一种具有高包埋率的改性淀粉的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有高包埋率的改性淀粉，及制备这种改性淀粉的一种方法，同 时涉及含有这种改性淀粉的食品或营养品。本发明属于淀粉改性技术领域。
【背景技术】
[0002] 许多液态化学品可用在食品、化妆品、药物等工业领域中，这些液态化学品在生产 加工中常常会存在操作不方便、质量不稳定和货架期短的问题。常用的改善办法是把这些 液态化学品包埋成粉状。粉状产品既能保持其原有特性又能方便生产操作，常用的包埋剂 包括麦芽糊精、氧化淀粉、阿拉伯树胶和辛烯基琥珀酸淀粉酯衍生物。
[0003] 麦芽糊精一般是以淀粉为原料，经酶解至DE值低于20的产品。它是一种价格比较 便宜的包埋剂，但它的有效载量低，包埋后的粉状产品抗氧化性差。
[0004] 氧化淀粉也常用来做包埋剂，效果比麦芽糊精稍好，但抗氧化功能满足不了一些 容易氧化的昂贵化学品的要求，例如维生素 A、维生素 E、番茄红素、虾青素等。
[0005] 阿拉伯树胶是由高分子量的蛋白质及支链的杂多糖两种成分组成，其特征为水溶 性极大、粘度低、无色无味。阿拉伯树胶已经在糖果、糖浆、乳化香精、冰淇淋和饮料等食品 中以及墨水、粘合剂、纺织品和印刷液中用作乳化剂或稳定剂，由于其货架稳定性好，广泛 应用于需冷藏或冻结贮存的乳液中。在粉状产品中，它的包埋载量和抗氧化性也比麦芽糊 精和氧化淀粉好。
[0006] 阿拉伯树胶是生长于中东和非洲的一种天然胶。由于产地范围狭小，所以非常昂 贵，并且供应量和质量波动很大。专利CN1040374A(赵从伟）中公开了 一种可以代替阿拉伯 树胶的淀粉衍生物，这种淀粉衍生物由β-淀粉酶降解辛烯基琥珀酸淀粉酯来制备。目前这 种改性淀粉已经代替阿拉伯树胶用于包埋疏水物质，例如维生素、香精香料等。
【发明内容】
[0007] 本发明涉及一种具有高包埋率的改性淀粉，其同时具有高抗氧化性及乳化稳定 性。本发明还涉及制备这种改性淀粉的一种方法，该方法包括以下步骤:a)制备一种淀粉衍 生物;b)将淀粉衍生物加热糊化，用组合外切酶将淀粉衍生物降解到DE值不低于40，灭酶； c)干燥，粉碎过筛，得到具有高包埋率的改性淀粉。
[0008] 能用来制备本发明所述的改性淀粉的淀粉原料来自蜡质(粘)玉米、玉米、马铃薯、 甘薯、小麦、大米、西米、木薯、高粱等任何含淀粉的植物。
[0009] 所述的淀粉衍生物结构中含有疏水基团，或同时含有疏水基团和亲水基团，这些 基团至少含5个碳原子，最好的是5个到24个碳原子。可以用至少含有5个碳原子的烷基、链 烯基、芳烷基或芳链烯基的酸酐或中长链脂肪酸来处理和衍生。优选用辛烯基琥珀酸酐衍 生，且辛烯基琥珀酸酐添加量不小于0.25%。应该注意的是任何一种可在淀粉分子上产生疏 水功能或疏水和亲水双重功能，从而使淀粉具有稳定的乳化性质的方法都可以用来制备本 发明所述的淀粉衍生物。在专利US2661349A中公开了这种淀粉衍生物的制备方法，用含有 C5-C18长链的琥珀酸酐或戊二酸酐来反应制备。专利US4626288公开了具有疏水功能的淀 粉衍生物及制备这些衍生物的方法。
[0010] 所述淀粉衍生物最好是一种糊化淀粉(一种预煮过的非颗粒状淀粉），也可以是一 种经过弱酸预降解的或加热糊精化方法改性的流性淀粉，所述的这些改性技术都是熟知 的，这些转化技术可以单一使用或几种结合使用。具体参见M. W. Rutenberg的"淀粉及其 改性"（Starch and Its Modifications)，《水溶性树胶和树脂手册》（Handbook of Water-Soluble Gums and Resins, R. L. Davidson, editor, McGraw Hill, Inc, New York, 1980, page 22 - 36)〇
[0011] 衍生作用可以在组合外切酶处理之前或之后进行。在一个优选的实施方案中，制 备颗粒淀粉衍生物之后的第二个步骤是糊化此衍生的淀粉。糊化过程能使淀粉分子从颗粒 状结构展开，从而使酶能更容易、更均匀的降解淀粉分子的外部支链。在淀粉衍生物糊化 后，把温度和pH调节到适于酶解的条件，一般温度在20°C_75°C，pH为3-10。
[0012] 本发明采用的酶必须是组合外切酶，由两种或两种以上的外切酶组成。其中必须 有一种为葡萄糖酶，另外的酶可以是其它外切酶的一种或几种，例如，β-淀粉酶、外-1， 4 - α-葡糖苷酶、外-1，4 - a- D -葡聚糖麦芽四氢水解酶、外-1，4 - a- D -葡 聚糖麦芽六氢水解酶或任何其他能选择性地从淀粉分子的非还原端断开1，4键但是不能 断开1，6键的外切酶。虽然本发明优选的方法使用了液态的酶，但是固定在载体上的酶也 适用于本发明。
[0013] 本发明优选的外切酶组合为β-淀粉酶和葡萄糖酶。β-淀粉酶只能在非还原端 (非醛端）同淀粉反应，依次切开1，4 - 糖苷键，断裂出麦芽糖单元。β-淀粉酶不能水解 支链的1，6 - a- D糖苷键，也不能跨过分支点继续水解，残留下来的大分子称为极限糊 精，因此其水解产物为麦芽糖、少量葡萄糖与极限糊精。葡萄糖酶也属于外切酶的一种，也 是从非还原端同淀粉反应，从外部支链中断裂出葡萄糖单元，其水解产物只有葡萄糖。葡萄 糖酶与β -淀粉酶不同的地方是它可以断裂支链交接点的1，6 - a- D糖苷键。
[0014] 本发明方法中酶的添加顺序可以以任何先后次序进行，而不局限于优选实施方案 中的次序，也可同时加到淀粉糊中进行反应。
[0015] 酶活性的最佳参数根据所用酶的不同而不同，因此，降解的速率随各种因素而变 化。这些因素包括所用的酶型、酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂存在与否以及其它因素 等。根据酶型或其来源，可能需要调整各项参数以获得最佳的降解速率。一般情况下，酶量 增加，降解速度增快，操作者可以根据不同情况来调节控制。
[0016] 酶解反应可以在纯水或缓冲溶液中进行，以确保在整个降解过程中保持最佳的 pH。缓冲液可以用乙酸盐、柠檬酸盐或其他弱酸盐，还可以用其他试剂以得到最佳的酶活 性。酶降解程度可以用不同方法来跟踪。由于本发明所用的组合酶降解淀粉产生的是一种 含有还原糖的产品，因此终点可以通过测定还原糖的DE值(葡萄糖当量)来判断。具体测定 方法见中华人民共和国国家标准GB12099-89《淀粉水解产品还原力和葡萄糖当量测定方 法》。
[0017] 当淀粉已经达到所要求的降解程度，即DE值高于40之后，一般可以用升温或改变 pH的方法灭酶。将温度升到90°C或将pH调到3.0或以下，酶就失去它的活性。最后可通过喷 雾干燥、滚筒干燥或本领域任何已知的技术使降解后的淀粉液脱水，以得到干燥的淀粉。
[0018] 本发明所述的改性淀粉可应用于用橘子油或柠檬油调味的饮料，可以用于冰淇淋 以及其它要求高载量及优良抗氧化性的粉末油脂类产品，尤其是用于制备喷雾干燥的粉末 油脂(该粉末油脂复水后可以形成风味乳浊液)和各种油类维生素等产品。在任何以阿拉伯 树胶或已公开专利的变性淀粉作为乳化剂、包埋剂的产品中，均可用本发明所述的改性淀 粉来取代这两者。
[0019] 本发明所述改性淀粉的特殊功能可以采用以下常用的分析方法来鉴定： a) 载油量和表面油含量检测方法:有机溶剂抽提法； b) 抗氧化效果检测方法:以包埋橘子油为例，氧化后产生新的化学有机物香芹酮，使用 气相色谱和质谱法检测香芹酮含量。
[0020] 实施举例 下面结合实施例对本发明作进一步阐述和说明，应理解的是，这些实施例仅用于例证 的目的，决不限制本发明的保护范围。在这些实施例中，除非另有说明，否则提到的百分比 都为质量百分比。
[0021] 实施例1 特点：只用淀粉酶降解(对照样） 按专利CN1040374A公开的方法，用β-淀粉酶降解辛烯基琥珀酸淀粉酯。具体方法如 下:利用专利US2661349A实施例2中公开的方法制备含2.55%辛烯基琥珀酸基团的蜡质玉米 淀粉(粘玉米0SA淀粉）。配制浓度28%的粘玉米0SA淀粉浆，在约149°C下喷射蒸煮此淀粉浆。 蒸煮完成后将淀粉糊置于55°C_60°C恒温水浴，同时加以搅拌。用浓度3%的盐酸将pH调到 5.3，加入2000单位/千克淀粉的大麦β-淀粉酶进行酶解。当样品DE值达到37.5时，升温至 95°C灭酶，然后喷雾干燥回收粉末。该淀粉DE值达到37.5，作为本发明的对照样。
[0022] 实施例2 特点:先加淀粉酶后加葡萄糖酶组合降解 把实施例1样品(DE值37.5)2500克溶解在5000克去离子水中，在温度45°C，ρΗ5.5条件 下，边搅拌边加入350单位/千克淀粉的葡萄