-2双突变体48

3.7.1 6直链淀粉扩展与暗型及甜型三突变体48

3.7.1 7直链淀粉扩展与暗型及甜型-2三突变体49

3.7.1 8直链淀粉扩展与暗型及蜡质三突变体49

3.7.1 9直链淀粉扩展与甜型及甜型-2三突变体50

3.7.2 0直链淀粉扩展与甜型及蜡质三突变体50

3.7.2 1直链淀粉扩展与甜型-2及蜡质三突变体50

3.7.2 2暗型与甜型及甜型-2三突变体50

3.7.2 3暗型与甜型及蜡质三突变体51

3.7.2 4暗型与甜型-2及蜡质三突变体51

3.7.2 5甜型与甜型-2及蜡质三突变体51

3.7.2 6直链淀粉扩展与暗型甜型及蜡质四突变体51

3.8 本章小结52

参考文献53

第4章 淀粉生物合成的生物化学与分子生物学机制63

4.1 引言63

4.2 植物中的淀粉合成：定位63

4.2.1 叶片中的淀粉63

4.2.2 储藏组织中的淀粉64

4.3 植物和藻类中淀粉合成及蓝细菌中糖原合成的酶促反应64

4.4 植物α-1,4-葡聚糖合成酶的特性65

4.4.1 腺苷二磷酸-葡萄糖焦磷酸化酶的动力学特征和四级结构65

4.4.2 大、小亚基之间的关系：腺苷二磷酸-葡萄糖焦磷酸化酶大亚基重获催化活性69

4.4.3 大小亚基的系统发育分析72

4.4.4 马铃薯块茎腺苷二磷酸-葡萄糖焦磷酸化酶的晶态结构73

4.4.5 腺苷二磷酸-葡萄糖焦磷酸化酶调节的生理学重要性的支持数据81

4.4.6 不同腺苷二磷酸-葡萄糖焦磷酸化酶中3-磷酸甘油酸酯与正磷酸盐之间互相作用的差异81

4.4.7 植物腺苷二磷酸-葡萄糖焦磷酸化酶可被硫氧还原蛋白活化83

4.4.8 不同来源的腺苷二磷酸-葡萄糖焦磷酸化酶的特性分析84

4.4.9 腺苷二磷酸-葡萄糖焦磷酸化酶中重要氨基酸残基的特性鉴定87

4.4.1 0淀粉合成酶89

4.4.1 1分支酶101

4.4.1 2与淀粉合成相关的其他酶类106

缩写词107

参考文献108

第5章 淀粉团粒的结构特征Ⅰ116

5.1 引言116

5.2 团粒的构架119

5.2.1 团粒结构概述119

5.2.2 结晶结构的分子排布119

5.2.3 淀粉晶体的超微结构123

5.2.4 淀粉团粒的超分子排布124

5.3 团粒表面130

5.3.1 淀粉团粒表面的化学性能与组成130

5.3.2 表面特异性化学分析131

5.4 团粒表面成像132

5.4.1 采用扫描电子显微镜技术的团粒成像132

5.4.2 原子力显微镜的原理133

5.4.3 用于原子力显微镜成像的淀粉团粒样品制备134

5.4.4 原子力显微镜显示的团粒表面细节和内部结构134

5.4.5 关于团粒结构原子力显微镜图像的说明136

5.4.6 团粒表面用扫描探针显微镜（SPM）成像的探讨137

5.4.7 淀粉扫描探针显微镜检测的未来展望139

5.5 淀粉团粒结构的假说：止水塞概念139

5.6 团粒内直链淀粉的分布和状态143

5.7 淀粉团粒的表面微孔和内部孔道144

5.8 结论144

参考文献145

第6章 淀粉团粒的结构特征Ⅱ150

6.1 引言150

6.2 淀粉团粒的一般特征151

6.2.1 团粒形状、大小和分布151

6.2.2 淀粉团粒的多孔结构154

6.2.3 糊化淀粉团粒的形状156

6.3 淀粉团粒的分子组成156

6.3.1 支链淀粉和直链淀粉156

6.3.2 中间体和植物糖原158

6.3.3 脂和磷脂159

6.3.4 磷酸单酯159

6.4 直链淀粉和支链淀粉的结构160

6.4.1 直链淀粉的化学结构160

6.4.2 直链淀粉单螺旋结构（V-复合物）162

6.4.3 直链淀粉的双螺旋结构164

6.4.4 支链淀粉的化学结构165

6.4.5 支链淀粉的团簇模型170

6.4.6 生长温度和籽粒成熟度对淀粉结构的影响174

6.5 团粒中分子成分的位置175

参考文献177

第7章 酶及其对淀粉的作用185

7.1 引言185

7.2 淀粉酶185

7.2.1 内切反应型α-淀粉酶的作用185

7.2.2 外切反应型β-淀粉酶的作用190

7.2.3 产生特异麦芽糊精的淀粉酶191

7.2.4 异淀粉酶的反应192

7.2.5 古细菌淀粉酶193

7.2.6 环麦芽糊精葡萄糖基转移酶的反应194

7.3 酶的结构与酶促反应的关系197

7.3.1 内切反应型α-淀粉酶的结构与酶促反应的关系197

7.3.2 大豆β-淀粉酶的结构和酶促反应199

7.3.3 葡萄糖淀粉酶的结构和酶促反应200

7.3.4 参与催化和底物结合的活性部位处的特定氨基酸202

7.3.5 淀粉分解酶中域的结构与功能203

7.4 糖苷键的酶水解机理205

7.5 淀粉酶对不溶性淀粉底物的作用207

7.5.1 α-淀粉酶对直链淀粉-V复合体及老化直链淀粉的作用207

7.5.2 淀粉酶与原淀粉团粒的作用209

7.6 淀粉酶的抑制剂211

7.7 磷酸化酶和淀粉裂解酶的作用214

7.7.1 植物磷酸化酶214

7.7.2 淀粉裂解酶215

7.8 淀粉分子的酶学特性216

7.8.1 淀粉中分支连接键的性质测定217

7.8.2 微分支直链淀粉的鉴定及结构确定218

7.8.3 支链淀粉β-淀粉酶极限糊精的形成及其精细结构的确定219

参考文献220

第8章 淀粉结构转变及其相关物理特性227

8.1 引言227

8.2 淀粉的结构、特性及物理分析方法228

8.2.1 有序和无定形结构区（见第5、6章 ）229

8.2.2 淀粉在水中的物理特性232

8.3 状态转变和相变239

8.3.1 无定形结构区的玻璃化转变239

8.3.2 通过湿热处理的退火（韧化）及结构变化245

8.3.3 团粒状淀粉中晶态体的熔融转变248

8.3.4 淀粉的凝胶和老化及其聚合成分254

8.3.5 V型结构的相变及其他特性269

参考文献273

第9章 玉米与高粱淀粉的生产285

9.1 引言285

9.2 谷物籽粒的结构、组成和品质286

9.2.1 结构286

9.2.2 组成290

9.2.3 谷物籽粒的品质294

9.3 湿磨298

9.3.1 谷物籽粒的清理299

9.3.2 浸泡300

9.3.3 研磨和组分分离311

9.3.4 淀粉加工320

9.3.5 产品干燥、能耗和污染控制320

9.3.6 自动化321

9.4 产品321

9.4.1 淀粉321

9.4.2 甜味剂322

9.4.3 乙醇323

9.4.4 玉米油323

9.4.5 饲料产品323

9.5 替代分离工艺324

9.6 淀粉生产的未来方向326

9.6.1 发酵产品继续扩展326

9.6.2 生物固体作为动物饲料326

9.6.3 加工特定杂交玉米326

9.6.4 通过基因工程等生物技术获得新玉米基因型和表现型327

9.6.5 玉米淀粉行业的分化327

参考文献327

第10章 小麦淀粉的生产、特性、改性和应用335

10.1 引言335

10.2 生产336

10.3 小麦淀粉工业生产工艺337

10.3.1 传统工艺339

10.3.2 旋流器工艺（面团-面糊工艺）340

10.3.3 高压碎解工艺341

10.4 小麦淀粉、直链和支链淀粉特性343

10.4.1 大团粒与小团粒淀粉343

10.4.2 直链淀粉和支链淀粉的精细结构347

10.4.3 糯性和部分糯性小麦淀粉353

10.4.4 高直链小麦淀粉358

10.4.5 独有的特性组合体359

10.5 小麦淀粉的变性362

10.5.1 交联362

10.5.2 替代364

10.5.3 双衍生365

10.5.4 漂白、氧化和酸解366

10.6 未变性和变性小麦淀粉的应用367

10.6.1 在烘焙产品中的作用367

10.6.2 在面条和意大利面食中的功能性370

10.6.3 在其他食品中的应用372

10.6.4 工业应用373

参考文献374

第11章 马铃薯淀粉的生产、改性和应用389

11.1 荷兰马铃薯加工史389

11.2 淀粉产量391

11.2.1 世界淀粉产量391

11.2.2 欧洲马铃薯淀粉生产391

11.3 马铃薯的结构和化学成分组成392

11.3.1 块茎的形成和形态392

11.3.2 块茎的解剖结构393

11.3.3 化学组成393

11.3.4 商品淀粉之间的差别396

11.3.5 新进展：全支链淀粉马铃薯396

11.4 马铃薯淀粉的加工398

11.4.1 磨碎400

11.4.2 马铃薯汁的提取400

11.4.3 纤维提取400

11.4.4 淀粉分级402

11.4.5 淀粉精制403

11.4.6 副线提取404

11.4.7 淀粉脱水405

11.4.8 淀粉的干燥和储存405

11.5 马铃薯蛋白质406

11.5.1 环境方面406

11.5.2 蛋白质回收406

11.5.3 特性和应用407

11.6 应用407

11.6.1 替代品（也可参照第17章 和第20章 ）407

11.6.2 转化淀粉（也可参照第17章 和第20章 ）407

11.6.3 交联淀粉（也可参照第17章 和第20章 ）408

11.6.4 马铃薯淀粉的优先应用领域408

11.7 马铃薯淀粉加工的展望408

参考文献409

第12章 木薯淀粉生产及应用411

12.1 背景411

12.2 加工414

12.3 木薯淀粉418

12.4 改性423

12.5 在食品中的应用424

12.6 工业应用428

12.7 展望429

参考文献429

第13章 大米淀粉的生产和性能433

13.1 稻谷的生产与组成433

13.1.1 稻谷的生产433

13.1.2 碾米及产品组成434

13.2 碾磨后大米和副产品的用途435

13.2.1 碾磨后大米435

13.2.2 副产品435

13.3 大米淀粉的制备436

13.3.1 传统方法436

13.3.2 机械方法436

13.4 大米淀粉的性能437

13.4.1 大米淀粉的独特性能437

13.4.2 糊化性能437

13.5 大米淀粉性能的影响因素438

13.5.1 大米品种：普通大米与糯大米438

13.5.2 蛋白质含量438

13.5.3 制备方法439

13.5.4 改性439

13.6 大米淀粉的应用439

参考文献439

第14章 黑麦淀粉441

14.1 引言441

14.2 分离441

14.2.1 工业化分离441

14.2.2 试验室分离442

14.3 改性443

14.4 应用443

14.5 性能443

14.5.1 显微观察443

14.5.2 组成444

14.5.3 X射线衍射图444

14.5.4 糊化性能444

14.5.5 老化、凝成（降解）444

14.5.6 直链淀粉-脂类复合物445

14.5.7 膨胀势和直链淀粉的滤取445

14.5.8 流变学特性445

14.5.9 降落数446

参考文献446

第15章 燕麦淀粉447

15.1 引言447

15.2 分离447

15.2.1 工业方法447

15.2.2 实验室方法448

15.3 改性448

15.4 应用449

15.5 燕麦淀粉的特性449

15.5.1 显微成像449

15.5.2 化学组成449

15.5.3 X射线衍射451

15.5.4 糊化451

15.5.5 老化452

15.5.6 溶胀能力与直链淀粉溶出452

15.5.7 流变特性453

参考文献454

第16章 大麦淀粉的生产、性能、改性及应用455

16.1 引言455

16.2 大麦籽粒结构和组成456

16.3 大麦淀粉457

16.3.1 分离与提纯457

16.3.2 大麦淀粉的化学组成458

16.3.3 颗粒形态459

16.3.4 X射线衍射和相对结晶度460

16.3.5 糊化461

16.3.6 溶胀因子和直链淀粉溶出462

16.3.7 酶的敏感性464

16.3.8 酸水解464

16.3.9 成糊特性467

16.3.1 0淀粉的老化468

16.3.1 1冷冻-解冻稳定性469

16.3.1 2化学改性469

16.3.1 3物理改性470

16.4 抗性大麦淀粉470

16.5 大麦淀粉的生产与使用472

16.6 结论473

参考文献473

第17章 变性淀粉476

17.1 引言476

17.2 阳离子淀粉478

17.2.1 干法或湿法阳离子化478

17.2.2 聚阳离子淀粉479

17.2.3 两性淀粉或含淀粉系统480

17.2.4 带有共价反应活性基团的阳离子淀粉481

17.3 淀粉接枝聚合物（另见第19章 ）481

17.4 淀粉的氧化482

17.5 淀粉基塑料（另见第19章 ）483

17.6 封装／控释485

17.7 物理变性淀粉486

17.7.1 冷水膨胀团粒（CWS）和冷水可溶性淀粉（预糊化团粒淀粉）486

17.7.2 通过机械力破坏淀粉团粒结构487

17.8 热处理487

17.9 酶催化变性488

参考文献489

第18章 淀粉在造纸工业中的应用495

18.1 造纸工业简介495

18.2 造纸工艺496

18.3 造纸工业的淀粉消耗498

18.4 淀粉在造纸中的应用499

18.4.1 目前的应用499

18.4.2 最近趋势501

18.5 淀粉应用要求501

18.5.1 黏度要求502

18.5.2 电荷要求503

18.5.3 老化控制503

18.5.4 纯度要求505

18.6 淀粉的分散505

18.6.1 向造纸厂供货505

18.6.2 水悬浮液506

18.6.3 常压下的分散506

18.6.4 加压分散507

18.6.5 化学转化508

18.6.6 酶法转化509

18.7 淀粉在造纸浆料中的应用511

18.7.1 造纸机湿部511

18.7.2 纤维素纤维和细纤维的絮凝512

18.7.3 纤维素和颜料对淀粉的吸附512

18.7.4 颜料和纤维素细纤维的助留513

18.7.5 纸张的淀粉黏结514

18.7.6 湿部施胶514

18.7.7 湿部用淀粉的选择515

18.8 淀粉在纸张表面施胶的应用516

18.8.1 造纸设备中的施胶机516

18.8.2 压光机水箱519

18.8.3 淀粉喷涂应用520

18.8.4 表面施胶的淀粉选择520

18.9 淀粉作为涂布黏合剂的应用521

18.9.1 造纸设备中的涂布器521

18.9.2 纸涂布淀粉的选择523

18.1 0淀粉作为黏合剂在造纸加工中的应用524

18.1 0.1 纸压层524

18.1 0.2 瓦楞纸板成形机525

18.1 0.3 淀粉在瓦楞和压层加工中的选用526

18.1 1 淀粉在新型特殊纸中的应用527

18.1 2造纸工业中淀粉应用的环境问题527

18.1 3纸中淀粉分析528

参考文献529

第19章 淀粉在聚合物中的应用536

19.1 引言536

19.2 淀粉酯537

19.3 淀粉团粒复合物539

19.4 橡胶中的淀粉543

19.5 淀粉接枝共聚物544

19.6 热塑淀粉共混物548

19.7 淀粉泡沫剂551

参考文献552

第20章 淀粉在食品中的应用558

20.1 引言558

20.1.1 淀粉在食品中的早期应用558

20.1.2 淀粉在现代食品中的应用558

20.1.3 交联技术的发展559

20.1.4 单基取代淀粉的发展559

20.1.5 “速溶”淀粉559

20.1.6 淀粉来源的演变（另见第3章 ）559

20.2 食用淀粉的功能特性560

20.2.1 与食品有关的淀粉结构560

20.2.2 糊化和成糊560

20.2.3 蒸煮过程中的变化561

20.3 加工和储藏过程对含熟化淀粉食品的影响561

20.3.1 蒸煮过程中的淀粉浓度561

20.3.2 加工时间和温度的影响562

20.3.3 剪切力的影响562

20.3.4 食品加工设备的对比563

20.3.5 加工和储存的影响563

20.3.6 冷却、储存和配送过程中的变化563

20.3.7 推荐的加工过程564

20.4 食用变性淀粉（另见第17章 ）565

20.4.1 淀粉变性的原因565

20.4.2 衍生化566

20.4.3 转化淀粉568

20.4.4 氧化569

20.4.5 物理改性569

20.4.6 原淀粉增稠剂573

20.5 淀粉来源（另见第9～16章 ）573

20.5.1 马齿型玉米574

20.5.2 糯性玉米574

20.5.3 高直链淀粉玉米575

20.5.4 木薯575

20.5.5 马铃薯575

20.5.6 小麦576

20.5.7 高粱576

20.5.8 大米576

20.5.9 西米577

20.5.1 0竹芋577

20.5.1 1大麦577

20.5.1 2豌豆577

20.5.1 3苋菜577

20.6 应用578

20.6.1 罐头食品578

20.6.2 热灌装食品579

20.6.3 冷冻食品579

20.6.4 色拉调味酱580

20.6.5 婴儿食品580

20.6.6 饮料乳浊液580

20.6.7 微胶囊581

20.6.8 烘焙食品581

20.6.9 速溶干粉食品581

20.6.1 0糖果582

20.6.1 1小吃食品和早餐谷物582

20.6.1 2肉制品583

20.6.1 3鱼糜583

20.6.1 4宠物食品584

20.6.1 5乳制品584

20.6.1 6脂肪替代物585

20.7 淀粉与其他成分的相互作用585

20.7.1 pH值585

20.7.2 盐586

20.7.3 糖586

20.7.4 脂肪和表面活性剂586

20.7.5 蛋白质587

20.7.6 胶体／水溶性胶体587

20.7.7 挥发物588

20.7.8 淀粉水解酶588

20.8 抗性淀粉588

参考文献589

第21章 淀粉甜味剂的生产、特性和应用596

21.1 引言596

21.1.1 历史596

21.1.2 定义596

21.1.3 法规状况598

21.2 生产方法598

21.2.1 麦芽糊精598

21.2.2 葡萄糖／玉米糖浆600

21.2.3 高果糖浆606

21.2.4 结晶果糖607

21.2.5 结晶葡萄糖和葡萄糖浆608

21.2.6 低聚糖浆610

21.3 淀粉甜味剂的组成和特性611

21.3.1 碳氢化合物分布611

21.3.2 固形物含量612

21.3.3 黏度614

21.3.4 褐变反应和颜色614

21.3.5 可发酵性615

21.3.6 泡沫稳定性和凝胶强度616

21.3.7 凝固点降低616

21.3.8 沸点升高617

21.3.9 糊化温度617

21.3.1 0吸湿性和保湿性618

21.3.1 1结晶性618

21.3.1 2甜味619

21.3.1 3甜味剂的选择620

参考文献621

第22章 环糊精的特性与应用624

22.1 引言624

22.2 生产625

22.3 特性627

22.4 毒性与代谢628

22.5 改性环糊精629

22.6 络合物的形成630

22.7 应用633

参考文献635

索引638