CN102533908B - 一种淀粉经预处理制备高吸油率多孔淀粉的方法 - Google Patents
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Abstract
一种淀粉经预处理制备高吸油率多孔淀粉的方法，属于淀粉工业领域。本发明以玉米淀粉为原料，在酶解处理前进行预处理，即调浆，低于糊化温度附近短暂湿热处理，再通过复合酶法制备获得高吸油率的多孔淀粉。制备的多孔淀粉具有较大的孔隙率、比表面积，较小的堆积密度，良好的吸油、吸水性，分散在水和其他溶剂中能保持明显的结构完整性，吸油率达133.0%，跟未经预处理制备的多孔淀粉相比，吸油率增加了8.0%。将吸附了丁香油的多孔淀粉添加入烟草薄片原料中，制得的卷烟抽吸时刺激性和干燥感明显降低。将吸附了辅酶Q10的多孔淀粉添加入O/W型面霜乳膏中，使用时营养物质缓慢释放，可被皮肤充分吸收利用。本方法简单、有效，无需增加设备，无副产物，有很强的应用前景。
Description
技术领域
一种淀粉经预处理制备高吸油率多孔淀粉的方法，本发明涉及一种湿热处理方法，将此方法应用于高吸油率多孔淀粉的制备，属于淀粉工业领域。
背景技术
多孔淀粉作为一种新型的变性淀粉，以其良好的吸附性能，得到业界的广泛关注。可以保护不稳定的物质，掩蔽难闻的气味或苦味，也可作为易挥发性物质的吸附剂和脂肪替代品，当多孔淀粉加入到一些体系中，可以增加体系粘度和稳定性，改善保持脂肪和水的能力。
制备多孔淀粉的主要原料为玉米淀粉、大米淀粉、木薯淀粉等。其中玉米淀粉以其颗粒比表面积大，颗粒分布均匀，有天然形成的小孔，价格低廉等优势成为制备多孔淀粉的主要原料。制备多孔淀粉的主要方法有物理方法、机械方法、酸法，这些方法针对性不强，效果比较差。目前使用最广泛的是酶解法，α-淀粉酶和糖化酶复合作用提高水解效率，酶解得到的多孔淀粉为中空颗粒，具有较大的吸附量。
但国内大部分多孔淀粉产品开孔效果始终不理想。电镜观察结果显示，不是淀粉颗粒破损严重，就是开孔率低。因此，多孔淀粉制备工艺需进一步优化，并采取一些辅助处理手段提高产品品质。目前，超声波技术、微波技术、各种交联处理技术已经被采用作为制备多孔淀粉的辅助技术，这些方法在一定程度上能够提高多孔淀粉的吸附效果，但是也使得制备过程变得复杂，并且有可能影响到淀粉颗粒的整体结构。本发明在复合酶解制备多孔淀粉的基础之上，发明了一种简单有效的预处理方法提高多孔淀粉的开孔率，即对原料淀粉在低于其糊化温度附近进行湿热处理，改善了接下来进行的酶解反应的效果。
不同淀粉的糊化温度不同，淀粉要完成整个糊化过程，必须要经过三个阶段：可逆吸水、不可逆吸水和颗粒解体阶段。本发明基于淀粉糊化原理，通过对原料淀粉起始糊化温度的测定，在距离糊化温度之前选择一温度点，进行短暂的湿热处理，合理选择预处理温度，优化处理时间，使淀粉颗粒处于轻微吸水状态，但未破坏颗粒的完整性和分子结构，在这种情况下淀粉颗粒内部结晶区域会发生小程度的改变，由致密变得疏松。经过预处理，能够更为有效的使酶解反应所使用的内切酶α-淀粉酶接触到淀粉颗粒内部，促进了酶解反应的效率，提高淀粉的开孔率。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备高吸油率多孔淀粉的预处理方法，是对现有的复合酶法制备多孔淀粉技术的改善和发展，提高了多孔淀粉的开孔率及吸附效果。
本发明的技术方案：一种淀粉经预处理制备高吸油率多孔淀粉的方法，以玉米淀粉为原料，在低于其糊化温度附近进行短暂湿热处理后再进行酶解制备高吸油率多孔淀粉；具体工艺为：
（1）调浆：以玉米淀粉为原料，加入淀粉3-4倍质量的0.2mol/L Na2HPO4-0.1mol/L柠檬酸缓冲液，搅拌均匀；
（2）玉米淀粉的预处理：在低于玉米淀粉糊化起始温度4-6℃的范围内，保温均匀搅拌处理3-8min，随即冷却；
（3）加复合酶水解：将体系pH调至5.0-5.6，加入α-淀粉酶和糖化酶，酶质量配比α-淀粉酶:糖化酶为1:2.5-3，总加酶量为体系总质量的1.0%-1.2%，温度控制在45-50℃，反应16小时；
所用α-淀粉酶酶活：480KNU/g，一个诺维信α-淀粉酶单位（KNU）是指在标准条件下，每分钟水解1微克分子麦芽糖所需的酶量。
所用糖化酶酶活：300AGU/mL，一个诺维信糖化酶单位（AGU）是指在标准条件下，每分钟水解1微克分子麦芽糖所需的酶量。
（4）洗涤、离心：用4%NaOH溶液灭酶，离心，沉淀重洗涤复3次；
（5）干燥：将所得沉淀物在40℃下烘干，即得玉米多孔淀粉产品。
所述的高吸油率多孔淀粉的应用，用于制做烟草薄片和面霜。
称取质量为丁香油体积1/5的玉米多孔淀粉，缓缓加入到丁香油中，搅拌吸附1h后，抽滤，在40℃下真空干燥24h，即得丁香油多孔淀粉粉末；将丁香油多孔淀粉粉末添加到烟草薄片原料中，用量为2.0mg丁香油多孔淀粉粉末/g烟草薄片，用于卷烟生产，制作缓释型卷烟。
称取质量为辅酶Q10体积1/4的玉米多孔淀粉，缓缓加入到辅酶Q10中，搅拌吸附1h后，抽滤，在40℃下真空干燥24h，即得辅酶Q10多孔淀粉粉末，将其添加入O/W型面霜乳膏基质中，用量为10mg辅酶Q10多孔淀粉粉末/g面霜乳膏，用于缓释型功能性面霜的生产，制作缓释型功能性面霜。
本发明的关键技术在于对预处理温度和时间的选择上，在低于淀粉糊化温度附近选择不同的温度点，进行短时间处理。处理手段仅为保温均匀搅拌。处理方法简单，对淀粉颗粒和分子结构无影响。需要注意的是时间的控制，处理时间过长，则会引起淀粉颗粒溶胀，在后续的酶解处理中淀粉的整体结构将更容易受到破坏，影响产品的最终品质。
本发明的有益效果：本发明提高了多孔淀粉的吸油率。通过选择合适的温度和时间进行湿热预处理，再结合复合酶法制得的多孔淀粉的吸油率可达到133.0%，跟未经预处理制备的多孔淀粉相比，吸油率提高了8.0%。预处理过程简单，无需引进其它设备，效果明显，有很强的应用前景。将上述高吸油率多孔淀粉吸附丁香油后用于烟草薄片的制备，可以与烟香谐调，提高香气品质，增大香气量，降低刺激性和干燥感。将吸附了辅酶Q10的多孔淀粉添加入O/W型面霜乳膏基质中，用于缓释型功能性面霜的制备，可起到营养物质的保护作用，使面霜涂抹于皮肤后，营养物质缓慢释放，以被皮肤充分吸收利用。
附图说明
图1 经预处理结合复合酶法制备的多孔淀粉扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1
15g玉米淀粉加入pH值为5.4的0.2 mol/L Na2HPO4-0.1mol/L柠檬酸缓冲液50mL，加入两滴甲苯(防止淀粉粘壁)，65℃下保温搅拌预热8min后调整温度到45℃，加体系总质量1.0%-1.2%酶液（α-淀粉酶:糖化酶=1:3），反应体系在pH5.4下反应16h，反应液在4000r/min转速下离心15min，并洗涤3次，弃去上清液，沉淀在40℃下干燥，粉碎过筛即得玉米多孔淀粉产品。
实施例2
15g玉米淀粉加入pH值为5.4的0.2mol/L Na2HPO4-0.1mol/L柠檬酸缓冲液50mL，加入两滴甲苯(防止淀粉粘壁)，66℃下保温搅拌预热5min后调整温度到45℃，加体系总质量1.0%-1.2%酶液（α-淀粉酶:糖化酶=1:3），反应体系在pH5.4下反应16h，反应液在4000r/min转速下离心15min，并洗涤3次，弃去上清液，沉淀在40℃下干燥，粉碎过筛即得玉米多孔淀粉产品。
表1 多孔淀粉预处理温度时间对多孔淀粉得率和吸油率的影响
该玉米淀粉糊化温度为70.5℃。
表中“—”表示预处理程度过大，淀粉已经开始糊化，颗粒受损。
实施例3
称取质量为丁香油体积1/5的玉米多孔淀粉，缓缓加入到丁香油中，搅拌吸附1h后，抽滤，在40℃下真空干燥24h，即得粉末丁香油。将粉末丁香油添加到烟草薄片原料中，用量为2.0mg丁香油多孔淀粉粉末/g烟草薄片，制作缓释型卷烟。在卷烟抽吸期间丁香油的转移，按照医学进行毒理实验及感官评定实验，结果表明无毒理反应，具有缓释作用。
实施例4
称取质量为辅酶Q10体积1/4的玉米多孔淀粉，缓缓加入到辅酶Q10中，搅拌吸附1h后，抽滤，在40℃下真空干燥24h，即得粉末辅酶Q10。将其添加入O/W型面霜乳膏基质中，用量为10mg酶Q10多孔淀粉粉末/g面霜乳膏，制作缓释型功能性面霜。在使用过程中进行过敏性和缓控释测试，结果表明无致敏性，具有缓释作用。
Claims (1)
1.一种淀粉经预处理制备高吸油率多孔淀粉的方法，其特征在于以玉米淀粉为原料，在低于其糊化温度附近进行短暂湿热处理后再进行酶解制备高吸油率多孔淀粉；工艺为：
（1）调浆：以玉米淀粉为原料，加入淀粉3-4倍质量的0.2mol/L Na2HPO4-0.1mol/L柠檬酸缓冲液，搅拌均匀；
（2）玉米淀粉的预处理：在低于玉米淀粉糊化起始温度4-6℃的范围内，保温均匀搅拌处理3-8min，随即冷却；
（3）加复合酶水解：将体系pH调至5.0-5.6，加入α-淀粉酶和糖化酶，酶配比α-淀粉酶:糖化酶为1:2.5-3，总加酶量为体系总质量的1.0%-1.2%，温度控制在45-50℃，反应16小时；
所用α-淀粉酶酶活：480KNU/g，所用糖化酶酶活：300AGU/mL；
（4）洗涤、离心：用4% NaOH溶液灭酶，离心，沉淀重复洗涤3次；
（5）干燥：将所得沉淀物在40℃下烘干，即得玉米多孔淀粉产品。
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