CN104961837A - 一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于天然高分子改性技术领域，公开了一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法。所述方法包括如下步骤：将淀粉中添加去离子水，于密闭容器中平衡水分，然后进行热处理，得到湿热处理后的淀粉；然后加入缓冲溶液配制成淀粉液，预热后加入2～5u/g的普鲁兰酶液反应4～5h，灭酶后离心分离，得到酶处理改性的淀粉；然后将其置于沸水浴中搅拌糊化25～45min，降低温度至60～90℃，得到糊化淀粉，然后将其移入均质机中加入脂肪酸进行均质混合，水浴保温合成30～40min，得到淀粉脂肪酸复合物。本发明通过湿热处理和控制酶解处理，采用糊化法，为淀粉脂肪酸复合物合成提供一种更为绿色环保的新途径。

Description

一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法

技术领域

本发明属于天然高分子改性技术领域，具体涉及一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法。

背景技术

天然高分子聚合物范围涉及多糖与蛋白、多糖与多糖、多糖与脂质等方面，主要是通过大分子上的部分基团可以相互连接复合，从而改善和赋予体系一些独特的功能性质、加工特性及品质特性，最终扩大其应用范围。淀粉-脂质是其中一种，淀粉-脂质复合物的形成可以改善淀粉基物料的质地和结构稳定性，减少黏性，改变冻融稳定性和延缓老化，并调节混合体系的疏水、降解、络合性能等功能性质，而且所含的脂质能结合更多水不溶的成分，如油类、风味物质、抗氧化剂、药品等。因此，淀粉-脂质复合物可作为食品稳定剂、脂肪替代品、药物控释载体、包装材料、黏合剂、化妆品组分等应用于食品、医药、日用化工等领域，能扩大我国淀粉领域的发展空间，拓展变性淀粉种类，满足日益增长的市场需求。

淀粉-脂质复合物一般天然存在，其工业制备方法比较复杂，主要是离子态解聚法，即水/二甲基亚砜法，该方法操作复杂，成本大，耗时长，且使用的二甲基亚砜有机溶剂有一定毒性，极易渗透皮肤，操作有爆炸的危险。对于能否用此法制备的复合物直接用于食品工业仍有待进一步探讨。

发明内容

为了以上解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)湿热处理淀粉：将淀粉中添加去离子水，移入密闭容器中，室温放置平衡水分，然后进行热处理，取出后冷却，过筛，得到湿热处理后的淀粉；

(2)酶处理改性：往湿热处理后的淀粉中加入缓冲溶液配制成淀粉液，预热后加入2～5u/g(淀粉干基)的普鲁兰酶液反应4～5h，灭酶后离心分离，沉淀物经水洗抽滤、干燥、过筛，得到酶处理改性的淀粉；

(3)糊化均质合成：将酶处理改性的淀粉配制成淀粉溶液，置于沸水浴中搅拌糊化25～45min，降低温度至60～90℃，得到糊化淀粉，然后将其移入均质机中加入脂肪酸进行均质混合，水浴保温合成30～40min，冷却至室温后离心，去除上清液，沉淀物经洗涤、干燥、过筛，得到淀粉脂肪酸复合物。

所述的淀粉优选玉米淀粉、土豆淀粉或小麦淀粉。

步骤(1)中所述的添加去离子水是指添加去离子水至含水量为18wt％～35wt％；所述的室温放置优选室温放置24h。

优选地，所述的热处理是指置于温度为110～125℃的烘箱中处理5～8h。

优选地，步骤(1)、(2)和(3)中所述的过筛是指过100目筛。

优选地，步骤(2)中所述的缓冲溶液是指pH值为3.5～4.0的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液；所述的淀粉液是指质量浓度为20％～45％的淀粉液。

优选地，所述的预热是指置于35～40℃水浴锅中预热10min。

优选地，所述的灭酶是指加入质量浓度为4％的氢氧化钠溶液进行灭酶。

优选地，所述的水洗抽滤是指水洗抽滤3～5次。

优选地，步骤(3)中所述的淀粉溶液是指料液比为1：10(g/mL)的淀粉溶液。

优选地，所述的脂肪酸是指月桂酸或硬脂酸；脂肪酸与酶改性后淀粉的质量比为1:(10～20)。

优选地，所述的均质混合是指在8000～10000rpm转速下均质混合3～5min；所述的离心是指在5000r/min转速下离心10min；所述的洗涤是指用质量浓度为50％乙醇溶液洗涤3次。

本发明的原理如下：

湿热处理原理：一定含水量的淀粉在密闭容器内部，压力在高温下逐渐增高,使内部热量能更均匀分布渗入淀粉颗粒中，使支链淀粉α-1,6键断裂发生，整个淀粉骨架结构遭到破坏，部分双螺旋结构也发生裂解、降解，从而使淀粉分子链变小，部分支链淀粉降解形成更多链淀粉，直链淀粉含量增加，除此之外，淀粉表面的结晶破坏以及表面凹坑的形成，增大了酶吸附的表面积，淀粉酶的敏感性增加。

普鲁兰酶酶解：普鲁兰酶(6-葡聚糖水解酶EC3.2.1.41)作为一种脱支酶，它能够切断支链淀粉、直链淀粉与相关多糖分子的α-1，6键，用普鲁兰酶控制酶解的主要效果有：得到更高含量直链淀粉，形成多孔或粗糙表面，具有较大的比表面积，较小的堆积密度，增加淀粉溶解度，能使糊化过程完全，非螺旋腔部基团更易暴露。

糊化均质合成原理：淀粉脂肪酸复合时真正参与反应的是直链淀粉，利用了淀粉液态凝胶体系，直链淀粉从淀粉颗粒中游离出来并溶于水中，与脂肪酸分子的接触，使脂肪酸的部分基团能通过氢键和范德华力等弱作用力与淀粉的非螺旋腔部基团结合，从而制得淀粉脂肪酸复合物。在此糊化结合脂肪酸过程中，淀粉以糊化分子态与脂肪酸作用，脂肪酸插入直链淀粉双螺旋结构较为困难，淀粉与脂肪酸相互作用主要以脂肪酸与淀粉的非螺旋结构作用为主。

本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：

(1)本发明采用水和热这两种简单的物理条件就能对淀粉的结构和性能产生明显的影响，这种纯粹的物理手段在处理过程中没有化学试剂和有机溶剂的加入，再加上利用普鲁兰酶控制酶解改性玉米淀粉获得表面多孔或粗糙的高直链淀粉效率更高且也符合现在绿色化学理念和对产品加工的绿色环保要求；

(2)本发明的糊化均质合成过程一方面能使淀粉糊中淀粉分散均匀，颗粒大小均匀，另一方面使脂肪酸分散均质，颗粒均匀，由此增加脂肪酸与直链淀粉的复合几率，利用糊化均质法制备淀粉脂肪酸复合物的方法，为淀粉脂肪酸复合物合成提供一种新途径，整个过程条件温和，从而保证安全和环保，节省成本。

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)湿热处理淀粉：取玉米淀粉，添加去离子水，调节淀粉含水量为18wt％，移入不锈钢反应釜中密闭，室温放置24h平衡水分，置入温度为110℃的烘箱中处理5h，取出，冷却，过100目筛，得到湿热处理后的淀粉；

(2)酶处理改性：往湿热处理后的淀粉中加入pH值为3.5～4.0磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液配制成质量浓度为20％的淀粉液，置于35℃水浴锅中预热10min；加入2u/g(淀粉干基)普鲁兰酶液反应4h，加入质量浓度为4％的氢氧化钠溶液灭酶，离心分离，沉淀物水洗抽滤3次，干燥，过100目筛，得到酶处理改性的淀粉；

(3)糊化均质合成：将酶处理改性的淀粉按料液比1：10(g/mL)配制成淀粉溶液，置于沸水浴中搅拌糊化25min，降低水浴温度至60℃，保温20min，得到糊化淀粉，随后将其移入均质机(D-500)，8000rpm均质处理3min，其间以酶处理改性的淀粉/脂肪酸质量比10：1加入月桂酸，水浴保温合成30min，冷却至室温，5000r/min离心10min，去除上清液，沉淀物用质量浓度为50％的乙醇溶液洗涤3次，干燥，过100目筛，得到淀粉脂肪酸复合物。

实施例2

(1)湿热处理淀粉：取小麦淀粉，添加去离子水，调节淀粉含水量为30wt％，移入不锈钢反应釜中密闭，室温放置24h平衡水分，置入温度为118℃的烘箱中处理7h，取出，冷却，过100目筛，得到湿热处理后的淀粉；

(2)酶处理改性：往湿热处理后的淀粉中加入pH值为3.5～4.0磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液配制成质量浓度为30％的淀粉液，置于38℃水浴锅中预热10min；加入3u/g(淀粉干基)普鲁兰酶液反应3.5h，加入质量浓度为4％的氢氧化钠溶液灭酶，离心分离，沉淀物水洗抽滤4次，干燥，过100目筛，得到酶处理改性的淀粉；

(3)糊化均质合成：将酶处理改性的淀粉按料液比1：10(g/mL)配制成淀粉溶液，置于沸水浴中搅拌糊化35min，降低水浴温度至75℃，保温20min，得到糊化淀粉，随后将其移入均质机(D-500)，9000rpm均质处理4min，其间以酶处理改性的淀粉/脂肪酸质量比15：1加入月桂酸，水浴保温合成35min，冷却至室温，5000r/min离心10min，去除上清液，沉淀物用质量浓度为50％的乙醇溶液洗涤3次，干燥，过100目筛，得到淀粉脂肪酸复合物。

实施例3

(1)湿热处理淀粉：取土豆淀粉，添加去离子水，调节淀粉含水量为35wt％，移入不锈钢反应釜中密闭，室温放置24h平衡水分，置入温度为125℃的烘箱中处理8h，取出，冷却，过100目筛，得到湿热处理后的淀粉；

(2)酶处理改性：往湿热处理后的淀粉中加入pH值为3.5～4.0磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液配制成质量浓度为45％的淀粉液，置于40℃水浴锅中预热10min；加入5u/g(淀粉干基)普鲁兰酶液反应5h，加入质量浓度为4％的氢氧化钠溶液灭酶，离心分离，沉淀物水洗抽滤5次，干燥，过100目筛，得到酶处理改性的淀粉；

(3)糊化均质合成：将酶处理改性的淀粉按料液比1：10(g/mL)配制成淀粉溶液，置于沸水浴中搅拌糊化45min，降低水浴温度至90℃，保温20min，得到糊化淀粉，随后将其移入均质机(D-500)，10000rpm均质处理5min，其间以酶处理改性的淀粉/脂肪酸质量比20：1加入硬脂酸，水浴保温合成40min，冷却至室温，5000r/min离心10min，去除上清液，沉淀物用质量浓度为50％的乙醇溶液洗涤3次，干燥，过100目筛，得到淀粉脂肪酸复合物。

实施例1～3的淀粉脂肪酸复合物经测试分析，复合物FT-IR图中，在2951cm^-1附近存在两个峰，处于为-CH伸缩振动峰范围内，复合物在1705cm^-1处的吸收峰是脂肪酸C＝O伸缩振动峰；复合物X衍射图中，在2θ＝20.0°存在较强的衍射峰，2θ＝13.0°处存在较弱的衍射峰，属于典型的V型峰；复合物DSC图中，50～125℃之间有两个吸热峰：Tp低于90℃的吸热峰和Tp高于90℃的吸热峰，以上均出现复合物的特征峰，说明淀粉与脂肪酸形成复合物，脂肪酸的-COOH基团中的-OH键和淀粉发生了作用，而不是脂肪酸和淀粉的共混物。

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，其它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 (10)

1.一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)湿热处理淀粉：将淀粉中添加去离子水，移入密闭容器中，室温放置平衡水分，然后进行热处理，取出后冷却，过筛，得到湿热处理后的淀粉；

(2)酶处理改性：往湿热处理后的淀粉中加入缓冲溶液配制成淀粉液，预热后加入2～5u/g的普鲁兰酶液反应4～5h，灭酶后离心分离，沉淀物经水洗抽滤、干燥、过筛，得到酶处理改性的淀粉；

(3)糊化均质合成：将酶处理改性的淀粉配制成淀粉溶液，置于沸水浴中搅拌糊化25～45min，降低温度至60～90℃，得到糊化淀粉，然后将其移入均质机中加入脂肪酸进行均质混合，水浴保温合成30～40min，冷却至室温后离心，去除上清液，沉淀物经洗涤、干燥、过筛，得到淀粉脂肪酸复合物。

2.根据权利要求1所述的一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法，其特征在于：所述的淀粉是指玉米淀粉、土豆淀粉或小麦淀粉。

3.根据权利要求1所述的一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的添加去离子水是指添加去离子水至含水量为18wt％～35wt％；所述的室温放置是指室温放置24h。

4.根据权利要求1所述的一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法，其特征在于：所述的热处理是指置于温度为110～125℃的烘箱中处理5～8h；步骤(1)、(2)和(3)中所述的过筛是指过100目筛。

5.根据权利要求1所述的一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的缓冲溶液是指pH值为3.5～4.0的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液；所述的淀粉液是指质量浓度为20％～45％的淀粉液。

6.根据权利要求1所述的一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法，其特征在于：所述的预热是指置于35～40℃水浴锅中预热10min；所述的灭酶是指加入质量浓度为4％的氢氧化钠溶液进行灭酶；所述的水洗抽滤是指水洗抽滤3～5次。

7.根据权利要求1所述的一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的淀粉溶液是指料液比为1：10的淀粉溶液。

8.根据权利要求1所述的一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法，其特征在于：所述的脂肪酸是指月桂酸或硬脂酸；脂肪酸与酶处理改性的淀粉的质量比为1:(10～20)。

9.根据权利要求1所述的一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法，其特征在于：所述的均质混合是指在8000～10000rpm转速下均质混合3～5min。

10.根据权利要求1所述的一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法，其特征在于：所述的离心是指在5000r/min转速下离心10min；所述的洗涤是指用质量浓度为50％乙醇溶液洗涤3次。