CN108948217B - 一种空气常压等离子体射流改性不同直链淀粉含量玉米淀粉的方法 - Google Patents

一种空气常压等离子体射流改性不同直链淀粉含量玉米淀粉的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空气常压等离子体射流改性不同直链淀粉含量玉米淀粉的方法。该方法是将蜡质玉米淀粉，普通玉米淀粉和高直链玉米淀粉分别配置成质量浓度为5‑15%的淀粉乳液，直接用空气常压等离子体射流装置处理1‑7 min，然后离心获得沉淀，无水乙醇洗涤3次，真空冷冻干燥获得改性淀粉。本发明运用空气常压等离子体射流技术对三种玉米淀粉乳液进行处理，在玉米淀粉中引入一些含氧极性基团，提高淀粉的亲水性，主要表现在水键合能力和水膨胀体积的增加，这进一步提高三种玉米淀粉的实际应用性能。本发明还可以为以后研究此方向的学者提供淀粉改性的新方向，为淀粉研究领域提供更多的理论支撑。本发明生产的改性淀粉还可以更好的应用到方便食品中。

Description

一种空气常压等离子体射流改性不同直链淀粉含量玉米淀粉 的方法
技术领域
本发明属于改性淀粉生产技术领域，具体涉及一种空气常压等离子体射流改性不同直链淀粉含量玉米淀粉的方法。
背景技术
近年来，运用等离子体设备改性淀粉是一种新兴的环境友好型物理改性技术，在淀粉方面的改性应用备受研究者的关注。淀粉本身来源广泛，产量高，但是淀粉本身存在很多应用缺陷，如冷水不容，高粘度，低透明度，对酶耐受等，因此，淀粉的改性一直都是淀粉研究领域的大方向，改性后的淀粉具有更改的应用性能，可以用于多种食品和非食品行业。等离子体改性是近年来新兴的一种非热物理加工方法，具有绿色环保无污染，能耗低，效能高，处理简单，目前已成为淀粉改性领域的研究热点。
目前，本领域的研究者们大多采用的是干法处理来完成等离子体对淀粉的改性，也就是直接用等离子体设备处理淀粉粉末，我们发现干法处理很容易获得改性淀粉，且该法工艺简便，反应机理也很明确。但是在实际操作中，该方法却存在处理不均匀的现象，并且干法处理产量不高，这就表明，等离子体改性淀粉方法还需要进一步改进。
空气常压等离子体技术是在常压条件下，利用高频高压电流将空气中部分原子或者原子团电离生成正负离子组成的电中性离子化气体物质，这些活性基团会使被处理物质发生多种物理，化学变化，例如表面蚀刻作用，内部解聚或者形成交联层等，来达到改性淀粉的目的。且等离子体处理还可以用于食品杀菌和灭酶，提高种子发芽率，降低大米的烹饪时间，提高淀粉薄膜韧性能。
不同直链淀粉含量的玉米淀粉是指，低直链淀粉含量(0%)的蜡质玉米淀粉，普通直链淀粉含量(23-25%)的玉米淀粉和高直链淀粉含量(63-67%)的玉米淀粉。我国玉米种植面积达34950千公顷(约5.24 亿亩)，在农作物种植中排行第三，年总产量20900万吨。玉米淀粉来源广泛，且应用广泛。玉米淀粉可作为原料用于生产淀粉糖和味精等；也可以直接用于粉条、凉粉等方面，还可以用于造纸，医药和化妆品等行业。但为了提高淀粉的应用性能，需要进一步研究更加合理有效的淀粉改性方法。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种空气常压等离子体射流改性不同直链淀粉含量玉米淀粉的方法，利用等离子体喷枪射流直接处理淀粉乳，这就有效地避免了干法处理的不均匀性，并且空气常压等离子体很好的降低反应能耗，采用该方法处理三种玉米淀粉乳液可以获得足够量的样品，且相对于一般的干法处理，改性更均匀。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种空气常压等离子体射流改性不同直链淀粉含量玉米淀粉的方法，包括如下步骤：
（1）用直链淀粉含量0-67%的玉米淀粉悬浮液涡旋混合10 min，然后迅速用空气常压等离子体射流处理；
（2）空气常压等离子体射流处理后，离心获取沉淀；
（3）取沉淀，用无水乙醇洗涤3次，离心除水；
（4）获取沉淀，-50℃真空冷冻干燥1.5 h，研磨，过100目标准筛，得改性玉米淀粉。
所述步骤（1）中玉米淀粉悬浮液的质量浓度为5%。
所述步骤（1）中空气常压等离子体射流处理的时间为1-7 min，功率为750 W，高度为14.13 mm。
所述步骤（2）和步骤（3）中离心的转速为3000 rpm，离心时间为10 min。
本发明以三种不同直链淀粉含量的玉米淀粉为原料，在一定输出功率下用空气常压等离子射流喷射处理玉米淀粉乳液，等离子体处理作用下，主要从三个方面改变淀粉的性能，等离子体蚀刻作用，这是等离子体射流对淀粉改性的一种表面作用，主要导致淀粉颗粒表面不同程度的蚀刻，裂缝，破碎，使淀粉更易吸水，糊化温度降低，提高淀粉水溶性，吸水膨胀性等；等离子体解聚作用，等离子体处理中产生的活性基团会导致淀粉的直链和支链侧链不同程度的断裂，主要影响淀粉的支链部分，改变淀粉的结构特性，进而改变淀粉热稳定性等；等离子体交联作用，在一定程度处理作用下，出现淀粉链之间的交联作用。等离子体改性不同直链淀粉含量玉米淀粉会使淀粉获得一些新的物理性能，比如具有较高的水键合能力，吸水膨胀体积等，且更易糊化，可以用于一些速食食品中，如速煮水饺，速煮面等。
具体操作是将选取三种玉米淀粉直接加蒸馏水配置成质量浓度为5-15%的淀粉乳液，涡旋混合10 min获得均匀悬浮液，然后迅速用空气常压等离子体射流喷射，处理1-7min，功率750 W，高度14.13 mm；最后离心获得沉淀，无水乙醇离心洗涤3次，真空冷冻干燥，研磨，过筛，得到等离子体改性玉米淀粉。
本发明制备的改性玉米淀粉为细腻的白色粉末，无杂质无异味，可直接用于食品加工过程中。
上述涡旋、抽滤、离心等都是当前食品加工领域中的通用技术。
本发明与现有的技术相比具有如下优点：
(1) 本发明采用的常压空气等离子体射流是一种新型的非热物理加工技术；(2)本发明中采用的常压空气等离子体射流来处理不同直链淀粉含量玉米淀粉；(3) 本发明中采用常压空气等离子体射流来处理淀粉乳液；（4）本发明运用空气常压等离子体射流技术对三种玉米淀粉乳液进行处理，在玉米淀粉中引入一些含氧极性基团，提高淀粉的亲水性，主要表现在水键合能力和水膨胀体积的增加，这进一步提高三种玉米淀粉的实际应用性能。本发明还可以为以后研究者此方向的学者提供淀粉改性的新方向，为淀粉研究领域提供更多的理论支撑。本发明生产的改性淀粉还可以更好的应用到方便食品中。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
本实施例的空气常压等离子体射流改性不同直链淀粉含量玉米淀粉的方法，包括以下步骤：
（1）取质量浓度为5%的蜡质玉米淀粉为原料，直链含量0%，涡旋混合10 min，然后迅速用空气常压等离子体射流喷射，处理1、3、5和7 min，功率750 W，高度14.13 mm；
（2）处理后，3000 rpm离心10 min，获取沉淀；
（3）取沉淀，用无水乙醇离心除水，3000 rpm，10 min，洗涤3次；
（4）获得沉淀，-50℃真空冷冻干燥1.5 h，研磨，过100目标准筛，获得改性蜡质玉米淀粉。
测得常压空气等离子体射流处理蜡质玉米淀粉后，样品的结构特性降低，水键合能力和水膨胀体积增加，糊化特性降低，且该方法，对蜡质玉米淀粉的影响程度与处理的时间呈正相关。
表1 不同的常压等离子体射流处理时间对蜡质玉米淀粉的影响
Figure 430004DEST_PATH_IMAGE001
实施例2
本实施例的空气常压等离子体射流改性不同直链淀粉含量玉米淀粉的方法，包括以下步骤：
（1）取质量浓度5%的普通玉米淀粉为原料，直链含量23-25%，涡旋混合10 min，然后迅速用空气常压等离子体射流喷射，处理1、3、5和7 min，功率750 W，高度14.13 mm；
（2）处理后，3000 rpm离心10 min，获取沉淀；
（3）取沉淀，用无水乙醇离心除水，3000 rpm，10 min，洗涤3次；
（4）获得沉淀，-50℃真空冷冻干燥1.5 h，研磨，过100目标准筛，获得改性普通玉米淀粉。
（5）测得常压空气等离子体射流处理普通玉米淀粉后，样品的结构特性降低，水键合能力和水膨胀体积增加，糊化特性降低，且该方法，对普通玉米淀粉的影响程度与处理的时间呈正相关。
表2 不同的常压等离子体射流处理时间对普通玉米淀粉的影响
Figure 176506DEST_PATH_IMAGE003
实施例3
本实施例的空气常压等离子体射流改性不同直链淀粉含量玉米淀粉的方法，包括以下步骤：
（1）取质量浓度5%的高直链玉米淀粉为原料，直链含量63-67%，涡旋混合10 min，然后迅速用空气常压等离子体射流喷射，处理1、3、5和7 min，功率750 W，高度14.13 mm；
（2）处理后，3000 rpm离心10 min，获取沉淀；
（3）取沉淀，用无水乙醇离心除水，3000 rpm，10 min，洗涤3次；
（4）获得沉淀，-50℃真空冷冻干燥1.5 h，研磨，过100目标准筛，获得改性高直链玉米淀粉。
测得常压空气等离子体射流处理高直链玉米淀粉后，样品的结构特性降低，水键合能力和水膨胀体积增加，糊化特性降低，且该方法，对高直链玉米淀粉的影响程度与处理的时间呈正相关。
表3 不同的常压等离子体射流处理时间对高直链玉米淀粉的影响
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。
实施例4
本实施例的空气常压等离子体射流改性不同浓度普通玉米淀粉的方法，包括以下步骤：
（1）取质量浓度为5%、10%和15%的普通玉米淀粉为原料，直链含量23-25%，涡旋混合10 min，然后迅速用空气常压等离子体射流喷射，处理5 min，功率750 W，高度14.13 mm；
（2）处理后，3000 rpm离心10 min，获取沉淀；
（3）取沉淀，用无水乙醇离心除水，3000 rpm，10 min，洗涤3次；
（4）获得沉淀，-50℃真空冷冻干燥1.5 h，研磨，过100目标准筛，获得改性高直链玉米淀粉。
测得常压空气等离子体射流处理不同浓度普通玉米淀粉后，样品的结构特性降低，水键合能力和水膨胀体积增加，糊化特性降低，但是这种改变程度和处理普通玉米淀粉的浓度变化无关。
表4 常压等离子体射流处理对不同浓度普通玉米淀粉的影响
Figure 549718DEST_PATH_IMAGE006
。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种空气常压等离子体射流改性玉米淀粉的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）用直链淀粉含量为0%的蜡质玉米淀粉配置成5-15%的淀粉悬浮液，涡旋混合10min，然后迅速用空气常压等离子体射流处理1-7 min；
（2）空气常压等离子体射流处理后，离心获取沉淀；
（3）取沉淀，用无水乙醇洗涤3次，离心除水；
（4）获取沉淀，-50℃真空冷冻干燥1.5 h，研磨，过100目标准筛，得改性玉米淀粉；
所述步骤（1）中空气常压等离子体射流处理的时间为1-7 min，功率为750 W，高度为14.13 mm。
2.根据权利要求1所述的空气常压等离子体射流改性玉米淀粉的方法，其特征在于：所述步骤（2）和步骤（3）中离心的转速为3000 rpm，离心时间为10 min。
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