一种冻融联合酶解制备微孔淀粉的方法与流程

本发明涉及变性淀粉工业领域，特别是涉及一种冻融联合酶解制备微孔淀粉的方法。

背景技术：

微孔淀粉又称多孔淀粉，指采用物理、化学及生物的方法使淀粉颗粒由表及里形成具有孔洞结构的变性淀粉颗粒，其小孔直径约为1μm，一般孔隙率为50%左右，是一种用途广泛，环境友好的新型生物材料，也是一种新型的变性淀粉。微孔淀粉因其具备良好的吸附性能，原料来源广泛，安全无毒；生产工艺简单，可生物降解，已经引起人们极大的兴趣，广泛应用于食品及医药工业等领域。

目前生产微孔淀粉的主要方法有物理、化学和生物法。物理法包括低温冻融法、超声波处理法、机械撞击和挤压法等方法。物理法制得的微孔淀粉只是在淀粉表面形成腐蚀或凹坑，未形成贯穿的微孔结构，其吸附能力增加有限，生产成本较高，难以进行工业化生产，因此作为单一制备的方法应用前景受限；化学方法，如酸法、乙醇法、交联法等，制备微孔淀粉反应速率较慢，降解不一，出孔随机性强，结构较脆弱从而限制了其应用；生物法中酶法使用最广泛，淀粉酶解生产微孔淀粉的工艺简单易行，生产效率较高，产品吸附性较好，但酶法生产成本较高，酶解时间长。因此，微孔淀粉的制备方法需要进一步优化，并采取一些预处理来提高生淀粉对酶的敏感性。

冻融方法为物理法，生产工艺清洁、对环境无污染，被认为是食品工业领域最有前景的方法之一。szymonska等研究发现对马铃薯淀粉进行冷冻会导致淀粉颗粒表面粗糙并造成双螺旋的减弱。张永春等人发现，冷冻处理在颗粒内外形成冰晶进而产生膨胀压力，引起糯性玉米淀粉颗粒表面微孔增大和表面微观形态的改变。

本发明将冻融法与复合酶法相结合来制备微孔淀粉，发明了一种简单有效的处理方法。通过冻融产生的微机械力损伤淀粉颗粒棱角，使淀粉表面更为粗糙，增加酶的附着位点，加大酶反应面积，有利于提高酶解反应速率,缩短酶解时间，显著提高微孔淀粉的开孔率，降低生产成本，易于实现产业化。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种安全有效、绿色环保的制备微孔淀粉的预处理方法，能够解决酶解效率低、酶解时间长的问题，显著提高了微孔淀粉的开孔率和吸附性能。

本发明提供的工艺路线见工艺流程图1。

本发明的目的通过如下技术实现：

1.浸泡：称取适量淀粉，置于容器中，加水浸泡，淀粉与水的比例为1：1-3，浸泡时间为1-5小时。

2.冻融处理：将步骤1得到的淀粉放入低温速冻箱进行冷冻处理，之后于低于淀粉糊化温度下解冻0.5-2小时。

3.加复合酶水解：将步骤2得到的解冻后的淀粉用缓冲液调至ph值为4-6，加入α-淀粉酶和糖化酶，酶配比为α-淀粉酶：糖化酶为1:3-1:5，加酶量为体系总质量的1-3％，温度控制在50-55℃，反应时间为6-18小时。

所用α-淀粉酶酶活：4000u/g,所用糖化酶酶活：10万u/g；

4.洗涤、离心：将步骤3得到的酶解后淀粉用水洗涤，并在3000r/min下离心5分钟，此过程重复3次。

5.热风干燥：将步骤4得到的淀粉置于45-50℃的温度下烘至恒重，过100目筛，即得微孔淀粉。

为进一步实现本发明目的，优选地，步骤2所述冷冻温度为-10℃到-40℃。

优选地，步骤2所述解冻温度为20-60℃。

优选地，步骤2所述冷冻时间为3-24小时。

优选地，步骤2所述的冻融循环次数为1-6次。

本发明的关键技术在于冻融处理的温度、时间与次数的选择上；冻融处理方法简单，破坏了淀粉颗粒表面结构，但要注意冷冻温度的控制，若温度过低，冻结速率过快，水快速相变成冰，形成的冰晶过小因而产生的内外压力差小，则不容易产生大的凹坑，对后续酶解反应造成不利影响。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1.发明提出了一种制备微孔淀粉的方法，采用冻融联合酶解制备微孔淀粉。对原料淀粉进行冻融处理，使淀粉颗粒表面变得粗糙并产生凹坑，有利于酶的水解作用，成孔效果显著提高。相比于酶法制备微孔淀粉，催化速率高，酶解时间短。

2.本发明制备的微孔淀粉孔深且孔洞数目较多，吸附性强。

3.以淀粉为原料，包括玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、马铃薯淀粉、绿豆淀粉、豌豆淀粉、木薯淀粉；涉及淀粉种类较多，包含不同的淀粉晶型及不同颗粒尺寸的淀粉，实验结果具有说服性。

4.本发明提供的处理方法操作简单，安全环保，没有引入其他的生化试剂，易于控制且效果明显，有很强的应用前景，适合工业化生产。

附图说明

图1是本发明制备微孔淀粉的工艺流程图

图2是本发明制备微孔淀粉的扫描电镜图

具体实施方式

为了更好的理解本发明，结合实施例进一步说明发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。

实施例1：

1.冻融联合酶解制备微孔淀粉

称取40g生玉米淀粉加入到250ml锥形瓶中，加入60ml水，浸泡3小时，之后将样品放入低温速冻箱中在-25℃冷冻3小时，再于25℃融化1小时，在体系中加入150ml磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液将ph调至4.6，于60℃水浴中预热20min，并不断用搅拌器搅拌，加入α-淀粉酶和糖化酶，酶配比为α-淀粉酶：糖化酶为1:3.5，加酶量为体系总质量的1.5％，55℃恒温水浴11小时，用naoh溶液调节ph值为7.5以终止反应，将悬浮液在3000r/min下离心5分钟，剩余淀粉用100ml去离子水洗涤并离心，重复三次，于50℃烘至恒重，粉碎过100目筛即得到微孔淀粉产品。

2.吸油率的测定

吸油率是指微孔淀粉所吸收的大豆油占微孔淀粉的质量比。称取3g微孔淀粉于烧杯中，与15ml的大豆色拉油在恒温下混合搅拌30分钟后，3000r/min离心5min,弃去上清液，直至滤纸上没有液滴滴下，计算吸油率。

最后测得微孔淀粉的吸油率为：126.75％。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种冻融联合酶解制备微孔淀粉的方法，属于变性淀粉加工领域。本发明以淀粉（包括玉米淀粉，小麦淀粉、大米淀粉、马铃薯淀粉，绿豆淀粉，豌豆淀粉、木薯淀粉）为原料，经过冻融、复合酶酶解、离心、洗涤、烘干、过筛等步骤实施，制得微孔淀粉。本发明能够促进淀粉颗粒表面孔穴快速形成，形成的微孔深且密，吸油能力较未处理的原淀粉有大幅度提高，处理过程简单，环保安全；能够解决冻融成孔效果差、酶解速率低、酶解时间长的问题。本发明所制备的微孔淀粉可用作优良的吸附材料广泛应用于食品、医药卫生、农业、造纸、印刷等行业，降低生产成本，易于实现产业化。

技术研发人员：于雷;赵安琪;杨末;王彩娇
受保护的技术使用者：吉林农业大学
技术研发日：2017.07.10
技术公布日：2017.09.15