CN111499930A - 一种物理改性淀粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种物理改性淀粉的制备方法，其特征在于：采用淀粉与纤维质量比按99:1与80:20范围内混合均匀，粉体质量百分比为0.05％～0.5％的碱金属盐配制成5％水溶液，碱金属水溶液喷雾加入粉体中，静置平衡，干燥粉碎过筛，在100℃～150℃热风气流下处理1～5小时得成品。该物理改性淀粉及其制备方法通过高温处理改变淀粉分子结构、改善淀粉的流变性质，使淀粉的耐加工性能达到了化学改性淀粉相同的水平，并满足食品体系的应用，可在所有食品环境体系中代替化学改性淀粉起到增稠保水作用。

Description

一种物理改性淀粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及食用变性淀粉技术领域，具体为一种物理改性淀粉及其制备方法。
背景技术
淀粉作为一种天然的高分子化合物，因其具有产量大，价格低廉、对环境无害等优点，成为一种被广泛使用在食品、纺织、化工、医药等多个领域的绿色原材料。但原淀粉普遍具有易老化、糊液不稳定等缺点，导致使用受到了极大的局限性。为改善淀粉的性能以及扩大其应用范围，通常采取在淀粉固有特性的基础上，进行化学方法的处理，接上某些化学基团，从而改变淀粉的天然性质，增加功能性，使其更适合于某一些特定方面的应用要求。但随着生活水平的提高，人们越来越注重食品的安全和卫生问题，选择配料表中食品添加剂含量少的产品将成为一种趋势。因此如何在不采用化学改性方式，无需在淀粉分子结构上增加化学基团的基础上使其具备化学改性淀粉的功能特性，是使淀粉同时具备功能性和安全性的重要基础。
目前国内外不少相关学者都在致力于研究物理改性对淀粉性能影响的研究。通过机械作用来改善淀粉的物理化学性能已取得一些成效，黄祖强等在“玉米淀粉的机械效果分析”(黄祖强，胡华宇，童张法等.玉米淀粉的机械效果分析[J].化学工程，2006,34(10)：51～54)中采用玉米淀粉为原料，搅拌球磨机对其进行活化，并对机械活化对玉米淀粉溶解度、冻融稳定性、结晶结构、表观粘度等影响进行了评价，结果显示，搅拌球磨机产生的机械活化使玉米淀粉结晶度降低，结晶结构受到破坏，3h内使玉米淀粉由多晶态转变成非晶态，机械活化使玉米淀粉糊化温度降低，冷水溶解度提高，表观粘度下降，玉米淀粉糊的剪切稀化现象也有所降低。汪树生等“湿热处理对玉米淀粉慢消化组分的影响”(汪树生，高楠楠，苏玉春等.湿热处理对玉米淀粉慢消化组分的影响[J].粮食与饲料工业，2012(12)：106～109)中通过对玉米淀粉进行处理，研究了处理条件对其慢消化组分含量的影响，结果表明：湿热处理过程中的温度、初始含水量和处理时间对玉米淀粉慢消化组分的形成均有明显的作用，影响的大小依次为：处理温度、处理时间、初始含水量。Gunaratne等在“湿热处理对根类淀粉的结构和物化性之道影响”(A Gunaratne,R Hoover.Effect of heat～moisturetreatment on the structure and physicochemical properties of tuber and rootstarches[J].Carbohydrate Polymers.2002,49(4):425～437)中采用湿热法处理各项淀粉，探索其对淀粉、结晶度、分子量、凝胶化线性等各项性能的影响，结果表明：湿热处理过程使部分淀粉结晶结构发生破坏，在无定形区分子链出现断裂、凝胶化温度升高。Chiu等人在“热抑制非预糊化淀粉及面粉的制备”(Chiu,C.W.；Schiemeyer,E.；Thomas,D.J.etc.Thermally inhibited non～pregelatinized granular starches and floursand process for their preparation.U.S.Patent 5932017,1999)研究中发现，在120～180℃之间用干热处理淀粉6～20h，会使得淀粉糊化后的粘度增加，且降落值减少。Chung等人在“少量黄原胶的加入对交联米淀粉与磷酸盐在干热情况下性能的影响”(Chung,Hyun～Jung.Effect of minor addition of xanthan on crosslinking of rice starches bydry heating with phosphate salts[J].Journal of Applied Polymer Science,2007(105):2280～2286.)中将45℃烘干至水分含量10％以下的黄原胶与蜡质大米淀粉和非蜡质大米淀粉的混合物在130℃条件下干热2h，发现蜡质大米淀粉比非蜡质大米淀粉更易在干热条件下变性，且经黄原胶干热处理后其糊化焓下降，相变初温升高。总言之，虽然传统的热处理方法适用于所有类型的淀粉，但是每种类型的淀粉所需的条件变化很大。例如蜡质淀粉通常需要高温、长时间反应和初始高pH值来进行抑制反应。此种方式会导致淀粉产品的着色，与未经处理的原淀粉相比，处理过后的淀粉白度会明显降低，这是传统热处理的高温、长反应时间和初始高pH值共同作用所致。同时传统热处理条件获得的淀粉在酸、碱、剪切条件下往往显示出粘度不稳定行为，在酸性情况下，这种淀粉通常会随时间降解，这对于食品保质期、产品外观、质量和客户认可度都有很大影响。另外，在蒸煮过程和同时施加剪切力的情况下，淀粉颗粒会严重破碎，进而导致粘度的降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种物理改性淀粉及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的化学改性淀粉造成的安全性隐患以及干热等方法会造成的淀粉带有不良风味、色泽等不足的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种物理改性淀粉的制备方法，其特征在于：采用淀粉与纤维质量比按99:1与80:20范围内混合均匀，粉体质量百分比为0.05％～0.5％的碱金属盐配制成5％水溶液，碱金属水溶液喷雾加入粉体中，静置平衡，干燥粉碎过筛，在100℃～150℃热风气流下处理1～5小时得成品。
优选的，所述碱金属盐为氢氧化钠或氢氧化钾。
优选的，所述纤维为柑橘纤维、菊粉。
优选的，所述淀粉为蜡质玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉、糯米淀粉、小麦淀粉中的一种或它们的组合。
优选的，所述碱金属使用量为0.05％～0.5％。
优选的，所述热处理的温度为100～150℃，热处理的时间为1～5小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该物理改性淀粉及其制备方法通过高温处理改变淀粉分子结构、改善淀粉的流变性质，使淀粉的耐加工性能达到了化学改性淀粉相同的水平，并满足食品体系的应用，可在所有食品环境体系中代替化学改性淀粉起到增稠保水作用。另外本发明首次将纤维与淀粉混合，同时与碱金属高温处理条件结合起来，在保证制得物理改性淀粉完全具备化学改性淀粉加工耐受性条件的同时，显著减少了加工处理时间，由一般干热处理时间6～20小时缩短为1～5小时，并能将原淀粉在95℃保持30min后的破损值由1145mPa·s降低至0，在121℃持30min后的破损值由3535mPa·s降低至0，同时避免由于干热处理带来的焦糊等不良风味的影响；本发明所得的物理改性淀粉在常压95℃食品加工体系和高温121℃灭菌体系使用均取得良好效果，可广泛用于普通处理及高压灭菌的食品中。
具体实施方式
下面将结合本发明以下实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种物理改性淀粉的制备方法，其特征在于：采用淀粉与纤维质量比按99:1与80:20范围内混合均匀，粉体质量百分比为0.05％～0.5％的碱金属盐配制成5％水溶液，碱金属水溶液喷雾加入粉体中，静置平衡，干燥粉碎过筛，在100℃～150℃热风气流下处理1～5小时得成品。
进一步的，由上所述碱金属盐为氢氧化钠或氢氧化钾。
进一步的，由上所述纤维为柑橘纤维、菊粉。
进一步的，由上所述淀粉为蜡质玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉、糯米淀粉、小麦淀粉中的一种或它们的组合。
进一步的，由上所述碱金属使用量为0.05％～0.5％。
进一步的，由上所述热处理的温度为100～150℃，热处理的时间为1～5小时。
下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但实施方式并不仅限于此。
实施例1
将0.5g NaOH加入到9.5g去离子水中配成质量百分比为5％的水溶液，取1000g蜡质玉米淀粉与柑橘纤维混合物(淀粉与柑橘纤维质量比为99:1)喷雾加入氢氧化钠溶液，充分混合均匀，静置平衡，干燥粉碎过筛，在热风气流中100℃下热处理1小时得成品。
使用安东帕流变仪淀粉单元(MCR 92)分析淀粉糊化曲线图。将1g(干基)淀粉配成5％(w/w)的淀粉乳20mL，用1％柠檬酸调节pH至3.0，混匀后移入流变仪淀粉单元中，从30℃开始升温，以7.5℃/min的速率升温至95℃后保温30min，再以7.5℃/min的速率降温至50℃后保温30min，得到淀粉粘度曲线，粘度单位为mPa·s。
淀粉连续粘度曲线有以下6个关键点：起糊温度A：粘度开始上升的温度；峰值粘度B：淀粉糊的最高粘度值；升温到95℃时的粘度值C；95℃保温30min后的粘度值D，B与D点粘度差值(崩解值)表示淀粉糊的破裂强度，该破裂强度与淀粉糊耐加工性呈反比；淀粉糊温度降到50℃时的粘度值E；50℃保温30min后的粘度值F。淀粉糊粘度及稳定性如表1所示。
表1是采用本方法所制得物理改性淀粉与原淀粉理化性质对比
Figure BDA0002542426100000051
实施例2
将2.5g NaOH加入到47.5g去离子水中配成质量百分比为5％的水溶液，取1000g蜡质玉米淀粉与柑橘纤维混合物(淀粉与柑橘纤维质量比为90:10)喷雾加入氢氧化钠溶液，充分混合均匀，静置平衡，干燥粉碎过筛，在热风气流中130℃下热处理3小时得成品。测试方法如实施例1所示，淀粉糊粘度及稳定性如表2所示。
表2是采用本方法所制得物理改性淀粉与原淀粉理化性质对比
Figure BDA0002542426100000061
实施例3
将5g NaOH加入到95g去离子水中配成质量百分比为5％的水溶液，取1000g蜡质玉米淀粉与柑橘纤维混合物(淀粉与柑橘纤维质量比为80:20)喷雾加入氢氧化钠溶液，充分混合均匀，静置平衡，干燥粉碎过筛，在热风气流中150℃下热处理5小时得成品。测试方法如实施例1所示，淀粉糊粘度及稳定性如表3所示。
表3是采用本方法所制得物理改性淀粉与原淀粉理化性质对比
Figure BDA0002542426100000071
实施例4
将2.5g NaOH加入到47.5g去离子水中配成质量百分比为5％的水溶液，取1000g蜡质玉米淀粉与柑橘纤维混合物(淀粉与柑橘纤维质量比为90:10)喷雾加入氢氧化钾溶液，充分混合均匀，静置平衡，干燥粉碎过筛，在热风气流中130℃下热处理3小时得成品。测试方法如实施例1所示，淀粉糊粘度及稳定性如表4所示。
表4是采用本方法所制得物理改性淀粉与原淀粉理化性质对比
Figure BDA0002542426100000081
实施例5
将5g NaOH加入到95g去离子水中配成质量百分比为5％的水溶液，取1000g蜡质玉米淀粉与柑橘纤维混合物(淀粉与柑橘纤维质量比为80:20)喷雾加入氢氧化钾溶液，充分混合均匀，静置平衡，干燥粉碎过筛，在热风气流中150℃下热处理5小时得成品。测试方法如实施例1所示，淀粉糊粘度及稳定性如表5所示。
表5是采用本方法所制得物理改性淀粉与原淀粉理化性质对比
Figure BDA0002542426100000091
实施例6
将0.5g NaOH加入到9.5g去离子水中配成质量百分比为5％的水溶液，取1000g蜡质玉米淀粉与菊粉混合物(淀粉与菊粉质量比为99:1)喷雾加入氢氧化钠溶液，充分混合均匀，静置平衡，干燥粉碎过筛，在热风气流中100℃下热处理1小时得成品。测试方法如实施例1所示，淀粉糊粘度及稳定性如表6所示。
表6是采用本方法所制得物理改性淀粉与原淀粉理化性质对比
Figure BDA0002542426100000101
实施例7
将2.5g NaOH加入到47.5g去离子水中配成质量百分比为5％的水溶液，取1000g蜡质玉米淀粉与菊粉混合物(淀粉与菊粉质量比为90:10)喷雾加入氢氧化钠溶液，充分混合均匀，静置平衡，干燥粉碎过筛，在热风气流中130℃下热处理3小时得成品。测试方法如实施例1所示，淀粉糊粘度及稳定性如表7所示。
表7是采用本方法所制得物理改性淀粉与原淀粉理化性质对比
Figure BDA0002542426100000111
实施例8
将5g NaOH加入到95g去离子水中配成质量百分比为5％的水溶液，取1000g蜡质玉米淀粉与菊粉混合物(淀粉与菊粉质量比为80:20)喷雾加入氢氧化钠溶液，充分混合均匀，静置平衡，干燥粉碎过筛，在热风气流中150℃下热处理5小时得成品。测试方法如实施例1所示，淀粉糊粘度及稳定性如表8所示。
表8是采用本方法所制得物理改性淀粉与原淀粉理化性质对比
Figure BDA0002542426100000121
实施例9
将5g NaOH加入到95g去离子水中配成质量百分比为5％的水溶液，取1000g马铃薯淀粉与菊粉混合物(淀粉与菊粉质量比为80:20)喷雾加入氢氧化钠溶液，充分混合均匀，静置平衡，干燥粉碎过筛，在热风气流中150℃下热处理5小时得成品。测试方法如实施例1所示，淀粉糊粘度及稳定性如表9所示。
表9是采用本方法所制得物理改性淀粉与原淀粉理化性质对比
Figure BDA0002542426100000131
实施例10
将5g NaOH加入到95g去离子水中配成质量百分比为5％的水溶液，取1000g马铃薯淀粉与菊粉混合物(淀粉与菊粉质量比为80:20)喷雾加入氢氧化钠溶液，充分混合均匀，静置平衡，干燥粉碎过筛，在热风气流中150℃下热处理5小时得成品。
使用旋转流变仪(TA DISCOVERY)分析高温下淀粉糊化曲线图。
将1.0g(干基)淀粉配成5％(w/w)的淀粉乳20mL，混匀后移入流变仪测量杯中，密封，从30℃开始升温，以7.5℃/min的速率升温至121℃后保温30min，再以7.5℃/min的速率降温至50℃后保温30min，得到淀粉粘度曲线，测得粘度单位为mPa·s。
采取以下6个关键点来对淀粉糊性质进行评价：起糊温度A：粘度开始上升的温度；峰值粘度B：淀粉糊的最高粘度值；升温到121℃时的粘度值C；121℃保温30min后的粘度值D，B与D点粘度差值(崩解值)表示淀粉糊的破裂强度，该破裂强度与淀粉糊耐加工性呈反比；淀粉糊温度降到50℃时的粘度值E；50℃保温30min后的粘度值F。淀粉糊粘度及稳定性如表10所示。
表10采用本方法所制得物理改性淀粉与原淀粉理化性质对比(模拟121℃高压灭菌使用环境)
Figure BDA0002542426100000141
本实施例为模拟罐装食品在121℃高温灭菌条件下，物理改性淀粉是否能满足使用要求，物理改性淀粉与原淀粉相比，崩解值由原来的3535mPa·s变为0，说明经物理改性处理以后的淀粉在经过121℃灭菌处理温度下，依然能维持粘度的稳定。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种物理改性淀粉及其制备方法，其特征在于：采用淀粉与纤维质量比按99:1与80:20范围内混合均匀，粉体质量百分比为0.05％～0.5％的碱金属盐配制成5％水溶液，碱金属水溶液喷雾加入粉体中，静置平衡，干燥粉碎过筛，在100℃～150℃热风气流下处理1～5小时得改性淀粉。
2.根据权利要求1所述的一种物理改性淀粉及其制备方法，其特征在于：所述碱金属盐为氢氧化钠或氢氧化钾。
3.根据权利要求1所述的一种物理改性淀粉及其制备方法，其特征在于：所述纤维为柑橘纤维、菊粉。
4.根据权利要求1所述的一种物理改性淀粉及其制备方法，其特征在于：所述淀粉为蜡质玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉、糯米淀粉、小麦淀粉中的一种或它们的组合。
5.根据权利要求1所述的一种物理改性淀粉及其制备方法，其特征在于：所述碱金属使用量为0.05％～0.5％。
6.根据权利要求1所述的一种物理改性淀粉及其制备方法，其特征在于：所述热处理的温度为100～150℃，热处理的时间为1～5小时。
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