CN109762074B - 一种等离子体活化水湿热改性天然淀粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种等离子体活化水湿热改性天然淀粉的方法，步骤如下：将去离子水在空气常压等离子体下处理2 min后得到等离子体活化水，然后将天然天然淀粉烘至水分含量为4‑6%，用等离子体活化水调至水分含量为20‑25%，混合均匀放入密闭耐高温不锈钢反应釜中，在室温下平衡水分12 h，然后放入100‑120℃的烘箱中反应12 h，待反应釜自然冷却后，分别用去离子水、无水乙醇洗涤，室温下干燥，研磨，过100目标准筛得到改性淀粉。本发明采用等离子体活化水湿热处理天然天然淀粉，相比传统湿热处理，改变了淀粉的一些结构和性质，这种改性淀粉具有更高的糊化温度和溶解度，从而很好的改善淀粉制品的特性。
Description
技术领域
本发明属于改性淀粉生产技术领域，具体涉及一种等离子体活化水湿热改性天然淀粉的方法。
背景技术
天然淀粉广泛存在于不同植物当中，虽然应该广泛，然而存在着冷水不溶、加热易糊化、粘度高、透明度低、对酶不耐受等缺点，因此天然淀粉的改性一直都是本研究领域的热点。物理改性无污染，改性后淀粉可以直接用于食品行业，是最绿色安全的一类改性方法。湿热处理是改变淀粉的理化性质而不破坏其颗粒结构的一种物理改性方法。其仅使用了水和热能，避免了化学试剂的使用，绿色环保，其改性程度受淀粉组成、来源、直链淀粉与支链淀粉的比例以及淀粉链在天然淀粉颗粒的无定形和结晶域内的排列的影响。目前有研究表明酸改性与湿热改性技术联用处理淀粉有利于抗性淀粉的形成。因此，湿热改性与其他改性技术联用将是淀粉改性领域一个新兴的研究方向。
等离子体技术是近年来新兴的一种非热物理加工方法，它具有绿色环保无污染、能耗低、效能高、处理简单等特点。等离子体活化水（PAW）是指通过在水中或水表面进行等离子体放电而得到的液体。由于等离子体活化水具有良好的均匀性和流动性，且克服了等离子体技术作用不均匀等技术缺陷，所以其在食品生产和安全控制领域得到了大家越来越多的关注。
本发明主要利用湿热处理与等离子体活化水联用技术对淀粉进行改性来得到一种新的改性淀粉，并研究淀粉结构与理化性能。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。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种等离子体活化水湿热改性天然淀粉的方法，该新型物理改性技术能使淀粉改性更充分，且易规模化。
为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种等离子体活化水湿热改性天然淀粉的方法，包括如下步骤：
（1）将去离子水在空气常压等离子体下处理后得到等离子体活化水，备用；
（2）分别称取一定量的天然淀粉，置于50℃鼓风干燥箱中烘至水分含量约4-6%；
（3）向步骤（2）烘干后的淀粉中加入步骤（1）得到的等离子体活化水调至水分含量为20-25%，混合均匀，放入密闭耐高温不锈钢反应釜中，在室温下平衡水分12 h，然后放入100-120℃的烘箱中反应12h；
（4）待反应釜自然冷却后，将淀粉先用去离子水洗涤三次，再用无水乙醇洗涤一次，室温下干燥，研磨，过100目标准筛，得到改性淀粉。
所述步骤（1）中空气常压等离子体射流处理的时间为2 min，功率为750W，高度为24.00mm。
所述步骤（1）中等离子体活化水的pH为2.62。
所述步骤（1）中等离子体活化水的电导率为895.33。
所述步骤（1）中等离子体活化水的氧化还原电位为593.33。
所述步骤（2）中天然淀粉包括但不限于马铃薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉。
本发明以三种不同来源的淀粉为原料（马铃薯、玉米、小麦淀粉），在一定输出功率下制备等离子体活化水然后湿热处理不同淀粉，在等离子体活化水作用下，酸性程度比较高，从而改变淀粉的一些结构和性质，这种淀粉和用去离子水湿热改性的淀粉相比具有较高的糊化温度和溶解度等，改性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，这可以为淀粉的进一步研究提供理论依据，也可以用于淀粉工业中，很好的改善淀粉制品的特性。
本发明与现有的湿热改性技术相比具有如下优点：
(1) 本发明采用的等离子体活化水湿热改性是一种新型的物理改性技术，绿色安全高效；
(2) 本发明所得改性淀粉为细腻的白色粉末，无杂质无异味，可直接用于食品工业。
(3) 与去离子水湿热改性淀粉相比，等离子体活化水湿热改性淀粉结构更有序，且具有较高的糊化温度和溶解度等，可用于改善淀粉制品的特性。
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
本实施例的等离子体活化水湿热改性马铃薯淀粉的方法，包括以下步骤：
（1）将去离子在空气常压等离子体下处理后得到等离子体活化水，备用；空气常压等离子体射流处理的时间为2 min，功率为750W，高度为24.00mm；
（2）分别称取一定量的马铃薯淀粉，置于50℃鼓风干燥箱中烘至水分含量为5%；
（3）用喷壶施加等离子体活化水调至水分含量为25%，混合均匀，放入密闭耐高温不锈钢反应釜中，在室温下平衡水分12 h；然后分别放入100和120℃的烘箱中反应12h；
（4）待反应釜自然冷却后，将淀粉先用去离子水洗涤三次，再用无水乙醇洗涤一次，室温下干燥，研磨，过100目标准筛，得到改性马铃薯淀粉。
对比例1
用去离子水代替实施例1步骤（3）中的等离子体活化水，其他实施方式同实施例1。
测定等离子体活化水湿热改性淀粉和去离子水湿热改性淀粉的溶解度、膨胀度、去卷积红外光谱中1047cm-1和1022cm-1位置处强度比、拉曼光谱中480cm-1的半高峰宽（FWHH）、结晶度及热力学性质（如表1所示）。结果表明，相比去离子水湿热改性，等离子体活化水湿热改性天然马铃薯淀粉长程有序性和短程有序性均变高，溶解度升高，膨胀度降低，糊化焓升高。这是因为等离子体活化水中酸性成分对淀粉无定形区域具有破坏作用，解离的短链淀粉形成了新的双螺旋结构。
表1 等离子体活化水湿热处理对马铃薯淀粉的影响
注：DW-100:在100℃下用去离子水处理；DW-120:在120℃下用去离子水处理；PAW-100:在100℃下用等离子体活化水处理；PAW-120:在120℃下用等离子体活化水处理。
实施例2
本实施例的等离子体活化水湿热改性小麦淀粉的方法，包括以下步骤：
（1）将去离子水在空气常压等离子体下处理后得到等离子体活化水，备用；空气常压等离子体射流处理的时间为2 min，功率为750W，高度为24.00mm；
（2）分别称取一定量的小麦淀粉，置于50℃鼓风干燥箱中烘至水分含量为4%；
（3）用喷壶施加等离子体活化水调至水分含量为25%，混合均匀，放入密闭耐高温不锈钢反应釜中，在室温下平衡水分12 h，然后分别放入100和120℃的烘箱中反应12h；
（4）待反应釜自然冷却后，将淀粉先用去离子水洗涤三次，再用无水乙醇洗涤一次，室温下干燥，研磨，过100目标准筛，得到改性小麦淀粉。
对比例2
用去离子水代替实施例2步骤（3）中的等离子体活化水，其他实施方式同实施例2。
测定等离子体活化水湿热改性的淀粉和用去离子水湿热改性的淀粉的溶解度、膨胀度、去卷积红外光谱中1047cm-1和1022cm-1位置处强度比、拉曼光谱中480cm-1的半高峰宽（FWHH）、结晶度及热力学性质（如表2所示）。结果表明，相比去离子水湿热改性，等离子体活化水湿热改性天然小麦淀粉长程有序性和短程有序性也均变高，糊化焓升高，这是也是因为等离子体活化水中酸性成分对淀粉无定形区域的破坏导致的。
表2等离子体活化水湿热处理对小麦淀粉的影响
注：DW-100:在100℃下用去离子水处理；DW-120:在120℃下用去离子水处理；PAW-100:在100℃下用等离子体活化水处理；PAW-120:在120℃下用等离子体活化水处理。
实施例3
本实施例的等离子体活化水湿热改性玉米淀粉的方法，包括以下步骤：
（1）将去离子水在空气常压等离子体下处理后得到等离子体活化水，备用；空气常压等离子体射流处理的时间为2 min，功率为750W，高度为24.00mm；
（2）分别称取一定量的玉米淀粉，置于50℃鼓风干燥箱中烘至水分含量为6%；
（3）用喷壶施加等离子体活化水调至水分含量为20%，混合均匀，放入密闭耐高温不锈钢反应釜中，在室温下平衡水分12 h，然后分别放入120℃的烘箱中反应12h；
（4）待反应釜自然冷却后，将淀粉先用去离子水洗涤三次，再用无水乙醇洗涤一次，室温下干燥，研磨，过100目标准筛，得到改性玉米淀粉。
对比例3
用去离子水代替实施例3步骤（3）中的等离子体活化水，其他实施方式同实施例3。
测定等离子体活化水湿热改性的淀粉和用去离子水湿热改性的淀粉的溶解度、膨胀度、去卷积红外光谱中1047cm-1和1022cm-1位置处强度比、拉曼光谱中480cm-1的半高峰宽（FWHH）、结晶度及热力学性质（如表3所示）。结果表明，相比去离子水湿热改性，等离子体活化水湿热改性天然玉米淀粉长程有序性和短程有序性均变高，溶解度升高，膨胀度降低，糊化焓升高。这是因为等离子体活化水中酸性成分对淀粉无定形区域具有破坏作用，解离的短链淀粉形成了新的双螺旋结构。
表3等离子体活化水湿热处理对玉米淀粉的影响
注： DW-120:在120℃下用去离子水处理； PAW-120:在120℃下用等离子体活化水处理。
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 (6)
1.一种等离子体活化水湿热改性天然淀粉的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将去离子水在空气常压等离子体下处理后得到等离子体活化水，备用；
（2）称取一定量的天然淀粉，置于50℃鼓风干燥箱中烘至水分含量为4-6%；
（3）向步骤（2）烘干后的淀粉中加入步骤（1）得到的等离子体活化水调至水分含量为20-25%，混合均匀，放入密闭耐高温不锈钢反应釜中，在室温下平衡水分12 h，然后放入100-120℃的烘箱中反应12h；
（4）待反应釜自然冷却后，将淀粉先用去离子水洗涤三次，再用无水乙醇洗涤一次，室温下干燥，研磨，过100目标准筛，得到改性淀粉。
2.根据权利要求1所述的等离子体活化水湿热改性天然淀粉的方法，其特征在于：所述步骤（1）中空气常压等离子体射流处理的时间为2 min，功率为750W，高度为24.00mm。
3.根据权利要求1所述的等离子体活化水湿热改性天然淀粉的方法，其特征在于：所述步骤（1）中等离子体活化水的pH为2.62。
4.根据权利要求1所述的等离子体活化水湿热改性天然淀粉的方法，其特征在于：所述步骤（1）中等离子体活化水的电导率为895.33。
5.根据权利要求1所述的等离子体活化水湿热改性天然淀粉的方法，其特征在于：所述步骤（1）中等离子体活化水的氧化还原电位为593.33。
6.根据权利要求1所述的等离子体活化水湿热改性天然淀粉的方法，其特征在于：所述步骤（2）中天然淀粉包括但不限于马铃薯淀粉、玉米淀粉或小麦淀粉。
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