CN105995947B

CN105995947B - 一种利用脉冲电场生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法

Info

Publication number: CN105995947B
Application number: CN201610368425.7A
Authority: CN
Inventors: 韩忠; 曾新安; 洪静
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2019-10-18
Anticipated expiration: 2036-05-27
Also published as: CN105995947A

Abstract

本发明公开了一种利用脉冲电场生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法，包括以下步骤：(1)称取淀粉原料与乙酸锌盐溶液，配制为浓度为5～30％w/v的乳浊液，并调节pH至6～8；(2)将步骤(1)得到的乳浊液的电导率调整至0.02～4.0mS/cm；(3)将步骤(2)处理后的悬浊液泵入脉冲电场处理室中进行脉冲处理，并确保悬浊液的稳定流动；(4)将步骤(3)处理后的悬浊液经洗涤、干燥、粉碎、过筛后得到处理后的淀粉锌络合物。本发明的方法提高了淀粉锌络合物中的金属含量和转化率，同时增加了络合物中的慢消化淀粉含量，操作简单、处理时间短、成本小、能源消耗低。

Description

一种利用脉冲电场生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法

技术领域

本发明涉及一种变性淀粉的方法，特别涉及一种利用脉冲电场生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法。

背景技术

目前已发现有碘、铁、铜、锌、硒、钴、铬、锰等20余种微量元素与为人体所必需，在基因的表达调控、免疫、细胞分化与繁殖、机体生长及新陈代谢等生命过程方面起着非常重要的作用，缺少微量元素严重影响人体健康。锌元素可促进生长发育、维持正常的味觉、嗅觉、视觉、参与调节肌体的免疫功能以及加速创伤组织的再生能力等，缺锌会引起食欲不振、生长迟缓、发育不良，儿童摄入不足会导致发育停滞、智力低下，同时现代科学已证实冠心病发病率与锌/铜比呈正相关。

市场上已有四种补充微量金属元素的制剂，以补锌营养制剂为例。第一代为无机锌，如硫酸锌、氯化锌、氧化锌等，这类补锌剂对肠胃有刺激性，有明显副作用，现市场基本已经淘汰；第二代为有机锌，如葡萄糖酸锌、乳酸锌、柠檬酸锌等。从结构上讲属于离子态结构，其吸收利用率相对较低，吸收率一般，副作用略小，对于肠道功能发育不全的儿童不适宜。第三代氨基酸锌螯合物，如甘氨酸锌。由于这一类补锌剂的生物活性、络合结构，适合人体细胞膜的选择性以分子态直接进入细胞内，具有抵抗干扰、易被人体吸收的特点，但甘氨酸锌等强化剂价格较高，且不溶于水，食品强化成本较大；第四代为生物活性锌，如蛋白锌、富锌酵母等。这类锌强化剂具有吸收率高、副作用小，多处于研制开发阶段，产品价格较高。

淀粉来源广泛，价格低廉，具有可再生性，并可经多种物理、化学等方法改善其性能，作为制备新型金属络合物营养强化剂原料具有广阔的应用前景。另，经改性后的淀粉常用来制备慢消化淀粉(slowly digestible starch,SDS)，作为一种新型的功能性食品，SDS具有缓慢消化吸收、持续释放能量、维持餐后血糖稳态、预防和治疗各种与饮食相关慢性疾病的特殊生理学功能，因而日益成为食品科学和现代营养学领域的一个研究热点。经改性强化后的淀粉锌络合物在一定程度上开发利用我国丰富的淀粉资源，增加食品中的营养元素和SDS比例，对提高食品营养品质具有重要的意义。

现已公开的关于淀粉锌络合物的制备方法主要包括：中国发明专利CN101885780B公开了一种利用酶解湿热处理淀粉制备淀粉锌复合物的方法，该方法先酶解淀粉4～30小时，经洗涤、干燥、粉碎后再加水配置一定浓度的淀粉乳，至于60～120℃中反应10分钟至18小时；再次洗涤、干燥、粉碎后反应5～60小时后得到产品；中国发明专利CN104000069B公布了另一种采用酶解法制备淀粉锌的方法，采用高温糊化、两种酶水解、酸洗、洗涤、干燥、粉碎后得产品。

这些方法的缺点在于：

(1)在使用过程中存在锌离子容易脱落；

(2)酶降解法的成本高，工艺条件复杂；

(3)淀粉与金属反应时间长、效率低；

(4)淀粉络合物中锌离子含量低；

(5)尚未发现该方法制备慢消化淀粉。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种利用脉冲电场生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法，加工过程采用非热处理技术，缩短制备时间，降低对淀粉的破坏；得到的淀粉锌络合物稳定性高，淀粉络合物中的金属离子含量增加，转化率提高，同时其慢消化淀粉含量增加，应用价值提高；工艺简单，易实现和操作。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种利用脉冲电场生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法，包括以下步骤：

(1)称取淀粉原料，与乙酸锌盐溶液配制浓度为5～30％(w/v)的乳浊液，并调节pH至6～8；

(2)将步骤(1)得到的乳浊液的电导率调整至0.02～4.0mS/cm；

(3)将步骤(2)处理后的悬浊液泵入脉冲电场处理室中进行脉冲处理，并确保悬浊液的稳定流动；

(4)将步骤(3)处理后的悬浊液经洗涤、干燥、粉碎、过筛后得到处理后的淀粉锌络合物。

步骤(1)所述乙酸锌盐溶液为0.01～3.0mol/L。

步骤(1)所述调节pH为：采用氢氧化钠溶液调节pH至6～8。

步骤(2)所述调整电导率，具体为：加入0.1～0.5mol/L的氯化钠溶液，将乳浊液的电导率调整至0.02～4.0mS/cm。

步骤(3)所述脉冲处理的参数具体为：脉冲频率为500～1500Hz，脉冲宽度为20～80μs，流速为100～500L/h，电场强度为2～16kV/cm、脉冲处理时间为0.5～2.5小时；

步骤(4)所述洗涤，具体为：先用去离子水洗涤3～6次，再用无水乙醇洗涤1～3次，至洗涤液中无游离锌存在，洗涤过程采用真空泵抽滤。

步骤(4)所述干燥，具体为：在电热鼓风干燥箱35～40℃的温度下干燥，使水分低于14％。

步骤(4)所述过筛，具体为：过60～80目筛。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

(1)本发明的生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法，在脉冲电场的作用下，淀粉表面结构被破坏，形成较多的孔洞和凹坑，增大了锌离子与淀粉颗粒的接触面积，促进淀粉锌络合物中锌含量的增加。同时，脉冲电场增加带电金属离子的运动速率，促进淀粉分子(化学式[C₆H₁₀O₅]_n)中C₆位氧与金属离子之间的有效碰撞，发生配位反应，生成更加稳定的淀粉锌络合物营养强化剂[C₆H₁₀O₅]_nZn。

(2)本发明的生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法，采用脉冲电场可为配位反应提供能量，降低反应活化能，提高配位反应效率。

(3)本发明的生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法，可以明显缩短淀粉锌络合物营养强化剂的制备时间。

(4)本发明的生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法，操作简单、成本小、能源消耗低。

(5)本发明的淀粉锌络合物营养强化剂富含锌微量元素，可作为食品、保健品的补锌营养强化剂，对改善生命必需微量元素摄入量不足的状况、保障人体的健康十分有益，是一种高附加值的功能性食品添加剂。另，本产品可有效提高慢消化淀粉含量，可缓慢消化吸收、持续释放能量、维持餐后血糖稳态，具有预防和治疗各种与饮食相关的慢性疾病的特殊生理学功能。

附图说明

图1为本发明的实施例中不同脉冲电场强度对大米淀粉锌络合物中慢消化淀粉含量的影响。

图2(a)为本发明的实施例中的大米原淀粉的X-射线光电子能谱图。

图2(b)为本发明的实施例中的淀粉锌络合物[C₆H₁₀O₅]_nZn的X-射线光电子能谱图。

图2(c)为本发明的实施例中的淀粉锌络合物中Zn2p的X-射线光电子能谱图。

图3为本发明的实施例中不同脉冲电场强度对马铃薯淀粉锌络合物中锌含量和转化率的影响。

图4为本发明的实施例中不同脉冲电场处理时间对玉米淀粉锌络合物中锌含量和转化率的影响。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

将大米淀粉与0.02mol/L的乙酸锌溶液配置为浓度为30％(w/v)的乳浊液，混合3分钟，用氢氧化钠溶液调节pH至6.5，用0.2mol/L的氯化钠将上述溶液的电导率调至0.5mS/cm，随后经脉冲电场处理0.5小时，其中脉冲电场强度为4.0kV/cm、脉宽40μs、流速为100L/h，用去离子水多次洗涤直至无游离锌存在，最后用无水乙醇洗涤、抽滤，置于40℃烘箱中干燥，后经研磨、过80目晒即得淀粉锌络合物营养强化剂，其锌含量为140mg/g，转化率达40％，SDS为57％，数据见如图1，图1为上述条件下，不同脉冲电场强度下的淀粉络合物中慢消化淀粉(SDS)的含量，大米原淀粉及生成的淀粉锌络合物[C₆H₁₀O₅]_nZn经X-射线光电子能谱仪(XPS)的鉴定谱图如图2(a)～(b)所示。从图2(a)可以看出，大米原淀粉的主要成分为碳和氧，并无锌元素的存在，而经脉冲电场作用后的淀粉络合物，由图2(b)可以知，其主要成分是碳、氧和锌，说明锌元素已与大米淀粉配位成功形成了淀粉锌络合物[C₆H₁₀O₅]_nZn。

实施例2

将马铃薯淀粉与2.0mol/L的乙酸锌溶液配置为浓度为10％(w/v)的乳浊液，混合3分钟，用氢氧化钠溶液调节pH至7.0，用0.3mol/L的氯化钠将上述溶液的电导率调至1.0mS/cm，随后经脉冲电场处理1.5小时，其中脉冲电场强度为6.0kV/cm、脉宽40μs、流速为200L/h，用去离子水多次洗涤直至无游离锌存在，最后用无水乙醇洗涤、抽滤，置于40℃烘箱中干燥，后经研磨、过60目晒即得淀粉锌络合物营养强化剂，其锌含量为220mg/g，转化率达78％，SDS为60％，数据见图3，图3为上述条件下，不同脉冲电场强度下的淀粉络合物中锌含量和转化率。

实施例3

将玉米淀粉与2.0mol/L的乙酸锌溶液配置为浓度为8％(w/v)的乳浊液，混合3分钟，用氢氧化钠溶液调节pH至8.0，用0.3mol/L的氯化钠将上述溶液的电导率调至2.0mS/cm，随后经脉冲电场处理2.5小时，其中脉冲电场强度为6.0kV/cm、脉宽40μs、流速为100L/h，用去离子水多次洗涤直至无游离锌存在，最后用无水乙醇洗涤、抽滤，置于40℃烘箱中干燥，后经研磨、过80目晒即得淀粉锌络合物营养强化剂，其锌含量为230mg/g，转化率达80％，SDS为62％，数据见图4，其中图4为上述条件下，经不同脉冲电场处理时间后的淀粉络合物中锌含量和转化率。

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所述实施例的限制，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

1.一种利用脉冲电场生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)称取淀粉原料，与乙酸锌盐溶液配制浓度为5～30％w/v的乳浊液，并调节pH至6～8；

(2)将步骤(1)得到的乳浊液的电导率调整至0.02～4.0mS/cm；

所述脉冲处理的具体参数为：脉冲频率为500～1500Hz，脉冲宽度为20～80μs，流速为100～500L/h，电场强度为2～16kV/cm、脉冲处理时间为0.5～2.5小时；

2.根据权利要求1所述的利用脉冲电场生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法，其特征在于，步骤(1)所述乙酸锌盐溶液为0.01～3.0mol/L的乙酸锌盐溶液。

3.根据权利要求1所述的利用脉冲电场生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法，其特征在于，步骤(1)所述调节pH至6～8，具体为：

采用氢氧化钠溶液调节pH至6～8。

4.根据权利要求1所述的利用脉冲电场生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法，其特征在于，步骤(2)所述将上述乳浊液的电导率调整至0.02～4.0mS/cm，具体为：

加入0.1～0.5mol/L的氯化钠溶液，将上述乳浊液的电导率调整至0.02～4.0mS/cm。

5.根据权利要求1所述的利用脉冲电场生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法，其特征在于，步骤(4)所述洗涤，具体为：

先用去离子水洗涤3～6次，再用无水乙醇洗涤1～3次，至洗涤液中无游离锌存在，洗涤过程采用真空泵抽滤。

6.根据权利要求1所述的利用脉冲电场生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法，其特征在于，步骤(4)所述干燥，具体为：

在电热鼓风干燥箱35～40℃的温度下干燥，使水分低于14％。

7.根据权利要求1所述的利用脉冲电场生产淀粉锌络合物营养强化剂的方法，其特征在于，步骤(4)所述过筛，具体为过60～80目筛。