CN101880333A

CN101880333A - 一种具有营养强化和脂肪模拟功能的小颗粒淀粉及制备方法

Info

Publication number: CN101880333A
Application number: CN 201010215693
Authority: CN
Inventors: 黄强; 扶雄; 刘莎
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2030-06-30
Also published as: CN101880333B

Abstract

本发明公开了一种具有营养强化和脂肪模拟功能的小颗粒淀粉及其制备方法，包括如下步骤：将淀粉分散在酸溶液中配成淀粉乳，在恒温水浴中搅拌水解，过滤，洗涤，得到滤饼a；滤饼a加水配成淀粉乳，用碱溶液将pH值调节至8.0～9.0，加入辛烯基琥珀酸酐，反应体系中的pH值保持在8.0～9.0，待反应体系pH在0.5小时内无变化后，再加入二价金属盐或三价金属盐进行中和反应，离心，洗涤，干燥，得到样品b；将样品b分散在醇-水介质中，球磨，得到小颗粒淀粉。所得小颗粒淀粉具有球磨时间短、粒度小、粒径分布均匀、比表面积大、具有一定疏水乳化性和金属元素营养强化性特点，在脂肪替代和脂肪模拟等高附加值特膳食品中有广泛应用。

Description

一种具有营养强化和脂肪模拟功能的小颗粒淀粉及制备方法

技术领域

本发明属于淀粉改性及其精深加工领域，特别涉及一种兼具营养强化和脂肪模拟功能的小颗粒淀粉及其制备方法。

背景技术

过多摄入油脂会危害人体健康，增加癌症的发病率，脂肪与肥胖病、心血管疾病、糖尿病和胆囊疾病等密切相关。因此许多国家对脂肪的摄入量十分关注。发达国家已广泛使用脂肪替代品替代食品配方中的部分脂肪。所谓脂肪模拟是指在食品中能模拟脂肪的口感和质构的碳水化合物或蛋白质，其中淀粉基模拟脂肪来源广泛，产品最多。

小颗粒淀粉是指颗粒粒径小于10μm的一类淀粉，尤其是粒径在1～5μm的淀粉。小颗粒淀粉具有以下突出特点：(1)具有大孔隙率，产生较大的填充性；(2)具有吸附性和溶解性；(3)具有流动性和堆积性；(4)具有与气体、液体及颗粒之间的反应，如排斥、吸引、共存。在冰淇淋中使用小颗粒淀粉，不但可以大大降低明胶的使用量，而且能起到相同的稳定效果；可以阻止大冰晶的产生，防止因料液中游离水的析出而导致的脂肪上浮。此外，小颗粒淀粉还可以缩短老化和凝胶的时间，使产品具有较好的凝胶力和膨胀力。

目前，小颗粒淀粉普遍通过淀粉的物理或化学改性得到。球磨法是一种通过机械力效应使淀粉变性的方法，属物理方法，其安全性较高，是目前制备小颗粒淀粉的常用方法。目前已有的专利报道了球磨法制备小颗粒淀粉的方法，如专利号为ZL 200410015367.7公开了一种淀粉微细化的方法，是直接将淀粉置于球磨机中微细化，球磨时间为25～200小时。从目前的文献报道，淀粉直接球磨降低颗粒粒径存在时间长，难度大，能耗过高等不足，而且淀粉易糊化。

玉米淀粉颗粒的特殊结构使其对机械力具有一定的抗性，通过酸水解部分无定形区可明显降低淀粉的机械抗性，通过先酸解再进行球磨，可以大大降低球磨难度，减少球磨时间，使球磨时间从传统的25～200小时降低至4～8小时。如Jane等报道了通过酸水解再进行球磨制备小颗粒玉米淀粉。

淀粉在球磨过程中随着颗粒的破碎，淀粉粒度的下降，比表面积增大，淀粉颗粒内部的大量羟基暴露出来，大量的羟基之间容易形成氢键，使破碎的淀粉颗粒重新聚集，形成“逆粉碎”现象。本研究发现“逆粉碎”现象导致小颗粒淀粉的粒径分布范围很宽，小颗粒中包含有团聚的大颗粒，体积平均粒径在9μm以上。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种具有营养强化和脂肪模拟功能的小颗粒淀粉的制备方法；该方法克服了传统小颗粒淀粉制备耗时长，且易出现的团聚或“逆粉碎”现象，造成粒度分布较宽，平均粒径较大等不足。

本发明的另一目的在于提供一种由上述方法制备得到的小颗粒淀粉；该小颗粒淀粉具有高效，粒度分布较为均一，粒径较小，营养强化和脂肪替代的多功能特性等特点。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种具有营养强化和脂肪模拟功能的小颗粒淀粉的制备方法，包括如下操作步骤：

(1)将淀粉分散在酸溶液中，配成质量百分比浓度为30％～40％的淀粉乳，在恒温水浴中搅拌水解，过滤，洗涤，得到滤饼a；

(2)将步骤(1)所得滤饼a加水配成质量百分比浓度为25～35％的淀粉乳，在搅拌条件下，用碱溶液将pH值调节至8.0～9.0，加入辛烯基琥珀酸酐，反应体系中的pH值保持在8.0～9.0，待反应体系中的pH值保持0.5小时不变化时，再加入二价金属盐或三价金属盐进行中和反应，离心，洗涤，干燥，得到样品b；

(3)将步骤(2)所得样品b分散在醇-水介质中，进行球磨，得到小颗粒淀粉。

步骤(1)所述淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、大麦淀粉或小麦淀粉。

步骤(1)所述酸溶液为无机酸溶液，酸溶液的质量百分比浓度为5％；所述恒温水浴的温度为35℃～55℃；所述水解的时间为3～8小时。

所述无机酸溶液为盐酸溶液或硫酸溶液。

步骤(2)所述辛烯基琥珀酸酐的加入量为滤饼a干基质量的1％～3％；所述二价金属盐或三价金属盐的加入量为滤饼a干基质量的1％～3％。

步骤(2)所述碱溶液为氢氧化钠溶液，碱溶液的质量百分比浓度为3％；所述二价金属盐为硫酸亚铁或硫酸锌；或三价的金属盐为硫酸铁或硫酸铝；所述中和反应的时间为0.5～2小时；所述洗涤的次数为3～5次；所述干燥为干燥至水分质量含量在5％～10％。

步骤(3)所述醇-水介质为乙醇和水的混合物；所述样品b与醇-水介质的质量比为1∶1～1∶1.2；所述球磨时间为4～8小时；球磨转速为80～300rpm。

所述醇-水介质为体积百分比浓度为90％～100％的乙醇水溶液。

一种由上述方法制备得到的小颗粒淀粉。所述小颗粒淀粉的体积平均粒径为3～5μm。

本发明的原理如下：

淀粉是葡萄糖单元以α-1，4和α-1，6糖苷键组成的大分子物质，包含直链淀粉和支链淀粉两类大分子。支链淀粉大分子部分以双螺旋结构形成淀粉的结晶区域，而部分无双螺旋结构的区域形成结构松散的无定形区域；直链淀粉分子则穿过数个支链淀粉分子，将淀粉颗粒的结构得以稳定。

淀粉分子中具有众多的羟基，亲水性很强。淀粉在球磨过程中随着颗粒的破碎，淀粉粒度的下降，比表面积增大，淀粉颗粒内部的大量羟基暴露出来，大量的羟基之间容易形成氢键，使破碎的淀粉颗粒重新聚集，形成“逆粉碎”现象。为此，本发明在球磨前采用辛烯基琥珀酸酐对淀粉进行改性，淀粉分子中的羟基与辛烯基琥珀酸酐发生酯化反应而受到屏蔽；同时，在改性之后向反应体系中加入一定量的金属盐，使辛烯基琥珀酸基团中带负电的羧酸基团与带正电的多价金属离子相互吸引，屏蔽淀粉分子中大量的羟基，从而有效解决了球磨过程中出现的“逆粉碎”现象，得到粒度分布均一的、粒度较小的淀粉颗粒，同时加入的金属离子具有营养强化作用，所得产品在高附加值食品中有广泛应用。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明采用酸水解、辛烯基琥珀酸酐和多价金属盐对淀粉进行预处理，改变淀粉颗粒的结晶结构，可大大降低球磨时间，彻底改善球磨过程的团聚和“逆粉碎”现象，制备出粒径分布均一的，粒径在5μm以下的小颗粒淀粉。

(2)本发明制备的小颗粒淀粉具有粒径小、粒径分布均匀，具有疏水乳化性的特点，能够模拟脂肪的口感，产品在脂肪替代品领域中有广泛应用。

(3)本发明所得的产品含有人体所必需的金属元素，具有金属元素营养强化性的特点，可用于制备针对特殊人群的特膳食品，具有较高的附加值和应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

(1)将玉米淀粉分散在盐酸溶液(质量百分比浓度为5％)中，配成质量百分比浓度为30％的淀粉乳，在35℃恒温水浴中搅拌水解8小时，过滤，洗涤，得到滤饼a；

(2)将步骤(1)所得滤饼a加水配成质量百分比浓度为25％的淀粉乳，在搅拌和水浴35℃条件下，用质量百分比浓度为3％的氢氧化钠溶液将pH值调节至8.5，加入滤饼a干基质量的1％的辛烯基琥珀酸酐，反应体系中的pH值保持在8.5，待反应体系中的pH值保持0.5小时不变化时，再加入硫酸铁进行中和反应0.5小时，离心，洗涤3次，40℃干燥箱干燥，，过120目筛，得到水分质量含量5％的样品b；所述二价金属盐或三价金属盐的加入量为滤饼a干基质量的1％；

(3)将步骤(2)所得样品b分散在醇-水介质(体积百分比浓度为90％的乙醇水溶液)中，所述样品b与醇-水介质的质量比为1∶1，进行球磨，球磨时间为4小时；球磨转速为80rpm，得到小颗粒淀粉；所得小颗粒淀粉体积平均粒径为4.9μm，比表面积为1.3m²/g。

实施例2

(1)将玉米淀粉分散在质量百分比浓度为5％的盐酸溶液中，配成质量百分比浓度为40％的淀粉乳，在55℃恒温水浴中搅拌水解3小时，过滤，洗涤，得到滤饼a；

(2)将步骤(1)所得滤饼a加水配成质量百分比浓度为35％的淀粉乳，在搅拌和水浴35℃条件下，用质量百分比浓度为3％的氢氧化钠溶液将pH值调节至8.0，加入滤饼a干基质量的2％的辛烯基琥珀酸酐，反应体系中的pH值保持在8.0，待反应体系中的pH值保持0.5小时不变化时，再加入硫酸亚铁进行中和反应2小时，离心，洗涤4次，40℃干燥箱干燥，过120目筛，得到水分质量含量10％的样品b；所述硫酸亚铁的加入量为滤饼a干基质量的2％；

(3)将步骤(2)所得样品b分散在醇-水介质(体积百分比浓度为100％的无水乙醇)中，所述样品b与醇-水介质的质量比为1∶1.1，进行球磨，球磨时间为8小时；球磨转速为300rpm，得到小颗粒淀粉；所得小颗粒淀粉体积平均粒径为4.2μm，比表面积为1.4m²/g。。

实施例3

(1)将木薯淀粉分散在质量百分比浓度为5％的盐酸溶液中，配成质量百分比浓度为30％的淀粉乳，在55℃恒温水浴中搅拌水解8小时，过滤，洗涤，得到滤饼a；

(2)将步骤(1)所得滤饼a加水配成质量百分比浓度为30％的淀粉乳，在搅拌和水浴35℃条件下，用质量百分比浓度为3％的氢氧化钠溶液将pH值调节至9.0，加入滤饼a干基质量的3％的辛烯基琥珀酸酐，反应体系中的pH值保持在9.0，待反应体系中的pH值保持0.5小时不变化时，再加入硫酸锌进行中和反应1小时，离心，洗涤4次，40℃干燥箱干燥，过120目筛，得到水分质量含量8％的样品b；所述硫酸锌的加入量为滤饼a干基质量的3％；

(3)将步骤(2)所得样品b分散在醇-水介质(体积百分比浓度为100％的无水乙醇)中，所述样品b与醇-水介质的质量比为1∶1.1，进行球磨，球磨时间为6小时；球磨转速为200rpm，得到小颗粒淀粉；所得小颗粒淀粉体积平均粒径为3.0μm，比表面积为1.6m²/g。

实施例4

(1)将马铃薯淀粉分散在质量百分比浓度为5％的硫酸溶液中，配成质量百分比浓度为35％的淀粉乳，在55℃恒温水浴中搅拌水解8小时，过滤，洗涤，得到滤饼a；

(2)将步骤(1)所得滤饼a加水配成质量百分比浓度为35％的淀粉乳，在搅拌和水浴35℃条件下，用质量百分比浓度为3％的氢氧化钠溶液将pH值调节至8.5，加入滤饼a干基质量的3％的辛烯基琥珀酸酐，反应体系中的pH值保持在8.5，待反应体系中的pH值保持0.5小时不变化时，再加入硫酸铁进行中和反应0.5小时，离心，洗涤4次，40℃干燥箱干燥，过120目筛，得到水分质量含量10％的样品b；所述硫酸铁的加入量为滤饼a干基质量的3％；

(3)将步骤(2)所得样品b分散在醇-水介质(体积百分比浓度为90％的乙醇水溶液)中，所述样品b与醇-水介质的质量比为1∶1.2，进行球磨，球磨时间为8小时；球磨转速为100rpm，得到小颗粒淀粉；所得小颗粒淀粉体积平均粒径为3.2μm，比表面积为1.5m²/g。

实施例5

(1)将大麦淀粉分散在质量百分比浓度为5％的硫酸溶液中，配成质量百分比浓度为40％的淀粉乳，在45℃恒温水浴中搅拌水解6小时，过滤，洗涤，得到滤饼a；

(2)将步骤(1)所得滤饼a加水配成质量百分比浓度为28％的淀粉乳，在搅拌和水浴35℃条件下，用质量百分比浓度为3％的氢氧化钠溶液将pH值调节至9.0，加入滤饼a干基质量的2％的辛烯基琥珀酸酐，反应体系中的pH值保持在9.0，待反应体系中的pH值保持0.5小时不变化时，再加入硫酸锌进行中和反应1小时，离心，洗涤5次，40℃干燥箱干燥，过120目筛，得到水分质量含量6％的样品b；所述硫酸锌的加入量为滤饼a干基质量的2％；

(3)将步骤(2)所得样品b分散在醇-水介质(体积百分比浓度为100％的无水乙醇)中，所述样品b与醇-水介质的质量比为1∶1.1，进行球磨，球磨时间为8小时；球磨转速为150rpm，得到小颗粒淀粉；所得小颗粒淀粉体积平均粒径为4.3μm，比表面积为1.3m²/g。

实施例6

(1)将小麦淀粉分散在质量百分比浓度为5％的盐酸溶液中，配成质量百分比浓度为40％的淀粉乳，在55℃恒温水浴中搅拌水解8小时，过滤，洗涤，得到滤饼a；

(2)将步骤(1)所得滤饼a加水配成质量百分比浓度为32％的淀粉乳，在搅拌和水浴35℃条件下，用质量百分比浓度为3％的氢氧化钠溶液将pH值调节至8.0，加入滤饼a干基质量的3％的辛烯基琥珀酸酐，反应体系中的pH值保持在8.0，待反应体系中的pH值保持0.5小时不变化时，再加入硫酸铝进行中和反应0.5小时，离心，洗涤5次，40℃干燥箱干燥，过120目筛，得到水分质量含量8％的样品b；所述二价金属盐或三价金属盐的加入量为滤饼a干基质量的1％～3％；

(3)将步骤(2)所得样品b分散在醇-水介质(体积百分比浓度为100％的无水乙醇)中，所述样品b与醇-水介质的质量比为1∶1，进行球磨，球磨时间为5小时；球磨转速为250rpm，得到小颗粒淀粉；所得小颗粒淀粉体积平均粒径为4.0μm，比表面积为1.4m²/g。

对比实施例1

(1)用质量百分比为5％的盐酸将玉米淀粉配成质量百分比为40％的淀粉乳，在55℃恒温水浴中反应8小时，然后抽滤，水洗，得滤饼a；将上述滤饼a分散在水中，水浴温度35℃，用质量百分比为3％的氢氧化钠溶液将pH值调节为8.5，接着加入占滤饼a干基质量2％的辛烯基琥珀酸酐(OSA)进行反应，待pH值0.5小时内无变化时加入占滤饼a干基质量2％的硫酸亚铁进行反应，反应0.5小时，然后抽滤，洗涤，在40℃干燥箱中干燥，过120目筛，得样品b；所得样品b加入无水乙醇(样品b与无水乙醇的质量比为1∶1.1)，在球磨机中进行球磨8小时，得到的小颗粒淀粉体积平均粒径为4.2μm，比表面积为1.4m²/g。

(2)将玉米淀粉加入1.1倍质量分数的无水乙醇，在球磨机中进行球磨8小时，得到的淀粉体积平均粒径为15.9μm，比表面积为0.4m²/g。

对比实施例2

(2)用质量百分比为5％的硫酸将玉米淀粉配成质量百分比为40％的淀粉乳，在55℃恒温水浴中反应8小时，完毕后抽滤，水洗，烘干，得样品a；所得的样品a加入无水乙醇(样品a与无水乙醇的质量比为1∶1.1)，在球磨机中进行球磨8小时，得到的小颗粒淀粉体积平均粒径为9.3μm，比表面积为0.9m²/g。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种具有营养强化和脂肪模拟功能的小颗粒淀粉的制备方法，其特征在于包括如下操作步骤：

2.根据权利要求1所述一种具有营养强化和脂肪模拟功能的小颗粒淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、大麦淀粉或小麦淀粉。

3.根据权利要求1所述一种具有营养强化和脂肪模拟功能的小颗粒淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述酸溶液为无机酸溶液，酸溶液的质量百分比浓度为5％；所述恒温水浴的温度为35℃～55℃；所述水解的时间为3～8小时。

4.根据权利要求3所述一种具有营养强化和脂肪模拟功能的小颗粒淀粉的制备方法，其特征在于：所述无机酸溶液为盐酸溶液或硫酸溶液。

5.根据权利要求1所述一种具有营养强化和脂肪模拟功能的小颗粒淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述辛烯基琥珀酸酐的加入量为滤饼a干基质量的1％～3％；所述二价金属盐或三价金属盐的加入量为滤饼a干基质量的1％～3％。

6.根据权利要求1所述一种具有营养强化和脂肪模拟功能的小颗粒淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述碱溶液为氢氧化钠溶液，碱溶液的质量百分比浓度为3％；所述二价金属盐为硫酸亚铁或硫酸锌；所述三价的金属盐为硫酸铁或硫酸铝；所述中和反应的时间为0.5～2小时；所述洗涤的次数为3～5次；所述干燥为干燥至水分质量含量在5％～10％。

7.根据权利要求1所述一种具有营养强化和脂肪模拟功能的小颗粒淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述醇-水介质为乙醇和水的混合物；所述样品b与醇-水介质的质量比为1∶1～1∶1.2；所述球磨时间为4～8小时；球磨转速为80～300rpm。

8.根据权利要求7所述一种具有营养强化和脂肪模拟功能的小颗粒淀粉的制备方法，其特征在于：所述醇-水介质为体积百分比浓度为90％～100％的乙醇水溶液。

9.一种由权利要求1～8任一项所述方法制备得到的小颗粒淀粉。

10.根据权利要求9所述的一种小颗粒淀粉，其特征在于：所述小颗粒淀粉的体积平均粒径为3～5μm。