一種高溶解性蠟質玉米淀粉膜的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高溶解性蠟質玉米淀粉膜的制備方法：將蠟質玉米淀粉分散于水中，先進行預糊化然后使淀粉完全糊化后冷卻，再加入異淀粉酶完全脫支，濃縮、冷凍干燥后得到脫支蠟質玉米淀粉(DWMS)；將DWMS與蠟質玉米淀粉混合，在一定濕度下干燥成膜，制備出一種機械強度和溶解度高、熱封性和阻隔性好的淀粉膜，可同時解決蠟質玉米淀粉膜機械性能較弱、直鏈淀粉含量高的淀粉膜溶解性差的問題。此外，在制作過程中，使用到的所有試劑均為食品級，可作為良好的可食用食品包裝膜，用于包封方便面調料或方便咖啡等速溶性食品。
【專利說明】
一種高溶解性蠟質玉米淀粉膜的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及食品包裝膜技術領域，尤其是涉及采用添加脫支蠟質玉米淀粉(DWMS) 來提高蠟質玉米淀粉膜的性能，以及制備該高溶解性蠟質玉米淀粉膜的方法。【背景技術】
[0002]隨著當今社會的環境問題日益突出以及人們的環保意識逐步增強，以天然高分子等可再生資源為原料的可降解材料的研究已經引起越來越多的關注。淀粉來源廣泛、價格低廉、可再生，糊化后的淀粉稀溶液經干燥可制成淀粉膜;而淀粉膜透氣性低，阻油性好，已成為可降解膜中發展前景最好的一類，有很高的應用潛力。
[0003]淀粉分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，其中直鏈淀粉呈線性結構，分子間容易相互作用， 易成膜，所成膜結晶度大，拉伸強度高，但溶解性差;支鏈淀粉高度分支，空間位阻較大，不易成膜，只可在低溫下緩慢干燥成膜，所成膜為無定型結構，斷裂伸長率大，溶解性好，但拉伸強度低且成膜時間較長。基于上述兩種淀粉的相關特性，在制備淀粉膜時，人們往往首先考慮的是選擇直鏈淀粉含量較高的淀粉，然而，此種淀粉一般價格昂貴，使得生產成本大大提高;或者是采取一些提高原料中直鏈淀粉含量的辦法，但直鏈淀粉鏈長較長、直鏈淀粉比例較高時會嚴重影響淀粉膜的溶解度，限制了淀粉膜的應用。
[0004]綜上可知，如何研發獲得機械性能優良、同時溶解性和透明度高的淀粉膜已成為本領域急需解決的技術難題。
【發明內容】
[0005]針對現有技術存在的上述問題，發明人經過研究改進，提出一種添加脫支蠟質玉米淀粉即DWMS，從而改善蠟質玉米淀粉膜的方法。本發明提供了一種新型的高溶解性蠟質玉米淀粉膜的制備方法，能夠有效提高蠟質玉米淀粉膜的機械性質和應用加工性能，而且能夠保持蠟質玉米淀粉膜的溶解性能。
[0006]本發明的技術方案如下:
[0007]—種高溶解性蠟質玉米淀粉膜的制備方法，具體步驟如下:
[0008](1)將蠟質玉米淀粉均勻分散于冷水中，制得0.1 %?1 % (w/w)的懸濁液，即在 99.9ml水中添加0.lg的蠟質玉米淀粉制得濃度為0.1 %的懸濁液，在99ml水中添加lg的蠟質玉米淀粉制得濃度為1%的懸濁液，在水浴鍋中攪拌預糊化，再于110?130°C高壓蒸煮鍋中蒸煮10?30min至完全糊化后冷卻；[〇〇〇9 ](2)加入異淀粉酶進行脫支，所述異淀粉酶的添加量為1?1 OU/g淀粉，反應溫度為30?60°C，反應時間為12?24h;完全脫支后滅酶，離心，將上清液在60-80°C旋轉蒸發濃縮， 快速置于_70°C超低溫冰箱，冷凍干燥后得到無定形態的DWMS粉末；[0〇10](3)將DWMS與蠟質玉米淀粉混合，其中EWMS占混合物的比例為8 %?25 %，用冷水配制成3%?5%淀粉懸濁液，在水浴鍋中攪拌預糊化，再于110?130°C高壓蒸煮鍋中蒸煮 10?30min至完全糊化，冷卻至95°C后加入甘油，甘油添加量為0.3?0.4g/g淀粉;搖勾后超聲脫氣;將淀粉液傾倒于平板玻璃盒或平板塑料盒中，其中傾倒量以淀粉干基重計為0.008?0.01g/cm2;
[0011](4)將平板玻璃盒或平板塑料盒置于20-30°C，相對濕度為50%?85%的恒溫恒濕箱中干燥3?6d，在相對濕度為50%條件下平衡2d，揭膜；[〇〇12](5)將步驟(4)中獲得的淀粉膜進行熱封，熱封溫度為110?170 °C，熱封壓力為0.2?0?5MPa〇[〇〇13]上述步驟(1)中蠟質玉米淀粉懸濁液的濃度為1 %，懸濁液在攪拌預糊化中的攪拌速率為300rpm，水浴鍋預糊化升溫速率為2°C/min，升溫至沸水后持續時間為30min，高壓蒸煮的溫度為121°C，時間為20min;[〇〇14]上述步驟(2)中異淀粉酶添加量為7.5U/g淀粉，反應溫度為40 °C，反應時間為12h， 旋轉蒸發溫度為80 °C ;
[0015]上述步驟(3)中淀粉懸濁液的濃度為3%，甘油添加量為0.4g/g淀粉，傾倒量以淀粉干基重計為0 ? 009g/cm2;[〇〇16] 上述步驟(4)中恒溫恒濕箱相對濕度為85%，干燥時間為3d;[〇〇17] 上述步驟(5)中熱封溫度為150°C，熱封壓力為0.4MPa。[〇〇18]本發明有益的技術效果在于:
[0019]1、現有技術中，制備高性能的淀粉膜一般選用直鏈淀粉含量高的淀粉，此種淀粉一般價格昂貴，使得生產成本大大增加;而本發明的淀粉膜以蠟質玉米淀粉為原料，來源廣泛，價格低廉。
[0020] 2、由于蠟質玉米淀粉的側鏈鏈長聚合度為6?80葡萄糖殘基，經異淀粉酶完全脫支后得到的DWMS是蠟質玉米淀粉酶法水解a-1，6糖苷鍵之后的產物，是只含有a-1，4糖苷鍵的與蠟質玉米淀粉的側鏈鏈長一致的線性葡聚糖，其分子量小、溶解性好，與未脫支的蠟質玉米淀粉側鏈有更好的相容性，在提高淀粉膜機械性能的同時不影響基質淀粉膜的溶解性和透明度。[〇〇21] 3、步驟(2)中旋轉蒸發溫度為60-80°C，優選為80°C，可提高蒸發速率并避免DWMS 形成沉淀結晶，增加D WM S與錯質玉米淀粉的相容性，從而進一步提高所制淀粉膜的透明度和溶解性。
[0022]4、現有技術中，流延法成膜干燥條件通常為烘箱快速干燥，這種快速干燥方法使淀粉膜鏈間無法充分移動，減少了淀粉鏈間氫鍵作用，使淀粉膜機械性能、阻隔性能較差； 而本發明的干燥方法可使淀粉鏈間充分發生相互作用，提高淀粉膜的機械性能。
[0023] 5、現有技術中，對淀粉膜進行熱封時常加入粘合劑，而本發明中所得淀粉膜無需使用粘合劑即具有很好的熱封效果。【附圖說明】
[0024]圖1為實施例1制備得到的D麗S的HPSEC圖；
[0025]圖2為實施例1制備得到的在85%濕度下干膜所得淀粉膜的結晶情況；
[0026]圖3為實施例1制備得到的不同濕度下添加不同比例DWMS淀粉膜拉伸強度情況；
[0027]圖4為實施例1制備得到的不同濕度下添加不同比例DWMS淀粉膜透油率情況；[〇〇28]圖5為實施例1制備干膜濕度為85%、DWMS添加比例為15%得到的淀粉膜熱封強度結果；
[0029]圖6為實施例1制備干膜濕度為85 %、DWMS添加比例為15%得到的淀粉膜包封產品實例。【具體實施方式】
[0030]實施例1
[0031]本發明提供了一種高溶解性蠟質玉米淀粉膜的制備方法，具體步驟如下:[〇〇32] (1)將l.0Og蠟質玉米淀粉均勻分散于99mL蒸餾水中，在沸水浴中攪拌預糊化，再于121°C蒸煮20min至完全糊化后冷卻至室溫。[〇〇33] (2)向糊化后的蠟質玉米淀粉內加入7.5U/g淀粉的異淀粉酶進行脫支，反應溫度為40°C，反應時間為12h;完全脫支后，將完成水解反應的溶液于沸水浴中煮沸lOmin滅酶， 5000rpm下離心lOmin除去酶，80°C旋轉蒸發后，冷凍干燥呈無定形粉末，即得DWMS。[〇〇34] (3)將DWMS與蠟質玉米淀粉混合，混合比例分別為0:100、8:92、15:85、25:75，配制成3 %濃度的懸濁液，在沸水浴中預糊化，再置于121°C下蒸煮20min完全糊化，冷卻至95 °C 后加入淀粉干基重的40%甘油，搖勻，超聲脫氣;脫氣后將淀粉液傾倒于平板玻璃盒或平板塑料盒中，其中傾倒量為〇.〇〇9g/cm2(淀粉干基重)。
[0035] (4)將盛有淀粉液的平板玻璃盒或平板塑料盒置于恒溫恒濕箱中，恒溫恒濕箱溫度為23°C，濕度分別為50%、70%、85%，干燥3d后將恒溫恒濕箱相對濕度調節至50%平衡 2d，揭月旲。[〇〇36] (5)將上述制備得到的淀粉膜進行熱封性試驗，熱封溫度為110?170°C，熱封壓力為0.2?0.5MPa。
[0037]將步驟(2)中得到的DWMS制成0.1%(w/v)的溶液，使用Shodex OHpak SB-804/SB-802.5凝膠柱，柱溫50°C，流動相為超純水，流速為lmL/min分析DWMS聚合度，得到如圖1所示 HPSEC圖。從圖中可以看出，蠟質玉米淀粉完全脫支，得到的DWMS分子量較小。
[0038]將步驟(4)中得到的淀粉膜研磨成粉后進行X-射線衍射測試，掃描速度為2°/min， 掃描區域為5°?30°，采樣步寬0.02°，得到圖2所示的X-射線衍射圖譜。從圖中可以看出，蠟質玉米淀粉膜呈無定型，添加DWMS的淀粉膜在17°處具有明顯的B型結晶，故DWMS可促進蠟質玉米淀粉結晶，且DWMS添加比例為15 %時，淀粉膜結晶度最高。[〇〇39]將步驟(4)中所得淀粉膜進行拉伸強度測試，將膜裁成3cmX6cm大小的膜，使用 TA.XT 2i物性儀，A/TG夾具進行測量，可以得到拉伸強度和斷裂伸長率。實驗測量過程使用 Button模式，初始夾具間距離為40 mm，拉伸距離為40 mm，測量時拉伸速度為2.00mm/s，測后返回速度為10.〇〇mm/S，返回距離為40mm。拉伸強度指膜在拉伸力作用下，破裂前所能承受的最大拉力與膜斷裂面的橫截面積的比值，計算得到拉伸強度，結果如圖3。
[0040]將步驟(4)中所得淀粉膜進行阻油性測試，量取2mL大豆油于稱量瓶中，取一張待測膜密封于稱量瓶口處，倒扣在已知重量的吸油紙上，置于相對濕度為54%的干燥器中，放置2d，稱量吸油紙質量變化，計算得到淀粉膜透油率，結果如圖4。
[0041]將步驟(5)中所得熱封后淀粉膜裁成15_大小的寬度，進行熱封強度試驗，使用TA XT 2i物性儀，A/TG夾具進行測量，可以得到熱封強度(N/15mm)。實驗測量過程使用Button 模式，初始夾具間距離為40mm，拉伸距離為20mm，測量時拉伸速度為2 ? 00mm/s，測后返回速度為10.0Omm/s，返回距離為40_，熱封強度隨熱封溫度和熱封壓力變化結果如圖5。[〇〇42] 將步驟(4)中干膜濕度為85 %、OTMS添加比例為15 %的淀粉膜在150 °C、0.4MPa下進行包封方便面調料和速溶咖啡試驗，所得產品及其沸水溶解5min后狀態結果如圖6,其中 a為方便面調料包，b為方便面油包，c為速溶咖啡。[0〇43]上述實施例中異淀粉酶的規格為1000U/mL，生產廠家是愛爾蘭Megazyme公司，購買廠家是國內經銷商上海超研生物科技有限公司。
【主權項】
1.一種高溶解性錯質玉米淀粉膜的制備方法，其特征在于具體步驟如下:(1)將蠟質玉米淀粉均勻分散于冷水中制得濃度為0.1%?1%的懸濁液，在水浴鍋中 攪拌預糊化，再于110?130°c高壓蒸煮鍋中蒸煮10?30min至完全糊化后冷卻；(2)加入異淀粉酶進行脫支，所述異淀粉酶的添加量為1?10U/g淀粉，反應溫度為30? 60°C，反應時間為12?24h;完全脫支后滅酶，離心，將上清液在60-80°C旋轉蒸發濃縮，快速 置于-70°C超低溫冰箱，冷凍干燥后得到無定形態的脫支蠟質玉米淀粉(DWMS);(3)將DWMS與蠟質玉米淀粉混合，其中DWMS占混合物的比例為8 %?25 %，用冷水配制 成3 %?5 %淀粉懸濁液，在水浴鍋中攪拌預糊化，再于110?130 °C高壓蒸煮鍋中蒸煮10? 30min至完全糊化，冷卻至95 °C后加入甘油，甘油添加量為0.3?0.4g/g淀粉;搖勻后超聲脫 氣；將淀粉液傾倒于平板玻璃盒或平板塑料盒中，其中傾倒量以淀粉干基重計為〇.008?0?01g/cm2;(4)將平板玻璃盒或平板塑料盒置于20-30°C，相對濕度為50%?85%的恒溫恒濕箱中 干燥3?6d，在相對濕度為50 %條件下平衡2d，揭膜；(5)將步驟(4)中獲得的淀粉膜進行熱封，熱封溫度為110?170 °C，熱封壓力為0.2? 0.5MPa 〇2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中蠟質玉米淀粉懸濁液的 濃度為1%。3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中的懸濁液在攪拌預糊化 中的攪拌速率為300rpm;水浴鍋預糊化升溫速率為2°C/min，升溫至沸水后持續時間為 30min〇4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中高壓蒸煮的溫度為121 °C，時間為20min。5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中異淀粉酶添加量為 7.5U/g淀粉，反應溫度為40 °C，反應時間為12h。6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中旋轉蒸發溫度為80°C。7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中DWMS占混合物的比例為 15%，淀粉懸濁液的濃度為3%。8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中甘油添加量為0.4g/g淀 粉，傾倒量以淀粉干基重計為〇 ? 〇〇9g/cm2 〇9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中恒溫恒濕箱相對濕度為 85%，干燥時間為3d。10.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中熱封溫度為150°C，熱 封壓力為〇.4MPa。
【文檔編號】C08K5/053GK106009010SQ201610343279
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月23日
【發明人】周星, 金征宇, 孟令儒, 葉小嘉, 徐學明, 王韌, 趙建偉, 王金鵬
【申請人】江南大學