一種凍融聯合酶解制備微孔淀粉的方法與流程

本發明涉及變性淀粉工業領域，特別是涉及一種凍融聯合酶解制備微孔淀粉的方法。

背景技術：

微孔淀粉又稱多孔淀粉，指采用物理、化學及生物的方法使淀粉顆粒由表及里形成具有孔洞結構的變性淀粉顆粒，其小孔直徑約為1μm，一般孔隙率為50%左右，是一種用途廣泛，環境友好的新型生物材料，也是一種新型的變性淀粉。微孔淀粉因其具備良好的吸附性能，原料來源廣泛，安全無毒；生產工藝簡單，可生物降解，已經引起人們極大的興趣，廣泛應用于食品及醫藥工業等領域。

目前生產微孔淀粉的主要方法有物理、化學和生物法。物理法包括低溫凍融法、超聲波處理法、機械撞擊和擠壓法等方法。物理法制得的微孔淀粉只是在淀粉表面形成腐蝕或凹坑，未形成貫穿的微孔結構，其吸附能力增加有限，生產成本較高，難以進行工業化生產，因此作為單一制備的方法應用前景受限；化學方法，如酸法、乙醇法、交聯法等，制備微孔淀粉反應速率較慢，降解不一，出孔隨機性強，結構較脆弱從而限制了其應用；生物法中酶法使用最廣泛，淀粉酶解生產微孔淀粉的工藝簡單易行，生產效率較高，產品吸附性較好，但酶法生產成本較高，酶解時間長。因此，微孔淀粉的制備方法需要進一步優化，并采取一些預處理來提高生淀粉對酶的敏感性。

凍融方法為物理法，生產工藝清潔、對環境無污染，被認為是食品工業領域最有前景的方法之一。szymonska等研究發現對馬鈴薯淀粉進行冷凍會導致淀粉顆粒表面粗糙并造成雙螺旋的減弱。張永春等人發現，冷凍處理在顆粒內外形成冰晶進而產生膨脹壓力，引起糯性玉米淀粉顆粒表面微孔增大和表面微觀形態的改變。

本發明將凍融法與復合酶法相結合來制備微孔淀粉，發明了一種簡單有效的處理方法。通過凍融產生的微機械力損傷淀粉顆粒棱角，使淀粉表面更為粗糙，增加酶的附著位點，加大酶反應面積，有利于提高酶解反應速率,縮短酶解時間，顯著提高微孔淀粉的開孔率，降低生產成本，易于實現產業化。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種安全有效、綠色環保的制備微孔淀粉的預處理方法，能夠解決酶解效率低、酶解時間長的問題，顯著提高了微孔淀粉的開孔率和吸附性能。

本發明提供的工藝路線見工藝流程圖1。

本發明的目的通過如下技術實現：

1.浸泡：稱取適量淀粉，置于容器中，加水浸泡，淀粉與水的比例為1：1-3，浸泡時間為1-5小時。

2.凍融處理：將步驟1得到的淀粉放入低溫速凍箱進行冷凍處理，之后于低于淀粉糊化溫度下解凍0.5-2小時。

3.加復合酶水解：將步驟2得到的解凍后的淀粉用緩沖液調至ph值為4-6，加入α-淀粉酶和糖化酶，酶配比為α-淀粉酶：糖化酶為1:3-1:5，加酶量為體系總質量的1-3％，溫度控制在50-55℃，反應時間為6-18小時。

所用α-淀粉酶酶活：4000u/g,所用糖化酶酶活：10萬u/g；

4.洗滌、離心：將步驟3得到的酶解后淀粉用水洗滌，并在3000r/min下離心5分鐘，此過程重復3次。

5.熱風干燥：將步驟4得到的淀粉置于45-50℃的溫度下烘至恒重，過100目篩，即得微孔淀粉。

為進一步實現本發明目的，優選地，步驟2所述冷凍溫度為-10℃到-40℃。

優選地，步驟2所述解凍溫度為20-60℃。

優選地，步驟2所述冷凍時間為3-24小時。

優選地，步驟2所述的凍融循環次數為1-6次。

本發明的關鍵技術在于凍融處理的溫度、時間與次數的選擇上；凍融處理方法簡單，破壞了淀粉顆粒表面結構，但要注意冷凍溫度的控制，若溫度過低，凍結速率過快，水快速相變成冰，形成的冰晶過小因而產生的內外壓力差小，則不容易產生大的凹坑，對后續酶解反應造成不利影響。

本發明的有益效果：

與現有技術相比，本發明的有益效果體現在：

1.發明提出了一種制備微孔淀粉的方法，采用凍融聯合酶解制備微孔淀粉。對原料淀粉進行凍融處理，使淀粉顆粒表面變得粗糙并產生凹坑，有利于酶的水解作用，成孔效果顯著提高。相比于酶法制備微孔淀粉，催化速率高，酶解時間短。

2.本發明制備的微孔淀粉孔深且孔洞數目較多，吸附性強。

3.以淀粉為原料，包括玉米淀粉、小麥淀粉、大米淀粉、馬鈴薯淀粉、綠豆淀粉、豌豆淀粉、木薯淀粉；涉及淀粉種類較多，包含不同的淀粉晶型及不同顆粒尺寸的淀粉，實驗結果具有說服性。

4.本發明提供的處理方法操作簡單，安全環保，沒有引入其他的生化試劑，易于控制且效果明顯，有很強的應用前景，適合工業化生產。

附圖說明

圖1是本發明制備微孔淀粉的工藝流程圖

圖2是本發明制備微孔淀粉的掃描電鏡圖

具體實施方式

為了更好的理解本發明，結合實施例進一步說明發明的內容，但不應理解為對本發明的限制。

實施例1：

1.凍融聯合酶解制備微孔淀粉

稱取40g生玉米淀粉加入到250ml錐形瓶中，加入60ml水，浸泡3小時，之后將樣品放入低溫速凍箱中在-25℃冷凍3小時，再于25℃融化1小時，在體系中加入150ml磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液將ph調至4.6，于60℃水浴中預熱20min，并不斷用攪拌器攪拌，加入α-淀粉酶和糖化酶，酶配比為α-淀粉酶：糖化酶為1:3.5，加酶量為體系總質量的1.5％，55℃恒溫水浴11小時，用naoh溶液調節ph值為7.5以終止反應，將懸浮液在3000r/min下離心5分鐘，剩余淀粉用100ml去離子水洗滌并離心，重復三次，于50℃烘至恒重，粉碎過100目篩即得到微孔淀粉產品。

2.吸油率的測定

吸油率是指微孔淀粉所吸收的大豆油占微孔淀粉的質量比。稱取3g微孔淀粉于燒杯中，與15ml的大豆色拉油在恒溫下混合攪拌30分鐘后，3000r/min離心5min,棄去上清液，直至濾紙上沒有液滴滴下，計算吸油率。

最后測得微孔淀粉的吸油率為：126.75％。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種凍融聯合酶解制備微孔淀粉的方法，屬于變性淀粉加工領域。本發明以淀粉（包括玉米淀粉，小麥淀粉、大米淀粉、馬鈴薯淀粉，綠豆淀粉，豌豆淀粉、木薯淀粉）為原料，經過凍融、復合酶酶解、離心、洗滌、烘干、過篩等步驟實施，制得微孔淀粉。本發明能夠促進淀粉顆粒表面孔穴快速形成，形成的微孔深且密，吸油能力較未處理的原淀粉有大幅度提高，處理過程簡單，環保安全；能夠解決凍融成孔效果差、酶解速率低、酶解時間長的問題。本發明所制備的微孔淀粉可用作優良的吸附材料廣泛應用于食品、醫藥衛生、農業、造紙、印刷等行業，降低生產成本，易于實現產業化。

技術研發人員：于雷;趙安琪;楊末;王彩嬌
受保護的技術使用者：吉林農業大學
技術研發日：2017.07.10
技術公布日：2017.09.15