CN101708460A - 一种淀粉基吸附载体材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种淀粉基吸附载体材料的制备方法，对淀粉进行酶解处理和非晶化处理后，制得颗粒结构松散、具有很多孔洞和吸附能力强的非晶淀粉吸附材料，本发明方法生产设备简单，条件易操作和控制，易于工业化，特别是其产品具有独特的颗粒结构和良好的吸附性能，可广泛地用于食品、化工、制药等行业和领域。

Description

一种淀粉基吸附载体材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种淀粉吸附材料的制备方法，具体涉及一种淀粉基吸附载体材料的制备方法。

背景技术

淀粉是一种由绿色植物经光合作用合成的天然高分子化合物，是由葡萄糖单元以α-1，4糖苷键和α-1，6糖苷键连接而成的链状或枝状高分子，其颗粒表面光滑、无孔洞、内部结构紧密，具有颗粒性、结晶性、生物反应活性等性能。

在淀粉颗粒中含有结晶结构和无定形结构，其中结晶结构是由分子链紧密排列成有序结构组成，而无定形结构内的分子链排列松散呈不规则排列。通过采用一些处理可将淀粉颗粒结晶结构破坏转化为无定形结构，从而使淀粉颗粒结构松散、比表面积增大，吸附性能增强，甚至可形成一些由表面至内部的孔或洞。

淀粉颗粒能被有机酶或酸水解成葡萄糖、麦芽糖或低聚糖等较小分子的物质，同时酶可在淀粉颗粒上的某些部位进行深度水解，从而形成由表面至内部的孔，最后形成具有许多孔洞的淀粉颗粒，比表面积增大、具有较强的微孔吸附能力。

虽然现在可以分别通过非晶化和酶解处理制备出吸附载体材料，但它们各自产品的吸附特点不一样，即非晶化后的淀粉具有很强的吸水能力和保水能力、对小分子物质吸附能力较强，而酶解处理后的淀粉可吸附较大分子的物质，但易脱附，吸附力较弱。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种淀粉基吸附载体材料的制备方法，将淀粉经酶解和非晶化协同处理，制备出颗粒结构松散、具有很多孔洞、吸附能力强的非晶淀粉吸附材料，本发明方法可直接用于原淀粉和变性淀粉生产企业，本发明方法对生产设备要求低、易操作和控制、工艺简单、生产成本低，且所得产品具有独特的颗粒结构，具有很好的吸附、包埋和缓释作用，保水能力强，可广泛地应用于食品、化工、制药等行业和领域。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种淀粉基吸附载体材料的制备方法，包括酶解处理和非晶化处理，

所述酶解处理为将原淀粉分散在缓冲溶液中，调成均匀淀粉浆，在25～65℃的温度下加热5～60min，搅拌均匀，加入α-淀粉酶和糖化酶，搅拌酶解1～24h，过滤；

所述非晶化处理为将酶解处理的淀粉分散在乙醇溶液中，调成均匀淀粉浆，匀速升温至75～105℃，保温10～60min，过滤。

本发明淀粉基吸附载体材料的制备方法，具体包括以下步骤：

第一步，酶解处理；

第二步，非晶化处理；

第三步，后处理：将第二步得到的淀粉用乙醇溶液洗涤、干燥，即得淀粉基吸附载体材料。

本发明一种淀粉基吸附载体材料的另一种制备方法，具体包括以下步骤：

第一步，非晶化处理；

第二步，酶解处理；

第三步，后处理：将第二步得到的淀粉用乙醇溶液洗涤、干燥，即得淀粉基吸附载体材料。

所述原淀粉是玉米、木薯、马铃薯或小麦原淀粉中一种或两种以上混合物。

所述α-淀粉酶与糖化酶添加的质量比为1∶5～5∶1，两种酶添加总量与原淀粉的质量比为10～150u/g。

缓冲溶液的pH为2.0～12.0；所述缓冲溶液包括乙酸-乙酸钠缓冲溶液、邻苯二甲酸-邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液、磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲溶液或柠檬酸二氢钠柠檬酸氢二钠缓冲溶液。

所述均匀淀粉浆中原淀粉的质量分数为1％～50％。所述的均匀淀粉浆中原淀粉的质量分数均是以原淀粉的质量占均匀淀粉浆溶液质量的百分数计算。

所述非晶化处理使用的乙醇溶液的质量分数为25％～75％。

所述洗涤是用体积分数为50％～95％的乙醇溶液洗涤。

所述干燥是用气流、烘箱、滚筒、真空冷冻干燥或喷雾干燥。

所述的原淀粉是以玉米、木薯、马铃薯或小麦中的一种以上的种子、根、茎和果实为原料加工生产的天然原淀粉。

经过非晶化处理后的淀粉是将天然原淀粉分散在乙醇溶液中经高温加热处理后得到的变性淀粉。

酶解处理后的淀粉是将天然原淀粉分散在缓冲溶液中经α-淀粉酶与糖化酶协同处理后得到的变性淀粉。

非晶化处理是指将淀粉乳加热处理，用偏光显微镜检测至90％以上的淀粉颗粒的偏光十字消失，即完成了淀粉颗粒的非晶化。

酶解后过滤主要是为了除去体系中的水分，以防止体系中水分太多，达不到非晶化或酶解处理所要求的淀粉浓度。

非晶化处理过程中采用匀速升温是为了防止温度升温速度太快使淀粉过早的非晶化造成淀粉颗粒破碎。

本发明相对于现有技术所具有的优点及有益效果：

经非晶化与酶解协同处理后，淀粉颗粒不仅将完全失去其原有的结晶性，由多晶体系转变成非晶体系，保持疏松的颗粒结构，而且在颗粒的内部和表面形成大量的孔洞，比表面积增大，具有很强的吸附能力，其比表面积为原淀粉的10～35倍，吸水率为原淀粉的5～7倍，吸油率为1.2～2倍。由此得到的淀粉吸附材料，可用于功能性物质、易挥发分解氧化物质的吸附，以起到缓释、包埋、保护的作用，其可广泛地应用于食品、化工、制药等行业和领域。

该工艺方法对仪器设备要求低、易操作和控制、工艺简单且生产成本低、易于工业化，清洁节能，生产周期短。

具体实施方式

本发明中比表面积测定采用氮气吸附测试方法。该方法是用来表征孔道参数的常用方法，它可测定试样的比表面积、孔容、孔径等参数。将被测试样放在氮气体系中，在低温下物质将表面发生物理吸附和脱附，当达到平衡时测量平衡吸附压力和物质表面吸附的气体体积，再依据方程求出样品的分子层体积，从而推算样品的比表面积、孔容、孔径等参数。称取0.3～0.6g淀粉样品，在100℃下脱气5h，冷却至室温；然后用全自动比表面积孔隙分析仪，以高纯氮为吸附介质，以液氮为冷阱，在77.35K温度下进行静态低温氮气吸附；当样品吸附并达到饱和时，吸附氮气的数量与样品的比表面积有定量关系，随着样品管的升温，吸附的氮气被解吸，自动控制整个程序，自动得到测定结果。

本发明中吸水率的测定方法为：分别称取5.0g的淀粉样品，加入100g水，摇匀，置于30℃的恒温振荡器中振荡2h，然后用沙芯漏斗抽滤至恒重，称重，记录前后的质量之差，差值与原始样本质量的百分比为吸水率。

本发明中吸油率的测定方法为：分别称取5.0g的淀粉样品，室温下与20g食用调和油混合，摇匀，置于30℃的恒温振荡器中振荡2h，，然后用沙芯漏斗抽滤至恒重，称重，记录前后的质量之差，差值与原始样本质量的百分比为吸油率。

实施例1

将100g的玉米原淀粉加入到900g、pH为6.0的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中，调成质量分数为10％的均匀淀粉浆，在50℃的温度下加热5min，搅拌均匀，加入1000u的α-淀粉酶和糖化酶，α-淀粉酶与糖化酶添加的质量比为1∶1，搅拌酶解16h，停止酶解，过滤；然后将上述酶解后的淀粉分散到质量分数为40％的乙醇溶液中，调成质量分数为20％的均匀淀粉浆，匀速升温至80℃，保温30min，反应结束后过滤并用体积分数为95％的乙醇溶液洗涤3次，气流干燥，制得非晶玉米淀粉吸附材料。该材料具有很强的吸附能力，其比表面积为原淀粉的36.5倍，吸水率为原淀粉的5.1倍，吸油率为原淀粉的1.9倍。

实施例2

将150g的小麦原淀粉加入到850g、pH为5.0邻苯二甲酸-邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液中，调成质量分数为15％的均匀淀粉浆，在60℃的温度下加热60min，搅拌均匀，加入2000u的α-淀粉酶和糖化酶，α-淀粉酶与糖化酶添加的质量比为5∶1，搅拌酶解1h，停止酶解，过滤；然后将上述酶解后的淀粉分散到质量分数为50％的乙醇溶液中，调成质量分数为25％的均匀淀粉浆，匀速升温至90℃，保温10min，反应结束后过滤并用体积分数为85％的乙醇溶液洗涤3次，喷雾干燥，制得非晶小麦淀粉吸附材料。该材料具有很强的吸附能力，其比表面积为原淀粉的34.1倍，吸水率为原淀粉的5.2倍，吸油率为原淀粉的1.8倍。

实施例3

将100g的木薯原淀粉分散在质量分数为25％的乙醇溶液，调成质量分数为1％的均匀淀粉浆，匀速升温至75℃，保温40min，过滤；然后上述非晶化处理后的淀粉分散在pH为7.0的柠檬酸二氢钠柠檬酸氢二钠中，调成质量分数为30％的均匀淀粉浆，在55℃的温度下加热20min，搅拌均匀，加入1500u的α-淀粉酶和糖化酶，α-淀粉酶与糖化酶添加的质量比为1∶5，搅拌酶解20h，停止酶解，反应结束后过滤并用体积分数为75％的乙醇溶液洗涤3次，真空冷冻干燥，制得非晶木薯淀粉吸附材料。该材料具有很强的吸附能力，其比表面积为原淀粉的35.3倍，吸水率为原淀粉的5.3倍，吸油率为原淀粉的1.7倍。

实施例4

将150g的马铃薯原淀粉分散在质量分数为60％的乙醇溶液，调成质量分数为30％的均匀淀粉浆，匀速升温至95℃，保温60min，过滤；然后上述非晶化处理后的淀粉分散在pH为12.0的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中，调成质量分数为10％的均匀淀粉浆，在25℃的温度下加热60min，搅拌均匀，加入2500u的α-淀粉酶和糖化酶，α-淀粉酶与糖化酶添加的质量比为1∶2，搅拌酶解1h，停止酶解，反应结束后过滤并用体积分数为65％的乙醇溶液洗涤3次，喷雾干燥，制得非晶马铃薯淀粉吸附材料。该材料具有很强的吸附能力，其比表面积为原淀粉的35.2倍，吸水率为原淀粉的6.1倍，吸油率为原淀粉的2.2倍。

实施例5

将100g玉米原淀粉和马铃薯原淀粉的混合物加入到900g、pH为6.0的邻苯二甲酸-邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液中，调成质量分数为10％的均匀淀粉浆，在25℃的温度下加热30min，搅拌均匀，加入1000u的α-淀粉酶和糖化酶，α-淀粉酶与糖化酶添加的质量比为1∶1，搅拌酶解24h，停止酶解，过滤；然后将上述酶解后的淀粉分散到40％的乙醇溶液中，调成质量分数为20％的均匀淀粉浆，匀速升温至75℃，保温60min，反应结束后过滤并用体积分数为95％的乙醇溶液洗涤3次，气流干燥，制得非晶淀粉吸附材料。该材料具有很强的吸附能力，其比表面积为原淀粉的36.1倍，吸水率为原淀粉的5.5倍，吸油率为原淀粉的1.8倍。

实施例6

将150g的玉米原淀粉、木薯原淀粉、马铃薯原淀粉和小麦原淀粉分散在质量分数为75％的乙醇溶液，调成质量分数为50％的均匀淀粉浆，匀速升温至105℃，保温10min，过滤；然后上述非晶化处理后的淀粉分散在pH为2.0的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中，调成质量分数为50％的均匀淀粉浆，在65℃的温度下加热5min，搅拌均匀，加入2500u的α-淀粉酶和糖化酶，α-淀粉酶与糖化酶添加的质量比为1∶2，搅拌酶解24h，停止酶解，反应结束后过滤并用50％的乙醇溶液洗涤3次，喷雾干燥，制得非晶淀粉吸附材料。该材料具有很强的吸附能力，其比表面积为原淀粉的35.7倍，吸水率为原淀粉的5.7倍，吸油率为原淀粉的1.7倍。

Claims (10)

1.一种淀粉基吸附载体材料的制备方法，其特征在于包括酶解处理和非晶化处理，所述酶解处理为将原淀粉分散在缓冲溶液中，调成均匀淀粉浆，在25～65℃的温度下加热5～60min，搅拌均匀，加入α-淀粉酶和糖化酶，搅拌酶解1～24h，过滤；

所述非晶化处理为将酶解处理的淀粉分散在乙醇溶液中，调成均匀淀粉浆，匀速升温至75～105℃，保温10～60min，过滤。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

第一步，酶解处理；

第二步，非晶化处理；

第三步，后处理：将第二步得到的淀粉用乙醇溶液洗涤、干燥，即得淀粉基吸附载体材料。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

第一步，非晶化处理；

第二步，酶解处理；

第三步，后处理：将第二步得到的淀粉用乙醇溶液洗涤、干燥，即得淀粉基吸附载体材料。

4.根据权利要求1-3之一所述的制备方法，其特征在于所述原淀粉是玉米、木薯、马铃薯或小麦原淀粉中一种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求1-3之一所述的制备方法，其特征在于所述α-淀粉酶与糖化酶添加的质量比为1∶5～5∶1，两种酶添加总量与原淀粉的质量比为10～150u/g。

6.根据权利要求1-3之一所述的制备方法，其特征在于所述缓冲溶液的pH为2.0～12.0；所述缓冲溶液包括乙酸-乙酸钠缓冲溶液、邻苯二甲酸-邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液、磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲溶液或柠檬酸二氢钠-柠檬酸氢二钠缓冲溶液。

7.根据权利要求1-3之一所述的制备方法，其特征在于所述均匀淀粉浆中原淀粉的质量分数为1％～50％。

8.根据权利要求1-3之一所述的制备方法，其特征在于所述非晶化处理使用的乙醇溶液的质量分数为25％～75％。

9.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于所述洗涤是用体积分数为50％～95％的乙醇溶液洗涤。

10.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于所述干燥是用气流、烘箱、滚筒、真空冷冻干燥或喷雾干燥。