CN110770258B - 稳定蜡质淀粉及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及稳定蜡质淀粉及其使用方法。本发明的一个方面是基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉，其支链淀粉含量为90‑100％；沉降体积为10‑50mL/g；其中基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分具有不超过48.5％的中等长度支链，其链长为13‑24(通过如本文所述的谷谷法测得)，并且淀粉没有预凝胶化。还描述了在食品中使用该淀粉材料的方法。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年12月15日提交的美国临时专利申请第62/434921号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
发明背景
技术领域
本发明总体上涉及淀粉产品。更具体地，本发明涉及稳定蜡质淀粉及其相关方法，包括使用方法。
技术背景
与非蜡质淀粉中含有支链淀粉和直链淀粉的混合物不同，蜡质淀粉是支链淀粉形式的多糖含量百分比较高的淀粉。蜡质淀粉可以使多种食品具有许多理想的特性。例如，蜡质淀粉如蜡质玉米淀粉和蜡质木薯淀粉可以使食品具有所需的质地和厚度，例如焙烤食品馅(如馅饼的水果馅料)、面糊、面包、酱汁(如芝士酱)和肉汁。蜡质淀粉通常比相应的非蜡质淀粉产生更高的粘度。
然而，天然淀粉通常不能承受食品加工过程中遇到的极端条件，例如高温和高剪切应力。此外，天然蜡质淀粉通常不能在长期保存后保持理想的质地和流变稳定性，尤其是在冷藏和/或冻融条件下。生产具有理想稳定性的食品用淀粉，通常需要通过化学改性生成羟丙基淀粉或乙酰化淀粉。但是化学改性需要额外的工艺步骤和成本，更重要的是，消费者可能不喜欢这种做法。
发明内容
本发明的一个方面是基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉，其支链淀粉含量为90-100％，沉降体积为10-50mL/g；其中基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分具有不超过48.5％的中等长度支链，其链长为13-24(即支链的聚合度)，通过谷谷法(如本文所述)测得，并且淀粉没有预凝胶化。例如，在某些实施例中，基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分具有不超过48.0％的中等长度支链，其链长为13-24，通过谷谷法测得。在某些实施例中，基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分具有46.0％-48.5％、46.5％-48.5％、47.0％-48.5％、46.0％-48.0％、46.5％-48.0％或47.0％-48.0％的中等长度支链，其链长为13-24，通过谷谷法测得。
本发明的另一方面是如本文中另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉，其支链淀粉含量为90-100％；沉降体积为10-50mL/g；其中基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分具有至少28.0％的短支链，其链长为6-12，通过谷谷法(如本文所述)测得，并且淀粉没有预凝胶化。例如，在某些实施例中，基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分具有至少28.5％的短支链，其链长为6-12，通过谷谷法测得。在某些实施例中，基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分具有28.0％-31.0％、28.0％-30.5％、28.0％-30.0％、28.5％-31.0％、28.5％-30.5％或28.5％-30.0％的短支链，其链长为6-12，通过谷谷法测得。
本发明的另一方面是如本文中另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉，其支链淀粉含量为90-100％；沉降体积为10-50mL/g；其中通过谷谷法测得的比值(DP13-24-DP6-12)/(DP13-24+DP6-12)不超过25.5％，其中DP13-24是基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分中链长为13-24的中等长度支链的量，DP6-12是基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分中链长为6-12的短支链的量(二者都如本文所述测得)，并且淀粉没有预凝胶化。例如，在某些实施例中，通过谷谷法测得的比值(DP13-24-DP6-12)/(DP13-24+DP6-12)不超过25.0％，甚至不超过24.5％。在某些实施例中，通过谷谷法测得的比值(DP13-24-DP6-12)/(DP13-24+DP6-12)为22.0％-25.5％、22.0％-25.0％、22.0％-24.5％、22.5％-25.5％、22.5％-25.0％、22.5％-24.5％、23.0％-25.5％、23.0％-25.0％或23.0％-24.5％。
本发明的另一方面是基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉，其支链淀粉含量为90-100％；沉降体积为10-50mL/g；其中基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分具有不超过54.5％的中等长度支链，其链长为13-24(即支链的聚合度)，通过降至基线法(如本文所述)测得，并且淀粉没有预凝胶化。例如，在某些实施例中，基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分具有不超过54.0％的中等长度支链，其链长为13-24，通过降至基线法测得。在某些实施例中，基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分具有52.0％-54.5％、52.5％-54.5％、53.0％-54.5％、52.0％-54.0％、52.5％-54.0％或53.0％-54.0％的中等长度支链，其链长为13-24，通过降至基线法测得。
本发明的另一方面是如本文中另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉，其支链淀粉含量为90-100％；沉降体积为10-50mL/g；其中基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分具有至少30.5％的短支链，其链长为6-12，通过降至基线法(如本文所述)测得，并且淀粉没有预凝胶化。例如，在某些实施例中，基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分具有至少31.0％的短支链，其链长为6-12，通过降至基线法测得。在某些实施例中，基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分具有30.5％-33.5％、30.5％-33.0％、30.5％-32.5％、31.0％-33.5％、31.0％-33.0％或31.0-32.5％的短支链，其链长为6-12，通过降至基线法测得。
本发明的另一方面是如本文中另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉，其支链淀粉含量为90-100％；沉降体积为10-50mL/g；其中通过降至基线法测得的比值(DP13-24-DP6-12)/(DP13-24+DP6-12)不超过28.0％，其中DP13-24是基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分中链长为13-24的中等长度支链的量，DP6-12是基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分中链长为6-12的短支链的量(二者都如本文所述测得)，并且淀粉没有预凝胶化。例如，在某些实施例中，通过降至基线法测得的比值(DP13-24-DP6-12)/(DP13-24+DP6-12)不超过27.5％，甚至不超过27.0％。在某些实施例中，通过降至基线法测得的比值(DP13-24-DP6-12)/(DP13-24+DP6-12)为24.5％-28.0％、24.5％-27.5％、24.5％-27.0％、25.0％-28.0％、25.0％-27.5％、25.0％-27.0％、25.5％-28.0％、25.5％-27.5％、25.5％-27.0％。
本发明的另一方面是稳定蜡质木薯淀粉，其支链淀粉含量为90-100％；沉降体积为10-50mL/g；其中稳定蜡质木薯淀粉的支链淀粉部分中，链长为13-24的中等长度支链比天然蜡质大米淀粉多得多，但是链长为13-24的中等长度支链比天然蜡质玉米淀粉少得多，并且淀粉没有预凝胶化。例如，在某些实施例中，稳定蜡质木薯淀粉的支链淀粉部分的DP13-24值比天然蜡质大米淀粉的DP13-24值大至少2个百分点、或至少3个百分点、甚或至少4个百分点。在某些实施例中，稳定蜡质木薯淀粉的支链淀粉部分的DP13-24值比天然蜡质玉米淀粉的DP13-24值低至少2个百分点、甚或至少3个百分点。在某些所述实施例中，支链长度通过谷谷法测得。在其他所述实施例中，支链长度通过降至基线法测得。
附图说明
图1是通过谷谷法测得的本发明的示例性淀粉与常规淀粉DP13-24分数的比较图。
图2是通过谷谷法测得的本发明的示例性淀粉与常规淀粉比值(DP13-24-DP6-12)/(DP13-24+DP6-12)的比较图。
图3是示例中描述的实验中使用的不透明度标准照片。
图4是示例中进行的脱水收缩实验的示意图。
图5是示例中描述的实验中使用的一组粒度标准照片。
图6-8是一组条形图，示出了在示例中描述的冻融实验的时间进程内不透明度、脱水收缩和粒度的平均值。
图9是在示例中描述的实验中三次冻融循环后硬度变化与谷谷法测得的比值(DP13-24-DP6-12)/(DP13-24+DP6-12)的关系图。
具体实施方式
本发明人已经确定，具有这种特性(以及在一些实施例中，本文所述的其他特性)的淀粉特别实用，因其受到抑制并具有所需的稳定性特性，同时又不需要被标记为“改性”淀粉。例如，本发明的淀粉可以提供理想的冻融稳定性、理想的冷藏稳定性和/或理想的储存稳定性。
本领域普通技术人员将理解，各种天然淀粉中的两种主要淀粉多糖组分的相对量不同，即直链淀粉(线性a-(1,4)糖苷键连接)和支链淀粉(除以α-1,4-糖苷键相连外，还以α-1,6-糖苷键相连)。所谓的“蜡质”淀粉具有至少90％的支链淀粉(即直链淀粉和支链淀粉总量的90％)。典型的非蜡质淀粉的支链淀粉含量为70-85％。在某些实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉含量为95-100％。在其他实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉含量为至少99％或至少99.9％。高支链淀粉含量使蜡质淀粉具有与非蜡质淀粉不同的性质，例如更高的粘度、能够形成更长更粘的浆体、更高的抗凝性。
在本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的某些实施例中，稳定蜡质淀粉是蜡质木薯淀粉。在本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的其他实施例中，稳定蜡质淀粉是蜡质玉米淀粉。在本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的某些实施例中，稳定蜡质淀粉是蜡质小麦淀粉。本领域普通技术人员将能够区分不同的淀粉来源，例如，通过显微镜和与标准的比较。本领域普通技术人员可以例如在显微镜下观察淀粉材料，可选地，用碘化物染色，并通过观察到的颗粒的大小和形状来确定淀粉的类型。如本领域普通技术人员将会理解的，具有不同来源的不同类型的淀粉可以具有不同的质地和流变性质，因此适合不同的食品应用。
本发明基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉可以具有10-50mL/g范围内的各种沉降体积。例如，在某些实施例中，本文另外公开的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉具有15-40mL/g的沉降体积。在其他实施例中，本文另外公开的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉具有18-35mL/g的沉降体积。在多个其他实施例中，本文另外公开的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉具有10-40mL/g、10-35mL/g、15-50mL/g、15-35mL/g、18-50mL/g、18-40mL/g的沉降体积。在其他实施例中，本文另外公开的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉具有10-45mL/g、10-30mL/g、10-25mL/g、10-20mL/g、15-45mL/g、15-30mL/g、15-25mL/g、15-20mL/g、20-50mL/g、20-45mL/g、20-40mL/g、20-35mL/g、20-30mL/g、20-25mL/g、25-50mL/g、25-45mL/g、25-40mL/g、25-35mL/g、25-30mL/g、30-50mL/g、30-45mL/g、30-40mL/g、30-35mL/g、35-50mL/g、35-45mL/g、35-40mL/g或40-50mL/g的沉降体积。本领域普通技术人员将理解，沉降体积是淀粉抑制程度的量度，并且会根据本文所述基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的特定最终用途选择适合范围内的沉降体积。
如本文所使用的，沉降体积是100g(即包括淀粉的总量)盐缓冲溶液中1g熟淀粉(干基)所占的体积。该值在本领域中也被称为“膨胀体积”。如本文所使用的，“盐缓冲溶液”是指根据以下步骤制备的溶液：
(a)使用顶加载天平，称量出20g氯化钠，放入装有搅拌棒的2L容量瓶中；
(b)向其中加入RVA pH 6.5缓冲液(购自Ricca化学公司)，使容量瓶至少半满；
(c)搅拌混合直至氯化钠溶解；
(d)添加更多的RVA pH 6.5缓冲液至最终体积为2L；
本文所述的沉降体积是这样确定的：首先将含有浆液的容器悬浮在95℃水浴中，用玻璃棒或金属抹刀搅拌6分钟，然后盖上容器，让浆体在95℃下再保持20分钟，从而在盐缓冲溶液中以5％的固体量烹制淀粉。将容器从水浴中取出，放在工作台上冷却。通过加水(以取代蒸发的水)将所得浆体恢复到初始重量，并充分混合。称20.0g浆体(含有1.0g淀粉)，放入含有盐缓冲溶液的100mL量筒中，使用缓冲液使量筒中混合物的总重量达到100g。量筒静置24小时。淀粉沉淀物所占的体积(即在圆筒中读取的体积)是1g淀粉的沉降体积，单位是mL/g。
本发明人已经确定，基于玉米、小麦或木薯的具有特定支链长度分布的稳定蜡质淀粉可以提供特别理想的特性。因此，在本发明的基于玉米、小麦或木薯的某些稳定蜡质淀粉中，支链淀粉部分具有少于48.5％的链长为13-24的中等长度支链，和/或至少28％的链长为6-12的短支链，和/或比值(DP13-24-DP6-12)/(DP13-24+DP6-12)小于25.5％，所有这些均通过本文所述的谷谷法测得。
本发明人还确定，基于玉米、小麦或木薯的具有特定支链长度分布的稳定蜡质淀粉可以提供特别理想的特性。因此，在本发明的基于玉米、小麦或木薯的某些稳定蜡质淀粉中，支链淀粉部分具有少于54.5％的链长为13-24的中等长度支链，和/或至少30.5％的链长为6-12的短支链，和/或比值(DP13-24-DP6-12)/(DP13-24+DP6-12)小于28.0％，所有这些均通过本文所述的降至基线法测得。
本发明人还确定，基于木薯的具有特定支链长度分布的稳定蜡质淀粉可以提供特别理想的特性。因此，在本发明的某些稳定蜡质木薯淀粉中，支链淀粉部分中链长为13-24的中等长度支链比天然蜡质大米淀粉多得多，但是链长为13-24的中等长度支链比天然蜡质玉米淀粉少得多。如本文所使用的，“天然蜡质玉米淀粉”是源自蜡质玉米植株胚乳的淀粉，其不含隐性su2等位基因，如美国专利第5954883号所述，该专利全文通过引用并入本文。如本文所使用的，天然蜡质大米淀粉是来自蜡质水稻品种的天然蜡质大米淀粉，例如台中蜡质1号、台中蜡质70号、塔奇默基(Tachimemochi)和台农秈蜡质2号。在某些实施例中，本发明的稳定蜡质木薯淀粉的DP13-24值比天然蜡质大米淀粉的DP13-24值大至少2个百分点、或至少3个百分点、甚或至少4个百分点。在某些实施例中，本发明的稳定蜡质木薯淀粉的DP13-24值比天然蜡质玉米淀粉的DP13-24值低至少2个百分点、甚或至少3个百分点。将本发明的稳定蜡质木薯淀粉的DP13-24值与对比蜡质大米和玉米淀粉的DP13-24值进行比较，是用于确定某些所需淀粉的替代方法。值得注意的是，在进行比较时，可以控制某些测量伪影。在某些所述实施例中，链长由本文描述的谷谷法确定。在其他所述实施例中，链长由本文描述的降至基线法确定。
这种淀粉在烹制或凝胶化时可以具有非粘性、平滑的质地，并且即使在冷藏和/或冻融条件下，也可以表现出对加工条件(例如热、剪切和/或极端的酸碱度)的耐受性以及在期望的保存期内的流变和质地稳定性。
在谷谷法中，支链淀粉部分的支链长度是通过首先用异淀粉酶(EC 3.2.1.68，假单胞菌属，对牡蛎糖原的异淀粉酶活性为240U/mg，对还原麦芽七糖的α淀粉酶活性小于0.001U/mg，对麦芽糖的麦芽糖酶活性小于0.001U/mg，对线性α-1,4-麦芽糖糊精的外α-葡聚糖酶活性小于0.00001U/mg)在pH 4.0和45℃的条件下彻底脱支支链淀粉16小时来测量的。脱支时使用新鲜(即在4℃下储存不超过5天)的100mM pH 4.0醋酸液。异淀粉酶可以从Megazyme(爱尔兰威克洛)公司购买。具体地，脱支按如下步骤进行：
1.称10mg蜡质淀粉，放入玻璃试管(Fisher，#14-962-26G)底部，加入3mL的Milli-Q水，盖上试管，准备两份样本；
2.加热试管1小时，使样本在沸水中间歇旋转；
3.将试管冷却至室温，加入2mL的pH 4.0醋酸盐缓冲液，混合均匀；
4.在每个试管中加入10μL异淀粉酶(5U)和星形搅拌棒，混合均匀并加盖；
5.将样本在45℃加热块中以连续搅拌的方式培育至少16小时；
6.将样本在100℃加热30分钟，使酶失活；
7.将样本冷却至40℃，通过0.45μm有机相尼龙针式滤器过滤至自动采样瓶。
脱支蜡质淀粉在Dionex ICS-3000(加利福利亚州桑尼维尔市Dionex公司)上通过HPAE-PAD(高效阴离子交换色谱法和脉冲安培检测法)进行表征。Dionex CarboPac PA1分析柱(4x250mm)与CarboPac PA2保护柱(4x50mm)一起使用。用于分离的洗脱液是150mMNaOH(洗脱液A)和含500mM NaOAc的150mM NaOH(洗脱液B)，在脱气的18MΩ·cm水中制备，然后通过0.2μm膜滤器过滤。分离的梯度程序如下：0-5分钟60％A，5-20分钟60％-40％A，20-50分钟40％-20％A，50-55分钟20％A。如本领域普通技术人员将理解的，“60％A”表示60％洗脱液A和40％洗脱液B的洗脱液混合物。样本溶液的进样体积为10μL。每一步都在30℃下以1.2mL/min的流速进行。工作电极是金，参比电极是银/氯化银。波形是“金标准PAD”。柱的平衡和再生如下：系统在进样前用100％A平衡30分钟，然后用60％A平衡至少30分钟。每五次进样，柱用100％A再生30分钟，然后用60％A平衡30分钟，然后用5ppm DP1-7混合标准溶液检查滞留时间。聚合度为1-7的糖类标准品可以从例如西格玛奥德里奇公司(SigmaAldrich)购买。
为了分析谷谷分析方法中的数据，峰面积是通过谷谷法对峰进行积分来计算的。链长分布表示为DP6至DP53之间总峰面积的百分比，检测器响应随DP的变化忽略不计。DP6和DP12之间的链长分布概括为“DP6-12”；DP13和DP24之间的链长分布概括为“DP13-24”。三次平行测定的DP6-12和DP13-24的％RSD应低于2％。
为了分析降至基线分析方法中的数据，将淀粉样本(20mg，干基)与10mL醋酸盐缓冲液(0.01M，pH4)混合，然后在沸水浴中煮1小时。冷却至50℃后，加入20μL异淀粉酶(爱尔兰威克洛Megazyme公司)将凝胶化淀粉脱支。可以连夜对淀粉进行脱支(≥12小时)，之后通过在沸水浴中加热样本30分钟使酶失活。冷却至室温后，将1-1.5mL样本通过45μm过滤器，然后注入HPAEC的AS-DV自动进样器(加利福利亚州桑尼维尔市Dionex公司的Dionex ICS-3000)，该进样器配有脉冲安培检测器和CarboPacTM PA1分析柱。样本通过以下梯度程序洗脱：0分钟40％洗脱液B，2分钟50％，10分钟60％，40分钟80％；其中洗脱液A为100mM氢氧化钠水溶液，洗脱液B为含500mM乙酸钠的150mM氢氧化钠水溶液。在整个测量过程中，流速和分离温度分别保持在1mL/min和25℃。峰是根据ChromeleonTM6.8(马萨诸塞州沃尔瑟姆赛默飞世尔科技公司)自动创建的基线进行积分的。每个可检测DP的相对面积百分比是指色谱图中每个峰的面积占所有峰的总面积的百分比，由ChromeleonTM计算得出。同上，链长分布表示为DP6至DP53之间总峰面积的百分比，检测器响应随DP的变化忽略不计。DP6和DP12之间的链长分布概括为“DP6-12”；DP13和DP24之间的链长分布概括为“DP13-24”。使用密苏里州圣路易斯西格玛奥德里奇公司的标准对峰进行识别。
本领域普通技术人员将理解，用于制造基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的蜡质淀粉原料的支链淀粉部分的支链长度分布可以基本上反映在基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分的支链长度分布中。在制备本文所述基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的各种方法中，工艺条件不会显著改变支链淀粉部分的支链长度分布。在某些实施例中，例如，当使用某些蜡质木薯淀粉作为原料时，蜡质淀粉原料将具有如上所述的期望的中等长度支链分布。然而，在其他实施例中，例如，当使用某些蜡质玉米或蜡质小麦淀粉作为原料时，可以处理蜡质淀粉原料以减少链长为13-24的中等长度支链的相对量和/或增加链长为6-12的短支链的相对量。这种处理可以例如使用酶法来进行。
本文所述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉可以具有相对较浅的颜色。例如，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的某些实施例颜色相对较浅，即黄色指数不超过10，例如在3-10或5-10的范围内。在某些期望的实施例中，本文描述的淀粉颜色特别浅，即黄色指数小于8(例如3-8或5-8)。黄度指数通过ASTM E313测定。
值得注意的是，本文所述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉可以在没有许多用于制备常规改性和/或稳定淀粉的常规化学改性剂的情况下制备。因此，在某些期望的实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉可以被标记为所谓的“清洁标签”淀粉。例如，在某些实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉没有羟丙基化。在某些实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉没有乙酰化。在某些实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉没有羧甲基化。在某些实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉没有羟乙基化。在某些实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉没有磷酸化。在某些实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉没有琥珀酰化(例如，没有辛烯基琥珀酰化)。在某些实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉不是阳离子或两性离子的。
类似地，在某些实施例中，本文描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉可以在不使用通常用于抑制淀粉的交联剂的情况下制备。例如，在某些实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉不与磷酸盐交联(例如，使用三氯氧磷或偏磷酸盐)。在某些实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉不与己二酸酯交联。在某些实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉不与表氯醇交联。在某些实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉不与丙烯醛交联。
本发明基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉(例如，具有上述黄色值)在某些实施例中可以在不使用本领域中常见的其他苛刻化学处理的情况下制备。例如，在某些实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉没有被过氧化物或次氯酸盐漂白或氧化。当然，在其他实施例中，过氧化物或次氯酸盐可以用于使本文所述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉具有更好的颜色。
在某些实施例中，本发明的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉可以在没有糊精化的情况下制备，因此不包含大量糊精特有的再聚合支链。因此，在这样的实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉基本上缺乏1,2-和1,3-支链(例如，每种少于1％)。这种支链可以使用本领域普通技术人员熟悉的核磁共振技术来确定。
本发明的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉可以具有各种粘度，其由快速粘度分析仪(RVA)测量。例如，在某些实施例中，本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉可以具有50-1500cP的粘度，其由RVA测量。在某些这样的实施例中，由RVA测量的粘度为50-1000cP、50-850cP、50-700cP、50-500cP、50-400cP、50-300cP、50-200cP、100-1100cP、100-1000cP、100-850cP、100-700cP、100-500cP、100-400cP、100-300cP、200-1100cP、200-1000cP、200-850cP、200-700cP、200-500cP、400-1100cP、400-1000cP、400-850cP、400-700cP、600-1100cP、600-850cP、700-1500cP或700-1300cP。粘度由RVA在PH 6.5磷酸盐缓冲液、1％氯化钠、5％固体的条件下以160rpm的搅拌速度进行测量。分析的初始温度为50℃；温度在3分钟内线性上升到90℃，然后在95℃保持20分钟，然后在3分钟内线性下降到50℃，然后在50℃保持9分钟，之后测量粘度。值得注意的是，当在大约2-5分钟时显示糊化峰值时，测得的最终粘度高于糊化峰值粘度。当不存在糊化峰值时，95℃保持期间的粘度是平的，或者增加。
如上所述，本发明的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉没有预凝胶化。
在某些实施例中，本发明的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉在烹制时基本上保持完整的颗粒。如本文所使用的，粒度是这样确定的：首先将含有浆液的容器悬浮在95℃水浴中，用玻璃棒或金属抹刀搅拌6分钟，然后盖上容器，让浆体在95℃下再保持20分钟，然后使浆体冷却至室温，从而在盐缓冲溶液中以5％的固体量烹制淀粉。烹制后，显微镜下可以观察到膨胀但完整的颗粒。本领域普通技术人员将理解，允许粒度的微小偏差。例如，在本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的某些实施例中，不超过30％的淀粉颗粒在烹制后变得不完整(即，如上关于粒度所述)。在某些这样的实施例中，不超过20％或者甚至不超过10％的淀粉颗粒在烹制后变得不完整(即，如上关于粒度所述)。本领域普通技术人员可以通过在显微镜下观察(例如，通过染色法)淀粉颗粒来确定淀粉颗粒是否保持完整，这在本领域是常规做法。
本文所述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的某些理想实施例基本上是易消化的。例如，在本文另外描述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的某些实施例中，纤维的量小于10％，其由AOAC2001.03确定。在某些这样的实施例中，纤维的量小于5％，甚至小于2％。
如上所述，本发明的淀粉是稳定的。如本文所使用的，术语“稳定淀粉”是指表现出“加工耐受性”的淀粉。如本文所使用的，术语“加工耐受性”是指淀粉颗粒在烹制时在水中膨胀，但在整个加工过程中基本上保持其颗粒的天然状态。耐加工淀粉在加工过程中不会分解成不完整部分，也不会溶解。稳定淀粉的稳定程度可能不同，其由观察到的显微镜镜像和膨胀体积表征。稳定程度可以通过在水中烹制淀粉(通常在95℃烹制30分钟，在最初6分钟用手搅拌)，然后在显微镜下对烹制过程进行观察来评估。不稳定的淀粉会有少量颗粒和不完整部分，因其在烹制过程中容易溶解在水中。稳定淀粉在显微镜下将显示膨胀的完整颗粒，其中强稳定淀粉显示小而暗的颗粒，而弱稳定淀粉显示大而淡的颗粒。可选地，稳定程度可以通过如上所述测量淀粉的沉降体积来评估。
本发明的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉可以使用多种方法制备。可以使用多种蜡质淀粉原料(例如，天然淀粉，如蜡质木薯淀粉或蜡质玉米淀粉，或本文描述的任何其它蜡质淀粉)。可以预处理蜡质淀粉原料，例如，以减少淀粉中存在的脂质和/或蛋白质的量，这是本领域的常规做法。
在某些实施例中，使用国际专利申请公开号WO 2013/173161中描述的方法制备本发明的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。因此，制备本文所述淀粉的方法可以包括：
(a)在至少35℃的温度下，在碱的存在下，在醇介质中加热非预凝胶粒状蜡质淀粉；
(b)用酸中和碱；
(c)从醇介质中分离稳定的粒状蜡质淀粉；以及
(d)从稳定的蜡质颗粒淀粉中除去醇溶剂，例如通过加热或使用蒸汽。
醇介质通常包括至少一种醇，特别是C1-C4一元醇，例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇等。醇介质中也可以含有一种或多种其他物质，例如非醇有机溶剂(特别是能够与醇混溶的)和/或水。然而，在该方法的一个实施例中，醇介质不包含除了醇和水(任选地)之外的任何溶剂。例如，可以有利地使用含水醇。醇介质可以包括，例如，30重量％至100重量％的醇(例如乙醇)和0重量％至70重量％的水。在一个实施例中，醇介质包含80重量％至96重量％的醇(例如乙醇)和4重量％至20重量％的水，醇和水的总量等于100％。在另一个实施例中，醇介质包含90重量％至100重量％的醇(例如乙醇)和0重量％至10重量％的水，酒精和水的总量等于100％。在其他实施例中，醇介质中含有不超过10重量％或不超过15重量％的水。醇介质相对于淀粉的量并不重要，但是通常为了方便和易于加工，需要足够的醇介质以获得可搅拌和/或可泵送的浆液。例如，淀粉与醇介质的重量比为约1∶2至约1∶6。
在某些方法中，当蜡质淀粉原料在醇介质中加热时，至少存在一定量的处理剂(碱和/或盐)。然而，与先前已知的淀粉改性方法相比，不需要使用大量的处理剂(相对于淀粉)来实现对淀粉的有效抑制是有利的。这简化了基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的后续加工，并降低了潜在的生产成本。通常使用至少0.5重量％的处理剂(基于所用淀粉的干重)，尽管在其它实施例中存在至少1重量％、至少2重量％、至少3重量％、至少4重量％或至少5重量％的处理剂。出于经济原因，通常处理剂不超过10重量％或10重量％。
通常，淀粉、醇介质和处理剂的混合物是浆液的形式。在某些实施例中，可能需要将浆液的酸碱度调节到特定值。由于醇的存在，很难测量这种浆液的酸碱度。在需要通过添加碱使浆液呈碱性的实施例中，可以确定合适的碱量，如同浆液是单独在去离子水中的淀粉浆液，然后在保持碱和淀粉的比例不变的同时按比例增加到实际量。
例如，浆液可以是中性的(pH 6-8)或碱性的(pH值大于8)。在一个实施例中，浆液的pH值至少为6。在另一个实施例中，浆液的pH值至少为7。在另一个实施例中，浆液的pH值不超过12。在其他实施例中，浆液的pH值为6-10、7.5-10.5或8-10。在其他实施例中，浆液的pH值为5-8或6-7。
淀粉的醇处理剂处理可以通过首先将淀粉置于醇介质中，然后加入处理剂(例如碱和/或盐)来实现。可选地，处理剂可以首先与醇介质混合，然后与淀粉接触。处理剂可以原位形成，例如通过分别加入碱和酸，二者反应形成用作处理剂的盐。
适用于该工艺的碱包括但不限于碱金属和碱土金属氢氧化物，例如氢氧化钾、氢氧化钙和氢氧化钠。
适用于这些方法的盐包括水溶性物质，其在水溶液中离子化以产生基本中性的溶液(即，pH值为6至8的溶液)。含碱金属的盐特别有用，有机酸盐(例如钠盐或钾盐)如衣康酸、丙二酸、乳酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、富马酸、乌头酸、琥珀酸、草酰琥珀酸、戊二酸、酮戊二酸、苹果酸、脂肪酸及其组合也是如此。
可以使用不同处理剂的混合物。例如，淀粉可以在至少一种碱和至少一种盐的存在下在醇介质中加热。
将淀粉、醇介质和处理剂加热一段时间，加热温度应能有效地将淀粉抑制到所需的程度。一般来说，温度需要超过室温(即35℃或更高)。同时，应该避免极高的温度。加热温度可以是例如35℃至200℃。通常，100℃至190℃、120℃至180℃、130℃至160℃、或140℃至150℃的温度就足够了。加热时间一般至少为5分钟，但不超过20小时，通常为40分钟至2小时。一般来说，如果加热温度升高，可以更快地达到所需的淀粉稳定水平。
通常选择特定的处理时间、处理温度以及淀粉、醇介质和处理剂的混合物的组分比例，以使淀粉不会在很大程度上凝胶化。也就是说，淀粉保持如上所述的非预凝胶化。
当用于加热步骤的温度超过醇介质的一种或多种组分的沸点时，在能够加压的容器或其他设备中进行加热将是有利的。该处理可以在限定区域内进行，以使醇介质一直处于液态。可以额外施加正压，但通常情况下不需要。淀粉可以在高温高压条件下与处理剂一起在醇介质中制成浆状物，并处理足够长的时间以改变淀粉的粘度特性。这种处理可以在搅拌槽反应器中分批进行，或者在管式反应器中连续进行，同时其他合适的处理技术对本领域技术人员来说是显而易见的。在另一实施例中，淀粉的形式可以是管式反应器中的床，醇介质和处理剂的混合物通过该床(任选地，连续进行)，其中床保持在期望的温度以实现对淀粉的抑制。
在使用碱作为处理剂的实施例中，一旦加热步骤完成，淀粉、醇介质和碱的混合物可以与一种或多种酸结合，以中和碱。适用于这种中和步骤的酸包括但不限于羧酸，例如衣康酸、丙二酸、乳酸、酒石酸、草酸、富马酸、乌头酸、琥珀酸、草酰琥珀酸、戊二酸、酮戊二酸、苹果酸、柠檬酸、脂肪酸及其组合，以及其他类型的酸，例如尿酸。如果所述稳定淀粉是用作食品配料的，酸通常应该是符合适用规定的酸。通常加入足够的酸以将混合物的pH值降低至约中性至微酸性，例如pH值为约5至约7或约6至约6.5。
用酸中和的步骤可以在任何合适的温度下进行。在一个实施例中，淀粉、碱和醇介质的浆液在与用于中和的酸结合之前，从加热温度冷却到大约室温(例如，大约15℃到大约30℃)。中和后的混合物可以如下所述进一步加工，以从醇介质中分离出稳定淀粉。然而，在另一实施例中，中和碱之后对淀粉浆液进一步加热。与中和碱后没有加热的按照类似方法制备的淀粉的粘度特性相比，发现通过进一步加热能够改变所获得的稳定淀粉的流变特性。
一般来说，所述进一步加热的步骤有利地在超过室温的温度(即35℃或更高)下进行。同时，应该避免极高的温度。加热温度可以是例如35℃至200℃。通常，100℃至190℃、120℃至180℃、130℃至160℃、或140℃至150℃的温度就足够了。加热时间一般至少为5分钟，但不超过20小时，通常为40分钟至2小时。
可以加工淀粉和醇介质的混合物，以从醇介质中分离淀粉。用于从液体中回收颗粒固体的常规方法，例如过滤、倾析、沉积或离心，可适用于此目的。分离出来的淀粉可以任选地用另外的醇介质和/或醇和/或水洗涤，以除去任何多余的可溶性杂质。在一个实施例中，残余碱的中和是通过用酸化液体介质洗涤回收的淀粉来完成的。根据本发明，通过干燥分离出来的淀粉可以产生稳定非预凝胶颗粒淀粉。例如，干燥可以在适当的设备如烘箱或流化床反应器或干燥器或混合器中在适度高温(例如30℃至60℃)下进行。可以应用真空和/或气体清洗(例如氮气吹扫)来促进淀粉中挥发性物质(例如水、醇)的去除。所得的干燥的稳定非预凝胶颗粒淀粉可以被粉碎、研磨、碾磨、筛选、筛分或通过任何其他类似技术处理以获得期望的粒度。在一个实施例中，稳定淀粉是自由流动的粒状物质的形式。
然而，在一个实施例中，淀粉在明显更高的温度(例如，大于80℃、100℃或120℃)下脱溶。然而，应避免过高的温度，因为可能会导致淀粉降解或变色。该步骤不仅减少了产品中残留溶剂(醇)的量，而且会产生其他意想不到的好处，即提高了淀粉的稳定程度。脱溶温度可以是例如约100℃至约200℃。通常情况下，温度为120℃至180℃或150℃至170℃。脱溶可以在蒸汽存在或不存在的情况下进行。已经发现蒸汽处理是有利的，因其有助于最小化淀粉变色的程度，否则在这样的高温下可能发生淀粉变色。在一个实施例中，蒸汽通过基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉床或块。可以使用美国专利第3,578,498号的淀粉脱溶方法，其全部内容通过引用并入本文用于所有目的。蒸汽处理后，可以干燥基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉以降低残留水分含量(例如，通过在约30℃至约70℃的烘箱中或在流化床反应器中加热)。
在一个实施例中，从醇介质中回收的处理过的淀粉首先达到不超过约35重量％或不超过约15重量％的总挥发物含量。这可以通过例如首先在中等温度(例如20℃至70℃)下空气干燥或烘箱干燥回收的淀粉至期望的初始挥发物含量来实现。然后，新鲜蒸汽通过干燥淀粉，系统保持在蒸汽冷凝点以上的温度。流化床设备可以用于执行该蒸汽脱溶步骤。
一般来说，希望在能够使基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉中残留醇含量小于1重量％、0.5重量％或0.1重量％的条件下进行脱溶。
脱溶后，可以用水洗涤基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉，然后再干燥以进一步改善颜色和/或味道和/或降低水分含量。
当然，本领域普通技术人员可以使用其他方法来获得本文所述的淀粉。可以对蜡质淀粉原料进行例如pH调节和加热。可以通过将pH调节剂与淀粉接触来调节pH；pH调节剂的示例包括甲酸、丙酸、丁酸、草酸、乳酸、苹果酸、柠檬酸、富马酸、琥珀酸、戊二酸、丙二酸、酒石酸、衣康酸、乌头酸、草酰琥珀酸、酮戊二酸、脂肪酸和碳酸，及其盐(例如钾和/或钠盐，其可以通过酸的中和原位产生)。该pH调节剂可以以任何便利的方式与淀粉原料接触，例如，作为液体中的浆液，液体例如水、醇(例如，如上所述包括乙醇或异丙醇)，包括含水醇如含水乙醇或另一种溶剂；以干燥形式；以潮湿形式，例如作为溶剂(例如水、含水乙醇或另一种溶剂)中的雾气；或者以潮湿淀粉面团的形式，例如使用水、含水乙醇或另一种溶剂。当需要酸的碱金属盐时，该碱金属盐可以原位形成，例如通过分别加入酸和碱金属氢氧化物或碳酸盐。
可以进行pH调节，以产生各种pH值。例如，在某些实施例中，如WO 2013/173161中所述，可以进行pH调节，以产生7-10范围内的pH值。在其他可选实施例中，可以进行pH调节，以产生3-7范围内的pH值，例如，3-6、3-5、3-4、4-7、4-6、4.5-7、4.5-6、5-7、5-6、大约3、大约3.5、大约4、大约4.5、大约5、大约5.5、大约6、大约6.5或大约7。当在浆液中进行pH调节时，浆液的pH值是相关pH值。当以基本上非液体形式(例如面团或潮湿固体)进行pH调节时，固体材料(38％)在水中的pH值是相关pH值。基于干固体，pH调节剂相对于淀粉的量可以在例如0.05重量％至30重量％之间变化，例如0.05-20重量％、0.05-10重量％、0.05-5重量％、0.05-2重量％、0.05-1重量％、0.05-0.5重量％、0.2-30重量％、0.2-20重量％、0.2-10重量％、0.2-5重量％、0.2-2重量％、0.2-1重量％、1-30重量％、1-20重量％、1-10重量％、1-5重量％、5-30重量％或5-20重量％。理想情况下，pH调节剂与淀粉原料充分混合。这将需要不同的工艺条件，具体取决于pH调节的方式。如果在浆液中进行pH调节，只需搅拌浆液几分钟就可以了。如果以更干燥的形式(例如潮湿的固体或面团)进行pH调节，可能需要更充分的接触过程。例如，如果将pH调节剂的溶液喷洒到干燥的淀粉原料上，可能需要混合约30分钟，然后储存至少几个小时。应该将pH调节剂均匀分布在淀粉中，即在颗粒级别上均匀分布，从而实现均匀的抑制作用。
在pH调节剂与淀粉接触后，淀粉可以被加热(同时仍然与pH调节剂接触)。可以以多种形式加热淀粉。例如，淀粉可以在醇或非水溶剂浆液中加热(例如，如果溶剂的沸点没有足够高于加热温度，则在压力下加热)；以淀粉、水和非水溶剂的生面团的形式，以抑制颗粒膨胀(例如，如WO 2013/173161中所公开的)，或者以干燥状态(可以使用常规技术例如过滤、离心和/或热干燥来去除溶剂，例如，如以上关于WO 2013/173161所述)。在进一步加热之前，淀粉可以例如被干燥到水分含量低于5％。可以在相对较低的温度下(例如40-80℃、40-60℃或约50℃)进行干燥。也可以使用真空干燥。淀粉可以在加热过程中干燥(见下文)；从而不需要单独的干燥步骤。
干燥的淀粉可以在100-200℃的温度范围内加热。例如，在某些方法中，加热温度是120-160℃。在其他各种方法中，加热温度是120-180℃、120-160℃、120-140℃、140-200℃、140-180℃、140-160℃、160-200℃、160-180℃或180-200℃。可以多次加热淀粉。淀粉的加热时间可以是，例如20秒至20小时。典型的加热时间在10分钟到2小时之间。可以通过更长的加热时间和/或更高的热处理温度来实现更强的抑制作用。理想情况下，材料被均匀加热。可以在压力下加热淀粉以保持所需的水分含量，或者可以在整体流动仓或类似装置中加热淀粉。
本文所述的某些方法在使用时可以，例如，不在液体介质中使用用于接触pH调节剂的醇。在某些特别理想的方法中，将水作为pH调节的介质。因此，在某些期望的实施例中，基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉包含少于500ppm的醇溶剂，例如少于500ppm的乙醇。例如，在各种实施例中，基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉包含小于100ppm、小于50ppm、小于10ppm、小于5ppm或小于1ppm的醇溶剂，例如小于100ppm、小于50ppm、小于10ppm、小于5ppm或小于1ppm的乙醇。
加热的淀粉冷却后可以直接使用，或者按照本领域的常规方法进一步处理。例如，淀粉洗涤后颜色更白，味道更好。如果使用了非水溶剂，需要尽量去除溶剂。但是如果使用相对较低水平的pH调节剂，最终产品无需进一步洗涤即可达到合理的pH值和灰分目标。
如本领域普通技术人员将理解的，淀粉原料可以例如通过常规方法纯化，以减少不期望的味道、气味或颜色，例如淀粉固有的或以其他方式存在的味道、气味或颜色。例如，可以使用诸如洗涤(例如，碱洗)、汽提、离子交换过程、透析、过滤、漂白(例如，通过亚氯酸盐)、酶改性(例如，以去除蛋白质)和/或离心的方法来减少杂质。本领域普通技术人员将理解，所述纯化操作可以在工艺过程中的多个合适的点进行。
本发明的另一个方面是预凝胶化淀粉，该预凝胶化淀粉通过包括凝胶化和干燥本文所述的基于玉米、小麦或木薯的稳定蜡质淀粉的方法制备(即，在基本上不存在其他食品成分的情况下，以提供基于干固体的至少95重量％、甚或至少99重量％的预凝胶化淀粉的材料)。本领域普通技术人员将使用常规的预凝胶化方法。
本文所述淀粉可以用作增稠剂或增粘剂，例如，用于增加流体或半固体组合物的粘度。常规淀粉的一个问题是，在储存时(例如长时间储存)、低温储存时或经过冻融循环时，淀粉会由于分子间结合而脱水，并通过称为脱水收缩的过程不可逆地失去水分。这会显著降低食品的质地和透明度。有利的是，当含有本发明淀粉的食品被烹制并冷却到期望的储存温度时，其可以在整个储存期内长时间保持其质地属性，并在储存期间抵抗温度波动(例如冻融循环)。因此，包含本文所述淀粉的食品可以基本上实现冻融稳定、冷藏稳定和/或储存稳定。在本文另外描述的某些实施例中，稳定蜡质淀粉具有以下一种或多种情况：(1)在三次冻融循环后粒度为4或更小；(2)在三次冻融循环后脱水收缩为5或更小，甚至3或更小；以及(3)在三次冻融循环后硬度变化不超过2。所有这些特性的测量如下例所述。
因此，本发明的另一方面是一种食品生产方法。该方法包括用水烹制本文所述的淀粉；以及将所述熟淀粉与一种或多种其他食物成分结合。例如，本文所述的淀粉可以与一种或多种包括水的其他食物成分组合，并对淀粉和食物成分的组合物进行烹制。在特定实施例中，该方法包括巴氏杀菌、干馏、釜式或分批烹制或超高温处理。可选地，淀粉可以单独烹制，然后与一种或多种食物成分组合。
食品可以是，例如，番茄制品、肉汁、酱汁(如白酱或芝士酱)、汤、布丁、沙拉酱(如可倾倒的或可舀的)、酸奶、酸奶油、奶油冻、奶酪制品、水果馅或浇头、奶油馅或浇头、糖浆(如淡糖浆)、饮料(如乳制品饮料)、液浆、佐料、糖果、面食、冷冻食品或谷类食品。可以使用多种烹制方法，例如巴氏杀菌、干馏、釜式烹制、分批烹制和超高温加工。
本文所述的淀粉也可以用于改变固体食品(例如烘焙食品)的特性，例如用作抗腐蚀剂，以使产品更软，并且在储存后仍保持新鲜的质地。因此，在其他实施例中，食品是烘焙食品，例如面包、糕点、馅饼皮、甜甜圈、蛋糕、饼干、小甜饼、薄脆饼干或松饼。在这样的实施例中，烹制可以包括烘焙。在一些实施例中，本文所述淀粉在焙烤食品中(即，在面团或面糊中)的使用有助于防止食品变味。在其他实施例中，淀粉可以包含在例如烘焙食品内的馅料中。
使用本发明的淀粉可以有利地生产多种其他食品。例如，本发明淀粉适用的食品包括热加工食品、酸性食品、干混合物、冷冻食品、冷藏食品、挤压食品、烤箱制备食品、炉面烹制食品、微波食品、全脂或低脂食品以及具有低水活度的食品。本发明的淀粉特别适用于需要热处理的食品，例如巴氏杀菌、干馏、高温短时处理或超高温处理。本发明的淀粉特别适合食品应用，食品应用要求所有加工温度(包括冷却、冷冻和加热)下都要保持稳定性。
基于加工食品的配方，可以根据最终食品的厚度和胶凝粘度要求以及所需质地很容易地选择本发明淀粉的量和类型。通常，淀粉的用量为食品重量的0.1-35％，例如0.5-6.0％。
本发明淀粉可以改进的食品包括高酸性食品(pH<3.7)，例如水果派馅、婴儿食品等；酸性食品(pH 3.7-4.5)，例如番茄制品；低酸性食品(pH>4.5)，例如肉汁、酱汁和汤；炉面烹制食品，例如酱汁、肉汁和布丁；方便食品，例如布丁；可倾倒和可舀的沙拉调料；冷藏食品，例如乳制品或仿乳制品(例如酸奶、酸奶油和奶酪)；冷冻食品，例如冷冻甜点和快餐；微波食品，例如冷冻快餐；液体产品，例如减肥产品和医院餐食；用于制备烘焙食品、肉汁、酱汁、布丁、婴儿食品、热谷类食品等的干混合物；以及用于在面糊烹制和油炸之前用作打底的干混合物。
在其他实施例中，食品是糖果。
本文描述的淀粉可以用于多种其他食品。例如，在本发明的淀粉和方法的某些实施例中，淀粉用于选自烘焙食品、早餐谷类食品、无水包衣(例如冰淇淋复合包衣、巧克力)、乳制品、糖果、果酱和果冻、饮料、馅料、挤压成形的片状小吃、凝胶点心、小吃条、芝士和芝士酱、可食水溶膜、汤、糖浆、酱汁、调料、奶精、糖衣、糖霜、液浆、玉米粉圆饼、肉和鱼、果脯、婴幼儿食品和面糊和面包的食品中。本文描述的淀粉也可以用于各种医疗食品。本文描述的淀粉也可以用于宠物食品。
本发明的淀粉也可以用于各种非食品应用，这些应用传统上使用化学改性(交联)稳定淀粉，包括例如化妆品和个人护理产品、纸、包装材料、药物制剂、粘合剂等。
理想情况下，本发明的淀粉可以提供优异的特性，例如冻融稳定性，以及良好的消化耐受性。本发明人已经确定，与许多高度改性的淀粉不同，本文所述的淀粉可以被充分抑制，以实现理想的特性，例如理想的粘度特性和理想的冻融耐受性，即使在苛刻的储存条件下，也不会变得难以消化或导致消化不良。
例如，在本文另外描述的某些期望的实施例中，本发明的淀粉具有以下一种或多种特性(例如，两种或多种，或全部三种)：
(a)理想的粘度，例如RVA测量的50-1500cP范围内的粘度；在某些这样的实施例中，由RVA测量的粘度为50-1000cP、50-850cP、50-700cP、50-500cP、50-400cP、50-300cP、50-200cP、100-1100cP、100-1000cP、100-850cP、100-700cP、100-500cP、100-400cP、100-300cP、200-1100cP、200-1000cP、200-850cP、200-700cP、200-500cP、400-1100cP、400-1000cP、400-850cP、400-700cP、600-1100cP、600-850cP、700-1500cP或700-1300cP；
(b)理想的冻融特性，例如以下一种或多种：(1)在三次冻融循环后粒度为4或更小；(2)在三次冻融循环后脱水收缩为5或更小，甚至3或更小；以及(3)在三次冻融循环后硬度变化不超过2；以及
(c)良好的消化耐受性。
本发明的另一方面是一种干混合物，其包括本文所述的淀粉，以及一种或多种食品成分。烹制干混合物时(即在水中)，需要较长的时间才会凝胶化，因此有较长的时间来保持和输送(例如通过泵送)烹制产品，并在产品凝胶化之前将烹制产品填充到容器中。干混合物可以是例如用于烘焙食品的干混合物，例如面包、糕点、馅饼皮、甜甜圈、蛋糕、饼干、小甜饼、薄脆饼干或松饼。
下面是关于示例的进一步描述。
示例1-稳定蜡质淀粉的粘度和沉降体积
使用下列pH调节剂之一对蜡质淀粉原料进行pH调节：甲酸、丙酸、丁酸、草酸、乳酸、苹果酸、柠檬酸、富马酸、琥珀酸、戊二酸、丙二酸、酒石酸、衣康酸、乌头酸、草酰琥珀酸、酮戊二酸和碳酸，及其盐(例如钾和/或钠盐，其可以通过酸的中和原位产生)。在液体(例如，水)内的浆液中，将pH调节剂与淀粉原料接触几分钟，同时搅拌。可以在3.5至7.0的范围内调节pH值。基于淀粉的干固体基重，pH调节剂相对于淀粉的量可以是例如0.01-30重量％。pH调节剂与淀粉接触后，进一步加热之前，将淀粉(仍与pH调节剂接触时)干燥至低于1％的水分含量，并将干燥的淀粉在100-200℃的温度下加热一段时间，例如20秒至20小时。
根据供应商提供的信息，天然蜡质玉米淀粉和天然蜡质木薯淀粉的支链淀粉含量均高于90％。天然和稳定蜡质淀粉的沉降体积和RVA粘度数据见下表1。样本1-4是以天然蜡质木薯淀粉为原材料制备的，而样本5-7是以天然蜡质玉米淀粉为原材料制备的。食品应用中最常见的沉降体积范围通常被认为是20-35mL/g。
表1实验样本的RVA最终粘度和沉降体积(SV)
粘度由RVA在160rpm的搅拌速度以及5％的固体含量下在盐缓冲溶液中测量。分析的初始温度为50℃；温度在3分钟内线性上升到90℃，然后在95℃保持20分钟，然后在3分钟内线性下降到50℃，然后在50℃保持9分钟。在整个加热和冷却循环中测量粘度，将循环结束时的粘度作为RVA粘度。与天然蜡质淀粉相比，样本1-7在RVA曲线的起点处没有大峰，并且在高温下保持稳定的粘度。
示例2
支链长度分布分析-谷谷法
如上所述，使用谷谷法测定本文所述天然或稳定蜡质淀粉的支链长度分布。结果显示在图1和2中，其表明本发明的稳定蜡质木薯淀粉的DP13-24支链淀粉部分不超过48.0％，而其他稳定淀粉的DP13-24支链淀粉部分超过48.5％；并且本发明的稳定蜡质木薯淀粉的比值(DP13-24-DP6-12)/(DP13-24+DP6-12)值小于25.0％，而其他稳定淀粉的比值(DP13-24-DP6-12)/(DP13-24+DP6-12)值大于25.5％。下表提供了详细数据，其中提供了每种材料的平行测定。
表2天然淀粉和稳定淀粉的谷谷支链长度分布
示例3-稳定蜡质淀粉的冻融稳定性
通过一组实验来研究与本发明淀粉的冻融稳定性相关的各种质地属性。为了评估质地属性，将本发明的各种淀粉和基于玉米、小麦或木薯的市售稳定蜡质淀粉在去离子水中以5％的固体量烹制，具体做法是将含有浆液的容器(即玻璃罐)悬浮在95℃水浴中并用玻璃棒或金属抹刀搅拌8分钟，然后盖上容器，让浆体在95℃下再保持20分钟。将容器从水浴中取出，放在工作台上冷却。通过加水(以取代蒸发的水)将所得浆体恢复到初始重量，并充分混合。将用于第一、第二和第三次冻融循环的玻璃罐放入冷冻室(-18℃)中，玻璃罐互相不接触，并且玻璃罐不在容器或盒子中或以其他方式绝缘。使玻璃罐静置过夜(16-18小时)。将样本从冷冻室中取出，放在实验室台面上，玻璃罐互相不接触。使玻璃罐升至室温，并保持至少6小时。这样就完成了第一次冻融循环。将用于第二次和第三次冷冻循环的样本放回冷冻室，以重复冷冻和融化步骤。小组成员在烹制当天和每次冻融循环后对样本进行评估。研究的淀粉是样本6；对照淀粉A；和表2中描述的样本2。对照淀粉A是一种改性蜡质玉米淀粉，由乙酸酐和己二酸酐酯化而成，其中乙酰基占淀粉重量的1.2-1.5％，己二酸酯基团占淀粉重量的0.1％。
如下所述，小组成员评估了不透明度、硬度、脱水收缩和颗粒度。每个属性都以15点线为尺度进行评分。每组都有不同评分的参考。
硬度是通过与市售产品进行比较来确定的：
·硬度3–温和奶油杏仁和马鞭草沐浴露
·硬度7–乳木果保湿椰子和芙蓉卷发胶蛋奶酥/龙舌兰花蜜和亚麻籽油
·硬度11–卡尼尔强力冲浪者发泥
为了测定硬度，用勺子的背面戳打测试淀粉和参考产品2-3次；相对于参考产品，对测试淀粉对勺子的作用力进行了估计。数字越高表示硬度越高。
通过与图3的照片进行比较来确定不透明度，测试淀粉在250mL烧杯中，在黑色背景前面约1英寸处。数字越高表示不透明度越高。
通过将塑料勺子与测试样本表面成45度角，轻轻按压测试样本(下压约一半的高度)，然后从侧面观察3秒钟内挤出多少清水，来测定脱水收缩率。脱水收缩的水平通过与图4的图片进行比较来确定。
通过观察测试淀粉的顶面并将其与图5的图片进行比较来确定粒度(即表面粒度)。
图6-8提供了显示在冻融循环过程中每个产品的三个测试属性的平均值的条形图(分别为样本6；对照淀粉A；和样本2)。与样本6和对照淀粉A不同，本发明的稳定蜡质木薯淀粉(样本2)具有良好的冻融稳定性。
图9表明上述比值和淀粉冻融稳定性之间具有相关性。三次冻融循环后硬度的变化是淀粉稳定性的量度，计算方法为三次冻融循环后硬度与新鲜样本硬度之差除以总数。如上所述，总数为15。当比值不超过25.5％时，硬度变化可以忽略不计；当比例在25.5％以上时，硬度变化显著，表明冻融稳定性较差。
示例4
支链长度分布分析-降至基线法
如上所述，使用降至基线法测定本文所述稳定蜡质木薯淀粉和市售稳定淀粉的支链长度分布；数据是两次平行测定的平均值。结果显示在下表中，表明本发明的稳定蜡质木薯淀粉的DP13-24支链淀粉部分不超过54.5％，而其他市售稳定淀粉的DP13-24支链淀粉部分超过54.5％；本发明的稳定蜡质木薯淀粉的DP6-12支链淀粉部分至少为30.5％，而其他市售稳定淀粉的DP6-12支链淀粉部分小于30.5％；并且本发明的稳定蜡质木薯淀粉的比值(DP13-24-DP6-12)/(DP13-24+DP6-12)值小于28.0％，而其他稳定淀粉的比值(DP13-24-DP6-12)/(DP13-24+DP6-12)值大于28.0％。
表3稳定淀粉的降至基线支链长度分布
Claims (31)
1.一种稳定蜡质木薯淀粉，
其支链淀粉含量为95-100%；以及
沉降体积为18-35 mL/g；
其中所述稳定蜡质木薯淀粉的支链淀粉部分具有不超过48.0%的中等长度支链，其链长为13-24，通过谷谷法测得；和
至少28.5%的短支链，其链长为6-12，通过谷谷法测得；和
其中，比值（DP13-24-DP6-12）/（DP13-24+DP6-12）不超过25.0%，其中DP13-24是所述稳定蜡质木薯淀粉的所述支链淀粉部分中链长为13-24的中等长度支链的量，DP6-12是所述稳定蜡质木薯淀粉的所述支链淀粉部分中链长为6-12的短支链的量，其通过谷谷法测得；
其中所述淀粉没有预凝胶化；其中，所述稳定蜡质木薯淀粉的制备方法包括对蜡质木薯淀粉进行pH调节以产生3-6范围内的pH值，干燥，并在100-200℃的温度范围内加热得到稳定蜡质木薯淀粉；
其中，稳定蜡质木薯淀粉没有羟丙基化，没有乙酰化，没有羧甲基化，没有羟乙基化，没有磷酸化，没有琥珀酰化，不是阳离子或两性离子的，不与磷酸盐交联，不与己二酸酯交联，不与表氯醇交联，并且不与丙烯醛交联。
2.根据权利要求1所述的稳定蜡质木薯淀粉，其中所述稳定蜡质木薯淀粉的所述支链淀粉部分具有46.0%-48.0%的中等长度支链，其链长为13-24，通过谷谷法测得。
3.根据权利要求1所述的稳定蜡质木薯淀粉，其中所述稳定蜡质木薯淀粉的所述支链淀粉部分具有28.5%-31.0%的短支链，其链长为6-12，通过谷谷法测得。
4.根据权利要求1所述的稳定蜡质木薯淀粉，其中比值（DP13-24-DP6-12）/（DP13-24+DP6-12）为22.0%-25.0%。
5.根据权利要求1所述的稳定蜡质木薯淀粉，其中，所述稳定蜡质木薯淀粉的支链淀粉部分具有46.0%-48.0%的中等长度支链，其链长为13-24，通过谷谷法测得；
基于木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分具有28.5%-31.0%的短支链，其链长为6-12，通过谷谷法测得；
其中比值（DP13-24-DP6-12）/（DP13-24+DP6-12）为22.0%-25.0%。
6.一种稳定蜡质木薯淀粉，
其支链淀粉含量为至少99%；以及
沉降体积为18-35 mL/g；
其中所述稳定蜡质木薯淀粉的支链淀粉部分具有不超过48.0%的中等长度支链，其链长为13-24，通过谷谷法测得，和/或
至少28.5%的短支链，其链长为6-12，通过谷谷法测得；和
比值（DP13-24-DP6-12）/（DP13-24+DP6-12）不超过25.0%，其中DP13-24是所述稳定蜡质木薯淀粉的所述支链淀粉部分中链长为13-24的中等长度支链的量，DP6-12是所述稳定蜡质木薯淀粉的所述支链淀粉部分中链长为6-12的短支链的量，其通过谷谷法测得；
其中所述淀粉没有预凝胶化；所述稳定蜡质木薯淀粉的制备方法包括对蜡质木薯淀粉进行pH调节以产生3-6范围内的pH值，干燥，并在100-200℃的温度范围内加热得到稳定蜡质木薯淀粉；
其中，稳定蜡质木薯淀粉没有羟丙基化，没有乙酰化，没有羧甲基化，没有羟乙基化，没有磷酸化，没有琥珀酰化，不是阳离子或两性离子的，不与磷酸盐交联，不与己二酸酯交联，不与表氯醇交联，并且不与丙烯醛交联。
7.根据权利要求6所述的稳定蜡质木薯淀粉，其中，所述稳定蜡质木薯淀粉的支链淀粉部分具有46.0%-48.0%的中等长度支链，其链长为13-24，通过谷谷法测得；
基于木薯的稳定蜡质淀粉的支链淀粉部分具有28.5%-31.0%的短支链，其链长为6-12，通过谷谷法测得；
其中比值（DP13-24-DP6-12）/（DP13-24+DP6-12）为22.0%-25.0%。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的稳定蜡质木薯淀粉，其沉降体积为20-35 mL/g。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的稳定蜡质木薯淀粉，其中所述稳定蜡质木薯淀粉的黄色指数不超过10。
10.根据权利要求8所述的稳定蜡质木薯淀粉，其中所述稳定蜡质木薯淀粉的黄色指数不超过10。
11.根据权利要求1-7和10中任一项所述的稳定蜡质木薯淀粉，其中所述稳定蜡质木薯淀粉没有被过氧化物或次氯酸盐漂白或氧化。
12.根据权利要求8所述的稳定蜡质木薯淀粉，其中所述稳定蜡质木薯淀粉没有被过氧化物或次氯酸盐漂白或氧化。
13.根据权利要求9所述的稳定蜡质木薯淀粉，其中所述稳定蜡质木薯淀粉没有被过氧化物或次氯酸盐漂白或氧化。
14.根据权利要求1-7、10和12-13中任一项所述的稳定蜡质木薯淀粉，其中所述稳定蜡质木薯淀粉的粘度由RVA测定为50-1500 cP。
15.根据权利要求8所述的稳定蜡质木薯淀粉，其中所述稳定蜡质木薯淀粉的粘度由RVA测定为50-1500 cP。
16.根据权利要求9所述的稳定蜡质木薯淀粉，其中所述稳定蜡质木薯淀粉的粘度由RVA测定为50-1500 cP。
17.根据权利要求11所述的稳定蜡质木薯淀粉，其中所述稳定蜡质木薯淀粉的粘度由RVA测定为50-1500 cP。
18.根据权利要求1-7、10、12-13和15-17中任一项所述的稳定蜡质木薯淀粉，其具有良好的消化耐受性。
19.根据权利要求8所述的稳定蜡质木薯淀粉，其具有良好的消化耐受性。
20.根据权利要求9所述的稳定蜡质木薯淀粉，其具有良好的消化耐受性。
21.根据权利要求11所述的稳定蜡质木薯淀粉，其具有良好的消化耐受性。
22.根据权利要求14所述的稳定蜡质木薯淀粉，其具有良好的消化耐受性。
23.根据权利要求1-7、10、12-13、15-17和19-22中任一项所述的稳定蜡质木薯淀粉，所述稳定蜡质木薯淀粉具有
由RVA测定为在50-1500 cP的范围内的粘度；以及
以下一种或多种：（1）在三次冻融循环后粒度为4或更小；（2）在三次冻融循环后脱水收缩为5或更小；以及（3）在三次冻融循环后硬度变化不超过2。
24.根据权利要求8所述的稳定蜡质木薯淀粉，所述稳定蜡质木薯淀粉具有
由RVA测定为在50-1500 cP的范围内的粘度；以及
以下一种或多种：（1）在三次冻融循环后粒度为4或更小；（2）在三次冻融循环后脱水收缩为5或更小；以及（3）在三次冻融循环后硬度变化不超过2。
25.根据权利要求9所述的稳定蜡质木薯淀粉，所述稳定蜡质木薯淀粉具有
由RVA测定为在50-1500 cP的范围内的粘度；以及
以下一种或多种：（1）在三次冻融循环后粒度为4或更小；（2）在三次冻融循环后脱水收缩为5或更小；以及（3）在三次冻融循环后硬度变化不超过2。
26.根据权利要求11所述的稳定蜡质木薯淀粉，所述稳定蜡质木薯淀粉具有
由RVA测定为在50-1500 cP的范围内的粘度；以及
以下一种或多种：（1）在三次冻融循环后粒度为4或更小；（2）在三次冻融循环后脱水收缩为5或更小；以及（3）在三次冻融循环后硬度变化不超过2。
27.根据权利要求14所述的稳定蜡质木薯淀粉，所述稳定蜡质木薯淀粉具有
由RVA测定为在50-1500 cP的范围内的粘度；以及
以下一种或多种：（1）在三次冻融循环后粒度为4或更小；（2）在三次冻融循环后脱水收缩为5或更小；以及（3）在三次冻融循环后硬度变化不超过2。
28.根据权利要求18所述的稳定蜡质木薯淀粉，所述稳定蜡质木薯淀粉具有
由RVA测定为在50-1500 cP的范围内的粘度；以及
以下一种或多种：（1）在三次冻融循环后粒度为4或更小；（2）在三次冻融循环后脱水收缩为5或更小；以及（3）在三次冻融循环后硬度变化不超过2。
29.根据权利要求23所述的稳定蜡质木薯淀粉，所述稳定蜡质木薯淀粉在三次冻融循环后脱水收缩为3或更小。
30.根据权利要求24-28中任意一项所述的稳定蜡质木薯淀粉，所述稳定蜡质木薯淀粉在三次冻融循环后脱水收缩为3或更小。
31.一种包含根据权利要求1-30中任一项所述的稳定蜡质木薯淀粉的熟食。
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