CN102924614B - 一种高直链玉米淀粉糊及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高直链玉米淀粉糊及其制备方法。该方法包括如下步骤：（1）将高直链玉米淀粉加入水中得到高直链玉米淀粉水悬浊液；向所述高直链玉米淀粉水悬浊液中加入氢氧化钠水溶液并搅拌均匀得到混合液；（2）将所述混合液进行搅拌处理；然后将经搅拌后的混合液的pH值调节至中性，即得到所述高直链玉米淀粉糊；（3）将所述高直链玉米淀粉糊进行高压均质处理。本发明提供的制备方法简单可靠、操作方便、无环境污染，大大节省了高直链玉米淀粉的糊化成本。本发明提供的高直链玉米淀粉糊流动性好、透明度高、糊结构均匀、不存在淀粉颗粒残余，并且高直链玉米的淀粉糊黏度可通过均质压的选择进行调解。

Description

一种高直链玉米淀粉糊及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高直链玉米淀粉糊及其制备方法，属于淀粉工业加工技术领域。

背景技术

淀粉是自然界中最为丰富的生物资源之一。作为一种重要的可再生物质，淀粉在食品、造纸、纺织、制药、石油等工业中得到了广泛应用。例如，淀粉在食品工业中用作增稠剂和凝胶剂，在纺织和造纸工业中用作浆料，在制药工业中则用作填充剂、分散剂、以及药物稀释剂。

淀粉糊的流变特性在工业生产过程中非常重要。在食品加工中，淀粉糊的流变特性能够影响加工过程、并能优化产品的适用性、稳定性以及食味特性；在纺织工业中，淀粉糊可用作经纱上浆的浆料，并且淀粉糊的粘附力、渗透性及成膜能力直接影响织物的质量；在造纸工业中，淀粉糊的黏度、粘附力及成膜性直接决定纸张的质量。此外，淀粉糊或淀粉浆液在石油工业、医药、建筑等领域均有广泛应用。

淀粉按照直链含量的差异可分为三类，即：普通淀粉、蜡质淀粉和高直链淀粉。普通淀粉的直链淀粉含量为20-30%，蜡质淀粉的直链淀粉在1-2%左右，并且研究中往往忽略不计。与上述两类淀粉相比，高直链淀粉的直链淀粉含量达50%以上。高直链玉米淀粉是产量最大、应用最广的一种高直链淀粉；高直链玉米淀粉由于具有较高的直链淀粉含量，故具有不同于其他淀粉的理化性质和加工性能。和其他淀粉糊相比，高直链玉米淀粉糊凝胶性好、成膜性强、黏度较高，具有很多特有的优点和广泛的应用前景。

高直链玉米淀粉中含有较多的直链-脂质复合物，这些直链淀粉-脂质复合物不溶于水，在糊化过程中限制高直链玉米淀粉颗粒的吸水膨胀，使淀粉颗粒在糊化过程中保持颗粒结构的完整性。在含水量充足的条件下，通常需要高达149-166°C的长时间蒸煮才能充分糊化高直链玉米淀粉。通常情况下，淀粉在工业领域的应用是在淀粉的糊化状态下进行的，高直链玉米淀粉较难糊化的性质阻碍了其在工业上的应用。由此可知，简易的糊化方法对高直链玉米淀粉的工业应用具有重要意义。

而若采用碱液处理法及高压均质法结合的糊化方式，则能够有效解决高直链玉米淀粉糊的糊化难题。该方法不仅能够实现高直链玉米淀粉的完全糊化，而且操作简单、成本低廉、不产生任何化学废液。该方法可使用在诸如造纸、纺织、黏合剂的生产加工等需要用到淀粉糊的非食品领域。

碱液处理能够实现高直链玉米淀粉颗粒的溶解和糊化。在碱液处理之后，尽管绝大多数高直链玉米淀粉颗粒完全溶解，但也有部分坚固颗粒发展成为颗粒残余。淀粉颗粒残余是膨胀颗粒内高聚糖分子链之间的交联造成的，颗粒残余的体积和硬度取决于淀粉颗粒的相对膨胀率和交联程度。颗粒残余的存在对高直链玉米淀粉糊的品质具有负面影响。由于高直链玉米淀粉糊中的颗粒残余在碱液处理过程中受到破坏，因而其结构相对较弱。高压均质则是一种经济、高效的加工工艺，在高压均质过程中产生的剪切率则高达10⁵s^-1。这种超强的剪切作用能够有效去除高直链玉米淀粉碱法糊化后的颗粒残余。此外，高压均质超强的剪切作用能够造成高直链玉米淀粉分子链的断裂；通过调节均质压的大小，可以有效调节高直链玉米淀粉糊的表观黏度及糊流动性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高直链玉米淀粉糊及其制备方法。

本发明所提供的一种高直链玉米淀粉糊的制备方法，包括如下步骤：

（1）将高直链玉米淀粉加入水中得到高直链玉米淀粉水悬浊液；向所述高直链玉米淀粉水悬浊液中加入氢氧化钠水溶液并搅拌均匀得到混合液；

（2）将所述混合液进行搅拌处理；然后将经搅拌后的混合液的pH值调节至中性，即得到所述高直链玉米淀粉糊；

（3）将所述高直链玉米淀粉糊进行高压均质处理。

上述的制备方法中，所述高直链玉米淀粉水悬浊液中，所述高直链玉米淀粉的质量百分含量可为6%~25%，如12%；

所述氢氧化钠水溶液的摩尔浓度可为0.6mol/L~1.4mol/L，如1.0mol/L。

上述的制备方法中，步骤（1）中，所述高直链玉米淀粉与氢氧化钠的质量份数比可为10：（1~5），如10：4。

上述的制备方法中，步骤（2）中，所述搅拌处理时的搅拌速率可为400rpm~700rpm，如450rpm，搅拌时间可为10min~30min，如20min。

上述的制备方法中，步骤（2）中，使用摩尔浓度可为1~3mol/L的氯化氢水溶液调节所述混合液的pH值至中性。

上述的制备方法中，步骤（2）中，所述方法还可包括用水调节所述高直链玉米淀粉糊的质量百分含量至1%~7%的步骤。

上述的制备方法中，步骤（3）中，所述高压均质处理的均质压强可为50~125MPa，具体可为50~100MPa、50MPa、75MPa、100MPa或125MPa。

本发明还进一步提供了由上述方法制备的高直链玉米淀粉糊；所述高直链玉米淀粉糊中，所述高直链玉米淀粉的质量百分含量可为1%~7%，如4%。

本发明提供的制备方法简单可靠、操作方便、无环境污染，大大节省了高直链玉米淀粉的糊化成本。本发明提供的高直链玉米淀粉糊流动性好、透明度高、糊结构均匀、不存在淀粉颗粒残余，并且高直链玉米的淀粉糊黏度可通过均质压的选择进行调解。本发明中的高直链玉米淀粉糊，可根据需要使用在各种相关工业领域。

附图说明

图1为本发明实施例1得到的高直链玉米淀粉糊光学显微镜照片。

图2为本发明实施例2得到的高直链玉米淀粉糊光学显微镜照片。

图3为本发明实施例3得到的高直链玉米淀粉糊光学显微镜照片。

图4为本发明实施例4得到的高直链玉米淀粉糊光学显微镜照片。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、

（1）淀粉悬浊液的碱液处理

将4g高直链玉米淀粉（干基）和30ml去离子水在烧杯中混合得到高直链玉米淀粉水悬浮液，轻微搅拌以湿润淀粉颗粒，其中高直链玉米淀粉的质量百分含量为12%。随后将40ml的氢氧化钠水溶液（浓度1mol/L）加入到高直链玉米淀粉水悬浮液中，边加边搅拌以使氢氧化钠水溶液和高直链玉米淀粉颗粒充分接触。上述过程均在室温下进行，去离子水和碱液温度均为室温。

（2）制备高直链玉米淀粉糊

将步骤（1）中得到的高直链玉米淀粉与碱液的混合液进行搅拌以使高直链玉米淀粉充分糊化，搅拌速率为450rpm，搅拌时间为20min，搅拌桨叶半径为2.5cm。搅拌结束后，使用摩尔浓度为3mol/L的HCl溶液将pH值调整为7.0，以避免淀粉分子在碱性环境下进一步降解。随后，向高直链玉米淀粉糊中添加去离子水使总重达到100g，从而制得浓度为4.0%（w/w）的高直链玉米淀粉糊。

（3）样品的高压均质处理

将得到的高直链玉米淀粉糊（4%，w/w）进行一轮高压均质处理，采用的均质压50MPa，均质样品量为200ml。高压均质处理后，将样品放在40°C恒温培养箱中平衡1小时以测量表观黏度。

样品的检测：

利用光学显微镜研究了高直链玉米淀粉糊的糊微观结构，并采集了高直链玉米淀粉糊（4%，w/w）的微观结构图，如图1所示，所用放大倍率为100×，并在显微图片中标注了长度比例尺。

使用流变仪在稳态剪切模式下对高直链玉米淀粉糊（4.0%，w/w）进行表观黏度测量，测试温度为40°C。稳态剪切测试中，剪切率以线性方式在6min内从1.0s^-1连续升高到500.0s^-1，并记录高直链玉米淀粉糊在剪率为200s^-1时的表观黏度η_a,200（Pa s）。使用幂律方程（式1所示）对剪切率上升和剪切率下降阶段的流变数据分别进行拟合；其中τ为剪切应力(Pa)，为剪切率(s^-1),K为稠度系数(Pa·sⁿ)，n为非牛顿指数（无因次）。

$\mathrm{\τ}=K^{\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}n}---\left(1\right)$

所得结果为：η_a,200=0.027±0.000(Pa s)，K＝0.29±0.02(Pa sⁿ)，n=0.56±0.01。

由检测结果可得知，采用碱液处理法及高压均质法结合的糊化方式能够成功制备浓度为4%的高直链玉米淀粉糊；所得到的高直链玉米淀粉糊结构较为均匀（参见图1）、黏度较低（参见幂律方程参数及η_a,200值），并表现出假塑性流体特性（参见n值）。

实施例2、

（1）淀粉悬浊液的碱液处理

将4g高直链玉米淀粉（干基）和30ml去离子水在烧杯中混合方得到高直链玉米淀粉水悬浊液，轻微搅拌以湿润淀粉颗粒，其中高直链玉米淀粉的质量百分含量为12%。随后将40ml的氢氧化钠水溶液（浓度1mol/L）加入到高直链玉米淀粉水悬浊液中，边加边搅拌以使氢氧化钠水溶液和高直链玉米淀粉颗粒充分接触。上述过程均在室温下进行，去离子水和碱液温度均为室温。

（2）制备高直链玉米淀粉糊

将步骤（1）中得到的高直链玉米淀粉与碱液的混合液进行搅拌以使高直链玉米淀粉充分糊化，搅拌速率为450rpm，搅拌时间为20min，搅拌桨叶半径为2.5cm。搅拌结束后，使用浓度为3mol/L的HCl溶液将pH值调整为7.0，以避免淀粉分子在碱性环境下进一步降解。随后，向高直链玉米淀粉糊中添加去离子水使总重达到100g，从而制得浓度为4.0%（w/w）的高直链玉米淀粉糊。

（3）样品的高压均质处理

将得到的高直链玉米淀粉糊（4%，w/w）进行一轮高压均质处理，采用的均质压75MPa，均质样品量为200ml。高压均质处理后，将样品放在40°C恒温培养箱中平衡1小时以测量表观黏度。

样品的检测：

利用光学显微镜研究了高直链玉米淀粉糊的糊微观结构，并采集了高直链玉米淀粉糊（4%，w/w）的微观结构图，如图2所示，所用放大倍率为100×，并在显微图片中标注了长度比例尺。

使用流变仪在稳态剪切模式下对高直链玉米淀粉糊（4%，w/w）进行表观黏度测量，测试温度为40°C。稳态剪切测试中，剪切率以线性方式在6min内从1.0s^-1连续升高到500.0s^-1，并记录高直链玉米淀粉糊在剪率为200s^-1时的表观黏度η_a,200(Pa s)。使用幂律方程（式1所示）对剪切率上升和剪切率下降阶段的流变数据分别进行拟合；其中τ为剪切应力(Pa)，为剪切率(s^-1),K为稠度系数(Pa·sⁿ),n为非牛顿指数（无因次）。

$\mathrm{\τ}=K^{\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}n}---\left(1\right)$

所得结果为：η_a,200=0.024±0.001(Pa s)，K＝0.24±0.02(Pa sⁿ)，n=0.57±0.01。

由检测结果可得知，采用碱液处理法及高压均质法结合的糊化方式能够成功制备浓度为4%的高直链玉米淀粉糊；所得到的高直链玉米淀粉糊结构较为均匀（参见图2）、黏度较低（参见幂律方程参数及η_a,200值），并表现出假塑性流体特性（参见n值）。

实施例3、

（1）淀粉悬浊液的碱液处理

将4g高直链玉米淀粉（干基）和30ml去离子水在烧杯中混合得到高直链玉米淀粉水悬浊液，轻微搅拌以湿润淀粉颗粒，其中高直链玉米淀粉的质量百分含量为12%。随后将40ml的氢氧化钠溶液（浓度1mol/L）加入到上述得到的淀粉悬浊液中，边加边搅拌以使氢氧化钠溶液和高直链玉米淀粉颗粒充分接触。上述过程均在室温下进行，去离子水和碱液温度均为室温。

（2）制备高直链玉米淀粉糊

将步骤（1）中得到的高直链玉米淀粉与碱液的混合液进行搅拌以使高直链玉米淀粉充分糊化，搅拌速率为450rpm，搅拌时间为20min，搅拌桨叶半径为2.5cm。搅拌结束后，使用浓度为3mol/L的HCl溶液将pH值调整为7.0，以避免淀粉分子在碱性环境下进一步降解。随后，向高直链玉米淀粉糊中添加去离子水使总重达到100g，从而制得浓度为4.0%（w/w）的高直链玉米淀粉糊。

（3）样品的高压均质处理

将得到的高直链玉米淀粉糊4.0%（w/w）进行一轮高压均质处理，采用的均质压为100MPa，均质样品量为200ml。高压均质处理后，将样品放在40°C恒温培养箱中平衡1小时以测量表观黏度。

样品的检测：

利用光学显微镜研究了高直链玉米淀粉糊的糊微观结构，并采集了高直链玉米淀粉糊4.0%（w/w）的微观结构图，如图3所示。所用放大倍率为100×，并在显微图片中标注了长度比例尺。

使用流变仪在稳态剪切模式下对高直链玉米淀粉糊4.0%（w/w）进行表观黏度测量，测试温度为40°C。稳态剪切测试中，剪切率以线性方式在6min内从1.0s^-1连续升高到500.0s^-1，并记录高直链玉米淀粉糊在剪率为200s^-1时的表观黏度η_a,200(Pa s)。使用幂律方程（式1所示）对剪切率上升和剪切率下降阶段的流变数据分别进行拟合；其中τ为剪切应力(Pa)，为剪切率(s^-1),K为稠度系数(Pa·sⁿ)，n为非牛顿指数（无因次）。

$\mathrm{\τ}=K^{\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}n}---\left(1\right)$

所得结果为：η_a,200=0.022±0.001(Pa s)，K＝0.17±0.01(Pa sⁿ)，n=0.61±0.01。

由检测结果可得知，采用碱液处理法及高压均质法结合的糊化方式能够成功制备浓度为4%的高直链玉米淀粉糊；所得到的高直链玉米淀粉糊结构较为均匀（参见图3）、黏度较低（参见幂律方程参数及η_a,200值），并表现出假塑性流体特性（参见n值）。

实施例4、

（1）淀粉悬浊液的碱液处理

将4g高直链玉米淀粉（干基）和30ml去离子水在烧杯中混合方得到高直链玉米淀粉水悬浊液，轻微搅拌以湿润淀粉颗粒，其中高直链玉米淀粉的质量百分含量为12%。随后将40ml的氢氧化钠水溶液（浓度1mol/L）加入到上述得到的淀粉悬浊液中，边加边搅拌以使氢氧化钠溶液和高直链玉米淀粉颗粒充分接触。上述过程均在室温下进行，去离子水和碱液温度均为室温。

（2）制备高直链玉米淀粉糊

将步骤（1）中得到的高直链玉米淀粉与碱液的混合液进行搅拌以使高直链玉米淀粉充分糊化，搅拌速率为450rpm，搅拌时间为20min，搅拌桨叶半径为2.5cm。搅拌结束后，使用浓度为3mol/L的HCl溶液将pH值调整为7.0，以避免淀粉分子在碱性环境下进一步降解。随后，向高直链玉米淀粉糊中添加去离子水使总重达到100g，从而制得浓度为4.0%（w/w）的高直链玉米淀粉糊。

（3）样品的高压均质处理

将得到的高直链玉米淀粉糊（4%，w/w）进行一轮高压均质处理，采用的均质压125MPa，均质样品量为200ml。高压均质处理后，将样品放在40°C恒温培养箱中平衡1小时以测量表观黏度。

样品的检测：

利用光学显微镜研究了高直链玉米淀粉糊的糊微观结构，并采集了高直链玉米淀粉糊（4%，w/w）的微观结构图，如图4所示。所用放大倍率为100×，并在显微图片中标注了长度比例尺。

使用流变仪在稳态剪切模式下对高直链玉米淀粉糊（4%，w/w）进行表观黏度测量，测试温度为40°C。稳态剪切测试中，剪切率以线性方式在6min内从1.0s^-1连续升高到500.0s^-1，并记录高直链玉米淀粉糊在剪率为200s^-1时的表观黏度η_a,200(Pa s)。使用幂律方程（式1所示）对剪切率上升和剪切率下降阶段的流变数据分别进行拟合；其中τ为剪切应力(Pa)，为剪切率(s^-1),K为稠度系数(Pa·sⁿ)，n为非牛顿指数（无因次）。

$\mathrm{\τ}=K^{\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}n}---\left(1\right)$

所得结果为：η_a,200=0.019±0.000(Pa s)，K＝0.13±0.01(Pa sⁿ)，n=0.64±0.01。

由检测结果可得知，采用碱液处理法及高压均质法结合的糊化方式能够成功制备浓度为4%的高直链玉米淀粉糊；所得到的高直链玉米淀粉糊结构较为均匀（参见图4）、黏度较低（参见幂律方程参数及η_a,200值），并表现出假塑性流体特性（参见n值）。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而未脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种高直链玉米淀粉糊的制备方法，包括如下步骤：

(1)将高直链玉米淀粉加入水中得到高直链玉米淀粉水悬浊液；向所述高直链玉米淀粉水悬浊液中加入氢氧化钠水溶液并搅拌均匀得到混合液；

(2)将所述混合液进行搅拌处理；然后将经搅拌后的混合液的pH值调节至中性，即得到所述高直链玉米淀粉糊；

(3)将所述高直链玉米淀粉糊进行高压均质处理；

所述高直链玉米淀粉水悬浊液中，所述高直链玉米淀粉的质量百分含量为6％～25％；

步骤(1)中，所述高直链玉米淀粉与氢氧化钠的质量份数比为10：(1～5)；

所述氢氧化钠水溶液的摩尔浓度为0.6mol/L～1.4mol/L；

所述高压均质处理的均质压强为50～125MPa。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述搅拌处理时的搅拌速率为400rpm～700rpm，搅拌时间为10min～30min。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，使用摩尔浓度为1～3mol/L的氯化氢水溶液调节所述混合液的pH值至中性。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述方法还包括用水调节所述高直链玉米淀粉糊的质量百分含量至1％～7％的步骤。