天然淀粉是一种可再生资源,以半结晶结构的颗粒形态存在;无定形(非晶态)结构不仅在原淀粉颗粒中的比例高于结晶态,在淀粉应用过程和终产品中也是淀粉的主要聚集态结构。前期研究发现无定形淀粉可呈现凝胶、颗粒和串珠三种形状,特性性质随之改变;但三种形状无定形淀粉特征性质变化的分子结构基础尚不明确。本论文的基本思路为:以薯类、豆类和谷类淀粉为研究对象,建立三种形状无定形淀粉的制备方法;应用X-射线衍射和差示扫描量热技术进行结晶(无定形)性质的定性和定量分析;对基本性质进行测定,对特征性质(冷水溶解性、吸附特性和常温酶解特性)进行表征;运用高效分子筛色谱和高效阴离子色谱等技术进行分子结构(分子量、链长分布和链构象)的研究,解析三种形状无定形淀粉特征性质变化的分子结构基础,主要结果与结论如下:1.建立了三种形状无定形淀粉的制备方法。以快速黏度分析仪测定的糊化温度值为基础,提高或降低处理温度,对原淀粉进行水热处理,用光学显微镜、扫描电镜观察形状变化,用X-射线衍射和差示扫描量热仪进行结晶(无定形)性质分析。结果表明,淀粉乳浓度6%,95℃充分糊化制得凝胶状无定形淀粉;在较低淀粉乳浓度(2%)和较低处理温度(分别比糊化温度低0～5℃和5～10℃)条件下,可分别制得颗粒状和串珠状无定形淀粉。其中,颗粒状无定形淀粉又可分为三类,囊状、多孔和蜂窝状。凝胶状、颗粒状和串珠状无定形淀粉的制备温度依次降低,都无需使用有机试剂。2.发现了三种形状无定形淀粉的基本性质明显不同。凝胶状无定形淀粉的直链淀粉含量与原淀粉的相近(19.5%～33.3%);颗粒状无定形淀粉的(13.7%～16.8%)最低;串珠状无定形淀粉的(71.4%～99.6%)最高。根据孔吸附原理测定结果表明,凝胶状无定形淀粉的比表面积(0.503～0.776 m2/g)是原淀粉的3～8倍;颗粒状无定形淀粉的比表面积(0.359～0.668 m2/g)是原淀粉的2～10倍。根据等效圆球理论分析,颗粒状无定形淀粉的平均粒径(29.8～154.2μm)是原淀粉的2～3倍。串珠状无定形淀粉的支链淀粉含量最低,最易回生。3.发现了三种形状无定形淀粉的特征性质差异明显。颗粒状无定形淀粉的冷水溶解度为78.5%～94.2%;凝胶状和串珠状无定形淀粉与原淀粉相同,均不溶于冷水。室温下,颗粒状无定形淀粉的吸水率和吸油率分别为52.3%～71.2%和43.4%～64.3%,是原淀粉的2～3倍;凝胶状和串珠状无定形淀粉的吸水率和吸油率是原淀粉的1～2倍。在室温条件下α-淀粉酶的酶解率方面,颗粒状无定形淀粉的为56.5%～82.6%,是原淀粉的4～7倍;凝胶状和串珠状无定形淀粉的(0.9%～12.5%)低于原淀粉的。颗粒状无定形淀粉的冷水溶解度、吸水率、吸油率和酶解率均最高。4.发现了三种形状无定形淀粉的分子结构存在差别。在高效分子筛色谱图中,凝胶状和颗粒状无定形淀粉均显示两个峰,分子量分别为2.7～8.7×107和3.1～8.8×105 g/mol,与原淀粉的支链淀粉和直链淀粉的相近;串珠状无定形淀粉只呈现一个峰,分子量为1.8～5.7×105 g/mol,与原淀粉的直链淀粉的相近。与原淀粉相比,凝胶状无定形淀粉的链长分布相近,链构象相似(无规线团);颗粒状的长侧链(DP≥37)增加1%～2%,链构象为球状;串珠状的短侧链(DP6～36)增加7%～10%,链构象为棒状。无定形淀粉的分子量大小为:凝胶状≈颗粒状>串珠状,链构象分别为:无规线团、球状、棒状。5.发现了三种形状无定形淀粉特征性质的分子结构基础。无定形淀粉的特征性质与其形状密切相关。颗粒状无定形淀粉的分子量与凝胶状无定形淀粉的相近,但前者的冷水溶解度和室温酶解率明显高于后者。凝胶状和串珠状无定形淀粉的分子量明显不同,但都不溶于冷水,室温酶解率都低于原淀粉的。因此,形状可以影响无定形淀粉的特征性质,分子结构中的链构象是决定其特征性质差异的主要因素。凝胶状和串珠状无定形淀粉可应用于低升糖指数类食品;颗粒状无定形淀粉可应用于缓释含片。