CN108300745B - 一种复合酶制备专用变性淀粉的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及淀粉制备技术领域，特别公开了一种复合酶制备专用变性淀粉的方法。该复合酶制备专用变性淀粉的方法，其特征在于：将糯米淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉混合为原料，先通过α‑淀粉酶初步酶解淀粉链段结构，得到中长链段，灭酶冷却后再加入β‑淀粉酶进一步酶解中长淀粉链段，得到不同线性短链段，最后加入分支酶，通过分支酶的转糖基作用形成具有高密度短侧链分支结构的专用改性淀粉，经沉淀、干燥，收集得到产品。本发明工艺简单，制备周期短，不需要添加特殊设备，生产成本低，适用于工业化生产；且生产期间不需要任何添加剂，安全无污染。

Description

一种复合酶制备专用变性淀粉的方法
（一）技术领域
本发明涉及变性淀粉资源开发技术领域，特别涉及一种复合酶制备专用变性淀粉的方法。
（二）背景技术
淀粉在食品加工行业和生活中具有广泛的运用，例如：粽子、汤圆、糍粑等风味产品中，但是淀粉也存在溶解度小、胶黏度差等问题，这在很大程度上限制了淀粉及淀粉类食品的加工性能及其应用范围。
目前，国内外对于提高淀粉溶解性和胶黏度的方法中普遍采用化学改性或者物理改性，然而由于化学修饰淀粉使用化学试剂，用于食品工业存在安全隐患及环境污染问题，物理改性中，包括微波和超声波目前只存在于实验起始阶段，无法实验工厂化。目前未见利用酶法改性淀粉制备得到高溶解性和高胶黏性的专用改性淀粉。
目前我国使用的胶黏剂普遍采用甲醛系合成树脂，在储藏过程容易释放甲醛对环境造成污染和人身体造成危害。利用化学方法改性电分制备胶黏剂，存在稳定差，储藏成本高，储藏和运输过程中容易发生破乳、分层。
研究表明淀粉经过分支酶改性后，淀粉的长链被剪切后，通过分支酶转糖基作用接到淀粉的侧链上，形成一种高度紧密短链淀粉结构，从而增加改性淀粉胶黏性。
目前，酶法改性中绝大部分采用单独使用分支酶对原料进行改性，例如专利号为CN104293864B关于“一种糖原的合成方法”的发明专利中，以一种淀粉分支酶糯米淀粉和直链糊精底物形成高分支淀粉的合成过程；例如专利号位CN107345234A关于“一种酶降解工艺改性淀粉的方法”的发明专利中，通过分支酶改性，从而得到抑制淀粉回生，提高淀粉疏水性等优势，专利号为200780050622.3关于“酶催化的高度支化的直链淀粉和支链淀粉簇的制备方法”的发明专利中，通过α-葡聚糖转移酶或分支酶进行改性，从而高度支化的支链淀粉簇、高度支化的直链淀粉淀粉或支化的寡糖。然而，虽然国内外有关分支酶改性淀粉方面的文献报道不少，但大多都集中在研究分支酶改性淀粉后的物化性能和消化特性变化，多数仍处于初级研究阶段。对于分支酶如何从分子水平上对不同淀粉链结构进行目的性修饰以制备预期的、品质稳定的新型专用改性淀粉，国内外几乎未见相关报道。更重要的是，分支酶在改性淀粉过程中易产生小分子葡聚糖、分支环糊精等副产物，多分支淀粉产物特异性差，难以产业化生产。
目前尚未发现通过分支酶协同α-淀粉酶和β-淀粉酶制备速溶的高粘度的专用改性淀粉，得到一种清洁、低成本和易储藏绿色清洁胶黏剂，以制备预期的、品质稳定的新型绿色专用改性淀粉，将有助于极大地推进绿色改性淀粉工业化生产和发展潜力。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种制备周期短、生产成本低、安全无污染的复合酶制备专用变性淀粉的方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种复合酶制备专用变性淀粉的方法，其特征在于：将糯米淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉混合为原料，先通过α-淀粉酶初步酶解淀粉链段结构，得到中长链段（DP＞30），灭酶冷却后再加入β-淀粉酶进一步酶解中长淀粉链段，得到较多的不同线性短链段（DP 6-30），最后加入分支酶，通过分支酶的转糖基作用形成具有高密度短侧链分支结构的专用改性淀粉，经沉淀、干燥得到专用改性淀粉产品。
与传统的酶法改性相比而言，本发明先加入α-淀粉酶和β-淀粉酶对三种不同淀粉链结构特点的淀粉进行水解，在酶解体系中产生不同聚合度的线性短链（DP 6-30），破坏淀粉的结晶区，增加淀粉的溶解性，水解酶作用产生的不同线性短链，为之后的分支酶的转糖基作用专一性提高效率，从而形成较多短侧链分支的紧密结构，显著增加改性淀粉的黏度。
本发明具体包括如下步骤：
（1）将糯米淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉按照6:3:1的重量比混合作为原料，将淀粉加入纯水混匀，配置成浓度为4%（w/v）淀粉液，调整溶液体系pH为6.9，添加α-淀粉酶进行酶解反应，之后灭酶活性；
（2）酶解液冷却至37℃左右，调节酶解液的pH至5.2；向酶解液中加入β-淀粉酶，酶解后灭活；
（3）酶解液冷却至60℃，调整酶解液pH为6.5，向酶解液中加入分支酶进行转糖基反应，之后灭酶活性，得到酶解液；
（4）向酶解液中加入无水乙醇进行醇沉，将沉淀物冷冻干燥，即得到专用改性淀粉。
其更优技术方案为：
步骤（1）中，称取原料6.0g，加入纯水制成淀粉液，调整溶液体系pH值后，添加17mL浓度为9U/mL的α-淀粉酶在53℃进行酶解反应100min，之后沸水浴15min使酶灭活。
步骤（2）中，向酶解液中加入21mL浓度为5U/g的β-淀粉酶，酶解时间6h，然后沸水浴15min使酶灭活。
步骤（3）中，向酶解液中加入119μL浓度为500U/g的分支酶进行转糖基反应24h；之后沸水浴15min使酶灭活，得到酶解液。
步骤（4）中，酶解液中加入两倍体积的无水乙醇进行醇沉。
改性淀粉溶解度的测定：取1g淀粉（以干基重）于20ml试管中配成5%溶液，加热糊化30min，待冷却至室温，离心20min（2500r/min），吸取上清液放置在已经恒重的9cm培养皿中，将培养皿放置在105℃烘至恒重。每组实验重复三次，按照公式计算溶解度。
计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，其中，S为溶解度，W为样品干基重，A为水溶淀粉质量。
本发明工艺简单，制备周期短，不需要添加特殊设备，生产成本低，适用于工业化生产；且生产期间不需要任何添加剂，安全无污染，使用方便即改性淀粉溶解度高，运输过程方便且粘度高，可生物降解。胶黏剂的年度采用GB/T 2794-2013。
（四）具体实施方式
实施例：
一种分支酶协同α-淀粉酶和β-淀粉酶制备专用变性淀粉、溶解度测定和粘度测定方法，包括如下步骤：
（1）淀粉液的配置：将糯米淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉按照6:3:1的重量比混合作为原料，称取6.0g原料，加入纯水混匀配成浓度为4%（w/v）淀粉液，调整溶液体系为pH为6.9；
（2）α-淀粉酶水解：加入17mLα-淀粉酶（9U/mL）至pH为6.9的淀粉悬浮液中，在最适温度53℃反应100min；沸水浴15min灭酶活；
（3）β-淀粉酶水解：酶解液冷却至37℃，调节样液的pH至5.2，向样液中加入21mLβ-淀粉酶（5 U/g），酶解时间6h，然后沸水浴15min使酶灭活；
（4）分支酶转糖基反应：酶解液冷却至60℃，调整溶液pH为6.5，向样液中加入119μL分支酶（500U/g以淀粉的干基重），在最适温度60℃反应24h，之后沸水浴加热15min灭酶活；
（5）沉淀干燥：酶解液中加入两倍体积的无水乙醇，进行醇沉，将沉淀物进行冷冻干燥即获得专用改性淀粉；
（6）溶解度和黏度测定：1g淀粉加入纯水配成5%溶液，加热糊化30min，待冷却至室温，离心20min（2500r/min），吸取上清液放置在已经恒重的直径为9cm培养皿中，将培养皿放置在105℃烘至恒重。黏度测定采用GB/T 2794-2013。经过复合酶改性后的淀粉，其溶解度和胶合性能分别是原淀粉10.6倍和3.2倍。

Claims (3)

1.一种复合酶制备专用变性淀粉的方法，其特征在于：将糯米淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉按照6:3:1的重量比混合作为原料，先通过α-淀粉酶初步酶解淀粉链段结构，得到中长链段，灭酶冷却后再加入β-淀粉酶进一步酶解中长淀粉链段，得到不同线性短链段，经灭酶冷却最后加入分支酶，通过分支酶的转糖基作用形成具有高密度短侧链分支结构的专用改性淀粉，经灭酶活性、沉淀、干燥得到专用改性淀粉产品；
具体包括如下步骤：
（1）将糯米淀粉、马铃薯淀粉和玉米淀粉混合作为原料，将淀粉加入纯水混匀，配置成浓度为4%（w/v）淀粉液，调整溶液体系pH为6.9，添加α-淀粉酶进行酶解反应，之后灭酶活性；
（2）酶解液冷却至37℃，调节酶解液的pH至5.2；向酶解液中加入β-淀粉酶，酶解后灭活；
（3）酶解液冷却至60℃，调整酶解液pH为6.5，向酶解液中加入分支酶进行转糖基反应，之后灭酶活性，得到酶解液；
（4）向酶解液中加入无水乙醇进行醇沉，将沉淀物冷冻干燥，即得到专用改性淀粉。
2.根据权利要求1所述的复合酶制备专用变性淀粉的方法，其特征在于：步骤（1）中，称取原料6.0g，加入纯水制成淀粉液，调整溶液体系pH值后，添加17mL浓度为9U/mL的α-淀粉酶在53℃进行酶解反应100min，之后沸水浴15min使酶灭活。
3.根据权利要求1所述的复合酶制备专用变性淀粉的方法，其特征在于：步骤（4）中，酶解液中加入两倍体积的无水乙醇进行醇沉。
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