CN112574322B - 功能性食用淀粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及食品加工领域，具体涉及一种制备功能性食用淀粉的方法，该方法包括以下步骤：(1)将淀粉原料与醇混合配制成淀粉乳，向淀粉乳中加入碱金属盐的醇溶液以调节pH为碱性；(2)对步骤(1)所得产物依次进行浓缩和分散；(3)采用逐步升温干燥法对分散的产物进行干燥。该方法具有操作较为简单安全，并且采用该方法制备的功能性食用淀粉具有品质高、质量稳定且食用安全性高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及食品加工领域，具体涉及一种功能性食用淀粉的制备方法。
背景技术
变性淀粉是在原淀粉的基础之上，通过物理、化学或生物的方法，改变淀粉的颗粒结构，从而赋予其原淀粉所不具备的性质，如减缓老化、改善蒸煮特性、增加淀粉糊的冻融稳定性、改善淀粉糊及凝胶的透明度和光泽、改善产品的加工性能和耐受能力，使其具有适合某种特殊用途的性质。变性淀粉广泛应用于食品行业，作为多种功能性助剂改善食品质量或开发新品种、降低生产成本和优化生产工艺。
物理法因其技术和相关产品的特有优势，将在今后成为淀粉变性技术开发的热点方向。首先，物理变性淀粉自带“天然”、“无化学添加”等属性，具备优于天然淀粉的应用特性，满足了消费者对加工食品安全、健康、优质的诉求；其次，物理法大大丰富了当前以化学法为主的变性手段，为淀粉的复合变性提供了更多可能性，满足了食品企业对变性淀粉“多功能、差异化”的需求；最后，物理法在生产过程无废水、副产物产生，产品附加值高，符合行业和政府对食品产业绿色、高效增长的要求。总之，物理变性将成为今后淀粉变性的重要发展趋势，其工艺和应用技术的进步将持续推动变性淀粉行业健康、快速向前发展。
CN107383219A公开了一种将淀粉和碱金属盐水溶液调和后在捏合机中捏合，然后干燥粉碎过筛，在耐压密闭容器和乙酸乙酯介质中进行热处理，过滤回收溶剂，之后再进行水洗并调节pH，干燥粉碎过筛制备改性淀粉的方法。但是由于捏合机无法将淀粉和碱金属水溶液混合均匀，影响了产品的质量稳定性。并且，该方法采用乙酸乙酯介质在高温带压容器中进行热反应，其安全性不高，不利于大规模工业化生产。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的改性淀粉质量稳定性不足和生产过程中安全性不高的问题，提供一种功能性食用淀粉的制备方法。该方法具有操作简单，安全性高，产品品质好的特点。
为了实现上述目的，本发明提供一种制备功能性食用淀粉的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）将淀粉原料与醇混合配制成淀粉乳，向淀粉乳中加入碱金属盐的醇溶液以调节pH为碱性；
（2）对步骤（1）所得产物依次进行浓缩和分散；
（3）采用逐步升温干燥法对分散的产物进行干燥。
通过上述技术方案，可以采用较为简单安全的方式进行高品质功能性食用淀粉的制备，利于实现质量稳定且安全性高的改性淀粉工业化规模生产。
具体实施方式
应当理解的是，以下具体实施方式仅用于进一步解释和说明本发明，而不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供一种制备功能性食用淀粉的方法，该方法包括以下步骤：
（1）将淀粉原料与醇混合配制成淀粉乳，向淀粉乳中加入碱金属盐的醇溶液以调节pH为碱性；
（2）对步骤（1）所得产物依次进行浓缩和分散；
（3）采用逐步升温干燥法对分散的产物进行干燥。
任意本领域现有的淀粉原料均可适用于本发明提供的方法。例如，所述淀粉原料可以选自小麦淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉和大米淀粉中的至少一种。
根据本发明的优选实施方式，其中，步骤（1）中所述淀粉原料的水分含量为10-20重量%。优选为10-14重量%。
根据本发明的优选实施方式，其中，步骤（1）中所述醇可以为任意本领域现有可用于食品加工的醇，只要能够达到脱除水分的目的即可。
优选地，步骤（1）中所述醇为乙醇、甲醇和丙醇中的至少一种。考虑到食品安全性的问题，优选为乙醇和/或丙醇，更优选为乙醇。
根据本发明的优选实施方式，其中，步骤（1）中所述淀粉乳中的干物含量为30-40重量%。所述干物含量指的是淀粉乳中淀粉干基占淀粉乳总重量的百分比。
本发明的发明人在研究的过程中巧妙地发现，碱金属盐的醇溶液具有易于溶解淀粉的特点。使用碱金属盐的醇溶液进行改性淀粉制备可以实现使淀粉容易溶解，并且确保淀粉改性过程中不产生褐变的目的。任意具备上述特点的碱金属盐的醇溶液均可适用于本发明提供的方法。
根据本发明的优选实施方式，其中，步骤（1）中所述碱金属盐的醇溶液为碱金属盐的浓度为1-10重量%的乙醇溶液。优选碱金属盐的浓度为3-5重量%的乙醇溶液。
优选地，所述碱金属盐的醇溶液为碳酸钠浓度为1-10重量%的乙醇溶液。优选为碳酸钠的浓度为3-5重量%的乙醇溶液。
根据本发明的优选实施方式，其中，步骤（1）中所述淀粉乳的pH被调节至碱性，以达到避免淀粉高温降解的目的。只要调节后的pH值能够达到该目的即可适用于本发明提供的方法。
优选地，所述淀粉乳的pH被调节至9-9.5。
根据本发明的优选实施方式，其中，步骤（1）还包括在调节所述淀粉乳pH后将所述淀粉乳进行搅拌，使其混合均匀。
优选地，所述搅拌的条件包括：时间5-20min，速度200-400rpm。
根据本发明，其中，步骤（2）中所述浓缩的目的在于去除所述淀粉乳中碱金属盐的醇溶液。任意本领域内现有的浓缩方式均可适用于本发明提供的方法。
优选地，出于提高生产效率和快速实现干燥条件的目的，可以选择抽滤和/或板框过滤的方式进行浓缩。
优选地，所述浓缩的条件使得所述淀粉乳中的干物含量为40重量%以上，优选50-60重量%。
根据本发明，其中，步骤（2）中，分散的目的在于使浓缩后的淀粉粒径均匀，避免在后续干燥过程中受热不均等问题。任意本领域内现有的分散方式均可适用于本发明提供的方法。
优选地，所述分散可以采用粉碎、解碎和研磨等方式中的至少一种。
更优选地，所述分散的条件使得所得产物的粒径在0.1-1mm范围内。优选在0.2-0.5mm范围内。
本发明的发明人在研究的过程中巧妙地发现，进行变性淀粉制备时，采用逐步升温干燥法能够有效避免升温过程中温度一次性上升幅度过大造成的淀粉局部糊化的问题，能够进一步提高产品质量。
根据本发明的优选实施方式，其中，步骤（3）中所述逐步升温干燥法包括依次进行一次干燥、二次干燥和三次干燥。其中：
所述一次干燥的条件使得一次干燥产物中的水分含量为5-10重量%。
所述二次干燥的条件使得二次干燥产物中的水分含量小于5重量%且在3重量%以上。
所述三次干燥的条件使得三次干燥产物中的水分含量小于3重量%。
根据本发明的优选实施方式，其中，所述二次干燥的温度比一次干燥的温度高60-80℃。
分解本发明的优选实施方式，其中，所述三次干燥的温度比二次干燥的温度高20-40℃。
根据本发明的优选实施方式，根据实际生产条件以及操作高效、可靠的需要。其中，步骤（3）中所述逐步升温干燥法可以包括以下步骤：
A、将分散的产物在40-50℃进行一次干燥，时间为2-10h。
B、将一次干燥产物在110-130℃进行二次干燥，时间为1-2h。
C、将二次干燥产物在150-170℃进行三次干燥，时间为1-3h。
根据本发明的优选实施方式，其中，所述方法还包括用酸调节干燥产物的pH至4-6。然后对所得产物依次进行洗涤、干燥、粉碎和过筛，获得功能性食用淀粉。
根据本发明，所述酸可以为任意本领域现有可用于食品工业中pH调节的酸。优选地，所述酸可以选用柠檬酸和/或盐酸。
更优选地，所述酸为浓度为3-5重量%的水溶液。
根据本发明的优选实施方式，出于降低杂质含量、提高产品质量的目的，在调节干燥产物pH后需要对其进行洗涤。所述洗涤的方式可以为本领域任意常用洗涤方式。
优选地，所述洗涤的方式可以选自淋洗、溶解和旋流洗涤中的至少一种。
根据本发明的优选实施方式，所述方法还包括将洗涤产物进行干燥。所述干燥可以采用本领域任意现有干燥方式。
优选地，所述干燥的方式可以选自真空干燥、烘箱干燥、沸腾干燥中的至少一种。
更优选地，所述干燥的条件包括：时间2-10h，温度40-50℃。
进一步优选地，所述干燥的条件使得所获得的干燥产物中的水分含量在10-14重量%。
根据本发明的优选实施方式，所述方法还包括在干燥后，将干燥产物进行粉碎。所述粉碎可以采用本领域任意现有粉碎方式。
优选地，所述粉碎的方式可以选自研磨和/或挤压。
更优选地，所述粉碎的条件使得所获得的粉碎产物的粒径在80-100目。即，所述粉碎的产物能够通过80-100目筛。
根据本发明的优选实施方式，其中，采用本发明提供的方法制备的所述功能性食用淀粉的布拉班德粘度为：C点600-900 BU，E点900-1200 BU。pH为4.5-6.5。电导率为100-200 μS/cm。水分含量为12-14重量%。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。应当能够理解的是，以下实施例仅用于进一步解释和说明本发明，而不用于限制本发明。
在以下实施例和对比例中，淀粉粘度的测试方法为：布拉班德粘度法（采用布拉本德公司的Viscograph E型号布拉班德粘度仪检测）。电导率的测试方法为：电导率法（采用梅特勒公司FiveEasy Plus型号电导仪检测）。淀粉中水分含量的测定方式为：快速水分仪法（采用梅特勒公司HG63型号快速水分仪检测）。干燥采用雅马拓公司DKM610C型号的高温烘箱进行。分散采用西厨公司2500Y型号的高速粉碎机对浓缩（抽滤）后的物料进行粉碎。
在以下实施例和对比例中，在未做特殊说明的情况下，采用的淀粉原料为从中粮黄龙食品工业有限公司公司购买的蜡质玉米淀粉产品，其含水量为13±1重量%。
实施例1
（1）将500g淀粉原料与960g乙醇混合配制成淀粉乳，干物含量为30重量%。向淀粉乳中加入20g碳酸钠的乙醇溶液（浓度为3重量%），调节pH至9，200rpm搅拌5min。
（2）将步骤（1）所得产物进行抽滤至淀粉干基含量为50重量%，采用高速粉碎机将抽滤后的物料粉碎至粒径约为0.5mm。
（3）将粉碎的产物在50℃进行一次干燥，时间为2h；将一次干燥产物在130℃进行二次干燥，时间为1h；将二次干燥产物在160℃进行三次干燥，时间为3h。每次干燥后产物中的水分含量详见表1。
（4）干燥产物用150g浓度为3重量%的柠檬酸水溶液调节pH至4，搅拌10min。
（5）将搅拌产物过滤至其中水分含量为40重量%，采用自来水洗涤至滤液澄清。
（6）将洗涤产物干燥至其中水分含量为14重量%。进一步粉碎至粒径约为0.18mm，过80目筛，收集筛下物。获得功能性食用淀粉A1。
实施例2
（1）将500g淀粉原料与750g乙醇混合配制成淀粉乳，干物含量为35重量%。向淀粉乳中加入18g碳酸钠的乙醇溶液（浓度为4重量%），调节pH至9.3，300rpm搅拌10min。
（2）将步骤（1）所得产物进行抽滤至淀粉干基含量为55重量%，采用高速粉碎机将抽滤后的物料粉碎至粒径约为0.4mm。
（3）将粉碎的产物在50℃进行一次干燥，时间为2 h；将一次干燥产物在130℃进行二次干燥，时间为1h；将二次干燥产物在160℃进行三次干燥，时间为3h。每次干燥后产物中的水分含量详见表1。
（4）干燥产物用120g浓度为4重量%的柠檬酸调节pH至4，搅拌10min。
（5）将搅拌产物过滤至其中水分含量为40重量%，采用自来水洗涤至滤液澄清。
（6）将洗涤产物干燥至其中水分含量为13重量%。进一步粉碎至粒径约为0.18mm，过80目筛，收集筛下物。获得功能性食用淀粉A2。
实施例3
（1）将500g淀粉原料与600g乙醇混合配制成淀粉乳，干物含量为40重量%。向淀粉乳中加入16g碳酸钠的乙醇溶液（浓度为5重量%），调节pH至9.5，400rpm搅拌20min。
（2）将步骤（1）所得产物进行抽滤至淀粉干基含量为60重量%，采用高速粉碎机将抽滤后的物料粉碎至粒径约为0.2mm。
（3）将粉碎的产物在50℃进行一次干燥，时间为2 h；将一次干燥产物在130℃进行二次干燥，时间为1h；将二次干燥产物在160℃进行三次干燥，时间为3h。每次干燥后产物中的水分含量详见表1。
（4）干燥产物用100g浓度为5重量%的柠檬酸调节pH至4，搅拌10min。
（5）将搅拌产物过滤至其中水分含量为40重量%，采用自来水洗涤至滤液澄清。
（6）将洗涤产物干燥至其中分含量为12重量%。进一步粉碎至粒径约为0.15mm，过100目筛，收集筛下物。获得功能性食用淀粉A3。
实施例4
采用水分含量为15重量%的蜡质玉米淀粉作为原料。将500g淀粉原料与960g乙醇混合配制成淀粉乳，干物含量为29重量%。向淀粉乳中加入20g碳酸钠的乙醇溶液（浓度为3重量%），调节pH至9，200rpm搅拌5min。其余步骤和方法均与实施例1相同。每次干燥后产物中的水分含量详见表1。获得功能性食用淀粉A4。
实施例5
采用实施例1的方法，不同的是，步骤（1）中配制的淀粉乳中干物含量为50重量%。每次干燥后产物中的水分含量详见表1。获得功能性食用淀粉A5。
实施例6
采用实施例1的方法，不同的是，步骤（3）中一次干燥的时间为1h，二次干燥的时间为0.5h，三次干燥的时间为0.5h。每次干燥后产物中的水分含量详见表1。获得功能性食用淀粉A6。
实施例7
采用实施例1的方法，不同的是，步骤（3）中一次干燥的温度为40℃，二次干燥的温度为130℃，三次干燥的温度为140℃。每次干燥后产物中的水分含量详见表1。获得功能性食用淀粉A7。
实施例8
采用实施例1的方法，不同的是，采用两级升温法干燥粉碎的产物，具体为将粉碎的产物在50℃进行一次干燥，时间为3h；将一次干燥产物在160℃进行二次干燥，时间为4h。每次干燥后产物中的水分含量详见表1。获得功能性食用淀粉A8。
对比例1
按照实施例1的方法，不同的是，用相同浓度的碳酸钠的水溶液替代碳酸钠的乙醇溶液。每次干燥后产物中的水分含量详见表1。获得功能性食用淀粉D1。
对比例2
按照实施例1的方法，不同的是，步骤（3）中一次性升温至160℃进行干燥，干燥时间为6h。干燥后产物中的水分含量详见表1。获得功能性食用淀粉D2。
表1 淀粉中的水分含量（重量%）
| 一次干燥 | 二次干燥 | 三次干燥 | |
| 实施例1 | 7.1 | 4.9 | 2.9 |
| 实施例2 | 6.4 | 4.1 | 2.1 |
| 实施例3 | 5.2 | 3.7 | 1.6 |
| 实施例4 | 7.8 | 5.9 | 4.1 |
| 实施例5 | 7.5 | 5.6 | 3.8 |
| 实施例6 | 11.4 | 8.5 | 4.9 |
| 实施例7 | 8.6 | 6.5 | 3.7 |
| 实施例8 | 7.1 | 2.9 | / |
| 对比例1 | 7.9 | 5.2 | 3.4 |
| 对比例2 | 3.2 | / | / |
测试例1
对以上实施例和对比例中获得的功能性食用淀粉进行表观评级和性能检测，表观评级标准详见表2。其结果分别见表3和表4。
表2 功能性食用淀粉表观评级标准
| 评级 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 颜色 | 洁白无杂质 | 洁白但有少量杂质* | 大体洁白但含有较多杂质* | 发黄且有较多杂质* | 发黄且有大量杂质* |
| 糊化程度 | 无糊化 | 有少量糊化（≤10%） | 局部糊化（10-40%） | 大部分糊化（40-70%） | 严重糊化（≥70%） |
*此处杂质指的是淀粉在高温状态下糊化产生的颗粒，其颜色为褐色或黑色。
表3 功能性食用淀粉表观评级结果
| 淀粉编号 | 颜色 | 糊化程度 |
| A1 | 1 | 1 |
| A2 | 1 | 1 |
| A3 | 1 | 1 |
| A4 | 2 | 2 |
| A5 | 2 | 2 |
| A6 | 3 | 3 |
| A7 | 3 | 3 |
| A8 | 3 | 3 |
| D1 | 4 | 4 |
| D2 | 5 | 5 |
通过表3的内容可以明显看出，当采用本发明优选的方法和条件进行功能性食用淀粉制备时，所获得的产品从颜色和糊化程度等方面均能达到较高质量水平。而当其中的条件发生变化，获得的产品则表现出表观评价水平下降的趋势，例如，样品结块、色泽发黄、产生糊化等。
表4功能性食用淀粉特性
| 淀粉编号 | C点粘度 （BU） | E点粘度 （BU） | pH | 电导率 （μS/cm） | 水分含量 （重量%） |
| A1 | 685 | 904 | 4.9 | 135 | 14 |
| A2 | 753 | 985 | 4.7 | 138 | 13 |
| A3 | 890 | 1121 | 4.5 | 130 | 12 |
| A4 | 621 | 854 | 5.0 | 134 | 14 |
| A5 | 654 | 892 | 4.9 | 136 | 14 |
| A6 | 521 | 654 | 4.9 | 132 | 14 |
| A7 | 524 | 641 | 4.9 | 131 | 14 |
| A8 | 528 | 634 | 4.9 | 139 | 14 |
| D1 | 582 | 531 | 4.9 | 155 | 14 |
| D2 | 457 | 402 | 4.9 | 153 | 14 |
由表4中的淀粉A1-A8与D1的对比可以看出，相较采用碳酸钠水溶液时，采用醇溶液进行制备能够使获得的功能性食用淀粉粘度较高且具有较高的粘度稳定性。
通过淀粉A1-A8与D2的对比可以看出，采用逐步升温干燥法能够提高样品的粘度以及粘度稳定性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种制备功能性食用淀粉的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）将淀粉原料与醇混合配制成淀粉乳，向淀粉乳中加入碱金属盐的醇溶液以调节pH为碱性；
（2）对步骤（1）所得产物依次进行浓缩和分散；
（3）采用逐步升温干燥法对分散的产物进行干燥，包括依次进行一次干燥、二次干燥和三次干燥，其中，所述一次干燥的条件使得一次干燥产物中的水分含量为5-10重量%；
所述二次干燥的条件使得二次干燥产物中的水分含量小于5重量%且在3重量%以上；
所述三次干燥的条件使得三次干燥产物中的水分含量小于3重量%。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤（1）中所述淀粉原料的水分含量为10-20重量%；
和/或，步骤（1）中所述淀粉乳中的干物含量为30-40重量%。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤（1）中所述醇选自乙醇和/或丙醇；
和/或，步骤（1）中所述碱金属盐选自碳酸钠、碳酸钾和碳酸氢钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤（1）中淀粉乳的pH被调节至9-9.5；
和/或，所述碱金属盐的醇溶液为碱金属盐的浓度为1-10重量%的乙醇溶液。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述碱金属盐的醇溶液为碳酸钠浓度为1-10重量%的乙醇溶液。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤（2）中所述浓缩的条件使得浓缩后的淀粉乳中的干物含量在40重量%以上；
和/或，步骤（2）中所述分散的条件使得所得产物的粒径在0.1-1mm范围内。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤（2）中所述浓缩的条件使得浓缩后的淀粉乳中的干物含量为50-60重量%。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述二次干燥的温度比一次干燥的温度高60-80℃；
和/或，所述三次干燥的温度比二次干燥的温度高20-40℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤（3）中所述逐步升温干燥法包括以下步骤：
A、将分散的产物在40-50℃进行一次干燥，时间为2-10h；
B、将一次干燥产物在110-130℃进行二次干燥，时间为1-2h；
C、将二次干燥产物在150-170℃进行三次干燥，时间为1-3h。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括用酸调节干燥产物的pH至4-6，然后对所得产物依次进行洗涤、干燥、粉碎和过筛，获得功能性食用淀粉。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述酸选自柠檬酸和/或盐酸。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述洗涤的方式包括：淋洗、溶解和旋流洗涤中的至少一种；
和/或，所述干燥的方式选自真空干燥、烘箱干燥和沸腾干燥中的至少一种；
和/或，所述粉碎的方式选自研磨和/或挤压。
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