超细淀粉或谷物基面粉组合物及相关方法与流程

1.本发明涉及一种淀粉或谷物基面粉组合物及相关方法。


背景技术：

2.淀粉和谷物基面粉是由农业原料制成的天然存在的成分。淀粉在工业上通过研磨、筛分和干燥进行精制。天然淀粉存在于通过分子缔合保持在一起的结晶微观颗粒中。这些颗粒典型地在冷水中的溶解度差，并且在糊化时粘度高。这些差溶解度和高粘度特性限制了天然淀粉的使用且/或需要进一步的化学改性。由于淀粉是环境友好的，因此淀粉微粒，并且更具体地，淀粉颗粒已受到商业关注，并已被建议在包括食品、饮料、涂料、化妆品和药物的多种领域中作为一种有前途的成分，以及如用于食品和工业应用中的各种复合材料。
3.已经提出了各种用于制造亚微米粒度的淀粉颗粒的工艺。美国专利号6,677,386披露了一种用于制备生物聚合物纳米颗粒的化学反应挤出工艺，其中使用剪切力使生物聚合物增塑并且在加工过程中加入交联剂。该专利披露了示例性交联剂是二醛和多醛，它们可逆地形成半缩醛、酸酐和混合酸酐(例如，琥珀酸酐和乙酸酐)等。该专利披露了合适的二醛和多醛是戊二醛、乙二醛、高碘酸盐氧化的碳水化合物等，并且乙二醛是特别合适的交联剂。该专利描述了通过该工艺制备的超细淀粉颗粒、所述颗粒的水分散体以及挤出物。
4.pct国际专利公开号wo00/40617披露了一种利用两相体系制备淀粉颗粒的方法，其中该方法包括a)制备包含淀粉在水中的分散体的第一相，b)制备第一相在第二液相中的分散体或乳液，条件是第二相不是水，c)对存在于第一相中的淀粉进行交联，d)分离由此形成的淀粉颗粒。所披露的交联剂实例包括环氧氯丙烷、乙二醛、三偏磷酸钠、磷酰氯或二元或多元羧酸的酸酐。
5.美国专利号9,828,441披露了一种用于在水环境中利用酸制备挤出的预糊化、部分水解的淀粉的工艺。
6.美国专利9,510,614披露了一种用于加工可溶性全燕麦粉(全谷物)的低剪切工艺。通过将全燕麦粉起始混合物和合适的酶溶液在混合器(有时称为预调质器)中混合，并然后对混合物进行热处理来制备酶处理的燕麦粉。然后使酶处理的混合物经历挤出过程以对燕麦粉混合物进行糊化、水解和蒸煮。该专利披露了在挤出机中对混合物施加低剪切。该专利披露了由于酶已对淀粉进行了预调质，因此该工艺不需要高剪切。该专利披露了高剪切使得难以控制水解程度，并且还会过度升高面团温度，这会过度蒸煮面团，从而导致蒸煮太过的谷物风味。该专利披露了低剪切挤出工艺相对于高剪切挤出的特征在于相对于低水分和高剪切螺杆设计的高水分和低剪切螺杆设计，并且在于低剪切工艺的典型螺杆速度为200-350rpm。
7.cn102870853披露了一种具有6.5μm≤d《13μm的粒度的大豆粉。该文献指出，大豆粉末是通过将大豆粉碎得到的，并且超细大豆粉是通过提取大豆油之后主要通过压榨和提取大豆粕来获得大豆粕，并然后通过气流粉碎而获得的大豆制品。该文献指出，超细大豆粉
具有更好的溶解性，且更容易被人体吸收和消化。该文献披露了一种通过使用超细大豆粉作为主要原料制备的豆类营养代餐，并且原料均为食品级。
8.一个重要的限制是制备用于有用的应用的淀粉颗粒的常规方法较复杂且需要有毒或有害的有机溶剂。出于fda目的，来自此类常规工艺的产品典型地不被视为标签友好的，并且典型地不能在食品和其他工业领域中贴上“清洁”标签。常规方法的其他限制包括昂贵的技术，这些技术通常需要使用大量溶剂和/或高能量。常规方法包括难以控制的酸化水技术，并且其中温度、时间、浓度、酸强度、程序和设备的影响会影响淀粉颗粒改性的程度。用酸处理淀粉反过来需要添加大量碱用于中和，这本身会产生相当大的缺点和困难。此外，由于存在诸如蛋白质、纤维和灰分的其他组分，酸化方法不适用于面粉。这些组分使酸改性复杂化并对产品质量产生负面影响，因此使其不适合商业应用。
9.常规工艺生产的产品缺乏合适的高稳定性和水溶性，并且通常导致相分离。
10.除了工业面临的上述挑战外，现在对非化学或非酶改性产品的需求也越来越大。需要简单且可靠的方法来制备非化学改性谷/谷物基面粉和淀粉，并且特别是超细微粒。


技术实现要素：

11.本发明提供优于常规方法和产品的优点。在一个方面，一种形成超细(也称为亚微米)淀粉或面粉颗粒的方法包括将淀粉或脱胚面粉或其组合与液态水或蒸汽或其组合混合，从而产生混合物。如本文所用，超细或亚微米用于表征具有小于百万分之一米的直径的颗粒。
12.在一个方面，形成超细淀粉或面粉产品的方法包括步骤(a)或(b)中的至少一者。步骤(a)包括将水和天然或改性淀粉或面粉的混合物加热至25℃至低于200℃范围内的温度，并且用包括串联的至少一个低剪切正向输送螺杆和至少一个高剪切混合螺杆的螺杆构型挤出该混合物以产生挤出物。如本文所用，改性淀粉或改性面粉意指通过对天然淀粉或面粉进行物理处理以改变其性质而制备的淀粉或面粉衍生物。
13.步骤(b)包括形成水、脂质和天然或改性淀粉或面粉的混合物，并且干燥该水、脂质和天然或改性淀粉或面粉的混合物，以产生干燥的脂质淀粉中间体或干燥的脂质面粉中间体。
14.在一个方面，该方法包括步骤(c)或(d)中的至少一者。步骤(c)包括在步骤(a)或(b)之前，碾磨该天然或改性淀粉或面粉以减小该天然或改性淀粉或面粉的粒度。步骤(d)包括使(a)中产生的该挤出物破碎，或使(b)中产生的该干燥的脂质淀粉中间体或面粉中间体破碎，从而与(a)中该混合物的挤出是用由低剪切正向输送螺杆组成且没有高剪切混合螺杆的螺杆构型的情况下生产的淀粉或面粉颗粒产品相比，或者与(b)中没有脂质的情况下生产的淀粉或面粉中间体相比，生产出具有高水溶性的超细淀粉或面粉颗粒产品；其中该方法没有化学或酶反应。在一个实施例中，使(a)中产生的该挤出物破碎，或使(b)中产生的该干燥的脂质淀粉中间体或面粉中间体破碎是通过辊压、研磨或碾磨及其组合进行的。
15.在一个方面，该方法包括将混合物加热至25℃至低于200℃的温度，以及用螺杆构型挤出混合物，从而在没有化学或酶反应的情况下产生超细淀粉颗粒。在一个方面，螺杆构型包括串联的至少一个低剪切正向输送螺杆和至少一个串联的高剪切混合螺杆。在一个实施例中，与用由低剪切正向输送螺杆组成且没有高剪切混合螺杆的螺杆构型挤出的淀粉或
面粉颗粒相比，超细(即，亚微米)淀粉或面粉颗粒具有高水稳定性。在一个方面，该方法没有粉碎步骤。
16.在一个方面，一种装置包括热源和螺杆构型，该螺杆构型包括串联的至少一个低剪切正向输送螺杆和至少一个高剪切混合螺杆部分，其中该热源被构造成将淀粉或脱胚面粉或其组合与水的混合物加热至25℃至低于200℃的温度，其中该螺杆构型被构造成与用由低剪切正向输送螺杆组成且没有高剪切混合螺杆的螺杆构型挤出的淀粉或面粉颗粒相比，挤出混合物以在没有化学或酶反应的情况下产生超细淀粉颗粒。在一个方面，该装置没有粉碎装置。
17.在一个方面，一种超细淀粉或谷物基颗粒挤出产品包含特征在于在约4％的体积密度下峰值大小为约0.12μm的超细淀粉或谷物基颗粒，其中该挤出产品优选不含化学或酶反应物。
18.在一个方面，一种超细淀粉或谷物基颗粒挤出产品包含特征在于在水中的百分比溶解度在约75％至95％范围内持续至少48小时的超细淀粉或谷物基颗粒。
19.在一个方面，一种方法包括将挤出的超细淀粉颗粒与水混合以产生基本上没有相分离的水溶液。
20.在一个方面，一种淀粉或谷物基面粉包含在水溶液中具有高溶解度和稳定性的超细颗粒。
21.在一个方面，一种淀粉或谷物基面粉包含在油溶液中具有高溶解度和稳定性的超细颗粒。
22.在一个方面，一种水溶液包含淀粉或谷物基面粉，该淀粉或谷物基面粉包含不含化学或酶反应物的超细颗粒。
23.在一个方面，一种方法包括通过使用将淀粉与水混合以使非化学或非酶改性的饲料源经受机械力和剪切来形成微粒淀粉产品。本发明提供了一种通过在加工过程中在25℃至低于200℃的温度下进行挤出的工艺，该工艺令人惊讶地产生表现出高溶解度的产品并且可以在不使用任何添加剂的情况下进行。特别地，该工艺不需要在酸性条件或碱性条件下或在化学添加剂和/或酶的存在下进行。
24.在一个方面，一种形成超细淀粉或面粉产品的方法包括(a)形成水、脂质和天然或改性淀粉或面粉的混合物，并且干燥该水、脂质和天然或改性淀粉或面粉的混合物，以产生干燥的脂质淀粉中间体或干燥的脂质面粉中间体；和步骤(b)或(c)中的至少一者，其中(b)在步骤(a)之前，并且包括碾磨该天然或改性淀粉或面粉以减小该天然或改性淀粉或面粉的粒度；其中(c)包括使(a)中产生的该干燥的脂质淀粉中间体或面粉中间体破碎，从而与(b)中没有脂质的情况下生产的淀粉或面粉中间体相比，生产出具有高水溶性的超细淀粉或面粉颗粒产品。在一个实施例中，该方法没有化学或酶反应。
25.在一个方面，本发明涉及一种新型淀粉或谷物基面粉组合物，该组合物由在水体系中具有独特溶解度和稳定性的独特超细微粒物质组成。本披露的工艺参数的设计和使用使得能够形成新的且独特的淀粉基颗粒。此处披露的工艺产生的产品和组合物可以用于多种领域，包括药物、化妆品、涂料和聚合物组合物领域。特别地，所披露的超细产品组合物和随后的粉末性质可以用于某些食品和饮料产品，具有以下改善和应用：a.改善高水分食品体系中的感觉和感官功能。
b.由于食品和饲料中所需的表面积和活性增加，改善风味、油和微量/大量营养素的提供。c.改善某些食品(面包、饼干、棒和无麸质食品等)的质地，其中高溶解度和稳定性赋予更好的附着力和质地功能。d.改善碳水化合物和蛋白质的溶解度，以在食品和饲料中提供营养功能。e.改善用于纸张的涂料应用的微粒组成，以及改善替代乳胶和生物粘合剂的产品所要求的附着力。
26.这些和其他方面、实施例和相关的优点将从以下具体实施方式中变得明显。
附图说明
27.图1示出了根据本发明的方面的低剪切输送螺杆的一部分。
28.图2示出了根据本发明的方面的高剪切混合螺杆的一部分。
29.图3示出了根据本发明的方面的两个平行三螺纹锥形螺杆的一部分。
30.图4示出了根据本发明的方面的两个平行进给螺杆的一部分。
31.图5示出了根据本发明的方面的正向进给的瓣式剪切锁(shearlock)螺杆的一部分。
32.图6示出了根据本发明的方面的反向瓣式剪切锁螺杆的一部分。
33.图7示出了根据本发明的方面的螺杆构型。
34.图8是体积密度(％)与大小等级(μm)的关系图，该图示出了与天然马齿玉米淀粉的湿粒度分布相比，根据本发明的方面生产的淀粉颗粒的湿粒度分布。
35.图9是％溶解度与时间的关系图，该图示出了根据本发明的方面生产的各种颗粒的以实时％溶解度(rt)表示的稳定性。
36.图10描绘了根据本发明的方面生产的淀粉产品。
37.图11描绘了根据本发明的方面生产的面粉产品，该产品与在水溶液中的常规面粉产品相比，在水溶液中显示出高溶解度。
38.图12描绘了根据本发明的方面制成的玉米淀粉样品的x射线衍射(xrd)图。
具体实施方式
39.图1示出了根据本发明的方面的低剪切输送螺杆100的一部分。低剪切输送螺杆100位于管或管道(未示出)内。低剪切输送螺杆100用于将材料移动或输送通过管或管道。低剪切输送螺杆100具有环绕中心轴104的螺旋表面102。螺旋表面102包括外螺纹106。螺纹106具有相同的尺寸并且以与每个相邻螺纹106相同的方式对齐。轴表面108位于相邻螺纹106之间。当低剪切输送螺杆100围绕中心轴104的轴线旋转时，管或管道内的材料由低剪切输送螺杆100移动通过管或管道。
40.图2示出了根据本发明的方面的示例性高剪切混合螺杆200的一部分。高剪切混合螺杆200位于管或管道(未示出)内，并且具有环绕中心轴204的不对称表面202。不对称表面202包括从每个相邻螺纹206偏移的螺纹206。当高剪切混合螺杆200围绕中心轴204的轴线旋转时，管或管道内的材料由高混合螺杆200混合。在图2中，示出了八个螺纹206。然而，在本发明的实施例中可以使用更多或更少的螺纹206。
41.图3示出了根据本发明的方面的两个平行三螺纹锥形螺杆300的一部分。
42.图4示出了根据本发明的方面的组合的两个平行进给螺杆400的一部分。图4示出了图1中描绘的两个低剪切输送螺杆，其中螺杆被对齐，使得一个螺杆的螺纹106与另一个螺杆的两个螺纹106之间的轴表面108对齐。
43.图5示出了根据本发明的方面的正向进给的瓣式剪切锁螺杆500的一部分。当如图1所示的输送螺纹106相对缓慢地将功投入挤出物时，瓣式剪切锁螺杆500的桨叶(剪切锁)更快地将功投入挤出物。桨叶502是椭圆形片，该椭圆形片是不良的输送元件，即使被构造为设置成“正向输送”的一组元件的一部分。正向输送是排列桨叶502，使得桨叶(瓣)的最长尺寸的大体行进方向延续输送元件的方向。中性输送(未示出)实质上是设置桨叶，使得在剖面中从一个桨叶到下一个桨叶，瓣偏移90度。
44.图6示出了根据本发明的方面的反向进给的瓣式剪切锁螺杆600的一部分。反向输送实质上是排列桨叶602，使得瓣的大体行进方向与输送元件的方向相反。
45.受益于本披露的本领域技术人员将认识到桨叶502(在图5中示出)和桨叶602(在图6中示出)可以被构建成长度等于0.5d的组。一般来讲，对于0.5d的长度，一个元件块可以偏移90度，使得对于正向和反向输送桨叶，每个桨叶可以与上游桨叶偏移30度。本领域技术人员将认识到观察桨叶的输送方向的一种方式是观察桨叶组在挤出机中旋转时的顶部或底部。如果出现的“波浪”从左向右移动，则零件是正向输送(挤出物流动的方向)。如果出现的“波浪”是从右向左的，则零件是反向输送(与挤出物流动的方向相反)。
46.通过以下实例和比较例更具体地说明本发明：
47.实例
48.材料
49.本文披露的非化学和非酶改性工艺可以用于由淀粉或脱胚面粉或其组合以及水或蒸汽或其组合生产独特的超细淀粉微粒。示例性但非限制性的马齿玉米淀粉是adm 106(阿彻丹尼尔斯米德兰公司(archer daniels midland))。示例性脱胚面粉是脱胚玉米粉。脱胚面粉的淀粉可以衍生自选自由玉米、小麦、豌豆、大米、木薯、马铃薯和其他谷粒(诸如黑麦、大麦和燕麦)组成的组的植物源以及某些豆类，诸如大豆、花生及其组合。
50.混合过程
51.将天然淀粉在充分剪切和温和加热的情况下与水混合，以实现特征粒度分布。水可以以蒸汽或液态水的形式加入。在加工过程中，温度在25℃(即室温，“rt”)至低于200℃的范围内，优选地在25℃至低于140℃的范围内。混合过程可以是分批或连续混合。该起始混合过程对淀粉进行预调质以获得淀粉进一步加工所希望的特性，诸如水分含量、ph和温度。
52.实例1
53.挤出过程。使用中试规模的tx-57magnum同向旋转双螺杆挤出机系统(堪萨斯州萨贝塔市温格制造公司(wenger manufacturing,sabetha,ks))生产显示出高溶解度和稳定性的淀粉颗粒，该挤出机系统可以安装有不同长度的螺杆轴和机筒，并配备有水冷却能力和蒸汽加热。对于确定为常规螺杆构型(输送螺杆)的螺杆构型，使用双螺杆构型。对于确定为adm螺杆构型(正向和反向进给的瓣式剪切锁、正向截螺纹螺杆和浅螺纹的截螺纹锥形的混合)的新型adm螺杆构型，使用双螺杆构型。图7示出了用于上述挤出过程的新型adm螺杆
构型。
54.使用新型adm螺杆构型(如图7所示的螺杆构型700)研究较高机械剪切对产品最终性能的影响。受益于本披露的本领域技术人员将认识到可用于本发明的合适的挤出机系统不限于特定的螺杆品种，并且还可以包括例如单螺杆、柱塞或其他类似的挤出方法。
55.如图7所示，螺杆构型700具有两个螺杆702和704。每个螺杆702、704。每个螺杆702、704具有各自的第一段706，该第一段包括正向截螺纹1d螺杆，即具有图4所示的螺杆构型的螺杆。每个螺杆702、704具有各自的第二段708，该第二段包括图5所示的4
×
45
°
正向剪切锁螺杆构型。每个螺杆702、704具有各自的第三段710，该第三段包括正向截螺纹1d螺杆，即具有图4所示的螺杆构型的螺杆。截螺纹1。每个螺杆702、704具有各自的第四段712，该第四段包括3
×
45
°
正向剪切锁螺杆构型(类似于图5所示的构型，但具有三个剪切锁或桨叶，而不是图5所示的四个剪切锁或桨叶)。每个螺杆702、704具有各自的第五段714，该第五段包括3
×
45
°
反向剪切锁螺杆构型(类似于图6所示的构型，但具有三个剪切锁或桨叶，而不是图6所示的四个剪切锁或桨叶)。每个螺杆702、704具有各自的第六段716，该第六段包括2
×
45
°
反向剪切锁螺杆构型。每个螺杆702、704具有各自的第七段718，该第七段包括3
×
30
°
正向剪切锁螺杆构型。每个螺杆702、704具有各自的第六段716，该第六段包括2
×
45
°
反向剪切锁螺杆构型。每个螺杆702、704具有各自的第七段718，该第七段包括3
×
30
°
正向剪切锁螺杆构型。每个螺杆702、704具有各自的第八段720，该第八段包括3
×
45
°
正向剪切锁螺杆构型。每个螺杆702、704具有各自的第九段722，该第九段包括浅螺纹的截螺纹锥形构型。段722具有与如图300所示的平行三头螺纹锥形螺杆300相同的构型。区1、2、3、4和5(在图7中称为机筒1、2、3、4和5)具有如图7所确认的挤出温度。
56.实例2
57.配方。为开发和评估根据本披露的方面的挤出面粉和淀粉而设计和制备不同配方，并且这些配方总结在表1中。试验在ph 6下运行。表1中列出的adm螺杆构型在图7中示出为螺杆构型700。表1中列出的常规螺杆构型是仅由常规输送螺杆组成的螺杆构型。表1区1是室温(rt)，即25℃。
58.结果
59.测定样品4(使用adm螺杆构型700制成)和样品3(使用仅由常规输送螺杆组成的常规螺杆构型制成)的淀粉颗粒分布。根据本披露制成的样品4具有独特的淀粉颗粒分布，其中》50％的颗粒在亚微米范围内。参见下表2和图8。如表2所示，样品4(使用adm螺杆构型700制成)有67％的颗粒的d90(μm)为0.591(峰1)，而样品3(使用仅由常规输送螺杆组成的常规螺杆构型制成)只有1.72％的颗粒的d90(μm)为0.84(峰3)。表2
60.湿粒度分布。图8是体积密度(％)与大小等级(μm)的关系图，该图示出了与使用仅由常规输送螺杆组成的常规螺杆构型挤出的天然马齿玉米淀粉(即，表1的样品3，其中添加了20％的水)的湿粒度分布相比，根据本发明的方面生产的淀粉颗粒(即，表1的样品4，其中添加了20％的水，用新型adm螺杆构型700挤出)的湿粒度分布。如图8所示，用新型adm螺杆构型700生产且不含化学或酶反应物的超细淀粉颗粒的特征在于在约4％的体积密度下峰值大小为约0.12μm。如图8所示，与使用仅由常规输送螺杆组成的常规螺杆构型挤出的天然马齿玉米淀粉(即，表1的样品3)的体积密度％和大小等级(峰3)相比，根据本发明的方面制成的颗粒(即表1的样品4)具有大得多的体积密度％和更小的大小等级(参见峰1)。
61.与水混合并确定溶解度。在一个优选的实施例中，根据本发明制备的产品也将基本上完全可溶于冷水，即在25℃(即室温)下可溶于水。下面描述用于确定溶解度的方法。根据用于确定冷水溶解度的优选方法，将4.0g(干基)产品分散在80.0g蒸馏水中。在25℃下搅拌10分钟后，将浆料转移到100ml量筒中并稀释定容。将量筒倒置三次并使其在25℃下静置12min。然后将一份20g等分的上清液转移到预先称重的盘中。然后将盘放置在热板上蒸发至干燥。然后将盘称重并记录为干样品重量。使用以下公式计算溶解度：溶解度＝[(干样品重量)/0.8*100]。如果溶解度为至少约70％，并且更优选至少约80％，则认为该产品具有高溶解度。根据本发明制备的产品具有优异的冷水溶解度，并且特别可用于食品、涂料、化妆品、药物以及各种复合材料。
[0062]
百分比溶解度与时间。图9是％溶解度与时间的关系图，该图示出了根据本发明的方面生产的各种颗粒的以室温(rt)，即25℃下的水中％溶解度表示的稳定性。如图9所示，根据本披露制成的产品(样品2和4，即用新型adm螺杆构型700挤出，参见表1)具有的随时间的水中％溶解度远大于使用仅由常规输送螺杆组成的常规螺杆构型制成的对应产品(样品1和3，参见表1)。与具有在约2小时时为约40％且在48小时时为约10％的％溶解度的对应样品3相比，样品4具有在约2小时时为超过80％且在48小时时为大于75％的％溶解度。与具有在约2小时时为小于30％且在48小时时为约10％的％溶解度的对应样品1相比，样品2具有在约2小时时为超过60％且在48小时时为约43％的％溶解度。
[0063]
实例3
[0064]
淀粉产品在水溶液中的高稳定性。图10是描绘根据本发明的方面生产的淀粉产品1002(即，表1的样品4，用新型adm螺杆构型700挤出)在根据上文标题“与水混合并确定溶解度”中描述的过程与水组合之后的照片。如图10所示，淀粉产品1002在水溶液中具有高稳定性，没有相分离。图10所示的淀粉产品1002在水中的照片是在淀粉产品1002与水混合24小时后拍摄的。
[0065]
实例4
[0066]
面粉产品在水溶液中的高稳定性。图11是描绘根据本发明的方面生产的面粉产品
1102(即，用新型adm螺杆构型700挤出)在根据上文标题“与水混合并确定溶解度”中描述的过程与水组合之后的照片，显示了与水溶液中的常规面粉产品1104相比在水溶液中的高溶解度。如图11所示，与使用仅由常规输送螺杆组成的常规螺杆构型挤出的常规面粉产品1104(其具有显著的相分离，如底相1106比上相1108具有更多固体所示)相比，根据本披露制成的面粉产品1102在水溶液中具有高稳定性，没有相分离。图11所示的水中的面粉产品1102和常规面粉产品的照片是在各自与水混合24小时后拍摄的。
[0067]
实例5
[0068]
淀粉/面粉和脂质配方。本发明的方面包括具有脂质配方的淀粉/面粉混合物。
[0069]
脂质配方的组成。
[0070]
该方法的方面包括根据以下的脂质配方制剂：
[0071]
(1)微乳液(me)：将5克甘油单酯添加到di水中的5％甘油溶液中并充分混合。然后将2克大豆卵磷脂添加到溶液中并充分混合。然后将12克中链甘油三酯(“mct”)添加到溶液中并充分混合。
[0072]
(2)乳化剂共混物(em)：将12.6克甘油单酯添加到12％甘油溶液中并充分混合。然后将5克大豆卵磷脂添加到溶液中并充分混合。
[0073]
(3)棕榈酸配方(paf)：将2.5克甘油单酯添加到15克di水中并充分混合。然后将2.5克棕榈酸添加到溶液中并充分混合。
[0074]
表3以按重量计％确定脂质配方的组成。表3.脂质配方的组成
[0075]
将淀粉/面粉与脂质配方制剂混合。该方法的方面包括根据以下的具有希望的脂质配方制剂的淀粉/面粉混合物：(1)通过将30克希望的淀粉/面粉的干固体(ds)添加到去离子(di)水中来制备10％ds浆料；(2)对于其中添加了脂质配方的样品，然后将6克希望的脂质配方添加到浆料中；(4)使用步琦(buchi)b290喷雾干燥机对浆料进行干燥，其中入口温度为100℃，出口温度为约60℃，并且泵速为1.1-1.4ml/min。对于喷雾干燥，将液体样品泵送到喷雾干燥喷嘴。
[0076]
实例6
[0077]
碾磨。利用流化床射流磨(耐驰(netzsch)condux cgs 10)制造超细淀粉或面粉。淀粉或面粉通过容积式进料器引入射流磨中，并且通过以6巴向三个研磨喷嘴供应的压缩气体进行碾磨。粒度可以通过调整内部分级机的转速来调节。在14,000rpm的分级机速度下，生产出d50为3-4μm且d90为小于10μm的淀粉或面粉(表4)。粒度也可以通过调整碾磨时间来调节。碾磨的玉米淀粉1和碾磨的玉米淀粉2具有相同的起始材料，但是对碾磨的玉米淀粉1进行碾磨的碾磨时间比对碾磨的玉米淀粉2的碾磨时间长。
[0078]
粉末的粒度和表面积。使用马尔文(malvern)mastersizer 3000干模块分析粉末
的粒度和表面积。监测干粉的粒度和表面积的变化。粒度和表面积如表4所示。如表4所示，与衍生出根据本披露的超细产品的具有318m2/kg的表面积和13.0μm的粒度d10的基础材料相比，生产这些超细产品的可调节工艺技术通过将粒度d10降低至1.42μm来提供高达3,278m2/kg的增加的表面积—参见与天然米粉相比的碾磨米粉。本发明的超细产品与衍生出其的基础材料相比具有以下改善的特性：(i)碾磨的玉米淀粉1，粒度d10降低79％(1.82/8.80)，并且表面积增加到7.6倍(3073/401)；(ii)碾磨的玉米淀粉2，粒度d10降低80.7％(1.70/8.8)，并且表面积增加到4.7倍(1892/401)；(iii)碾磨的改性木薯淀粉，粒度d10降低80％(1.7/8.67)，并且表面积增加到5.7倍(3286/573)；(iv)碾磨的米粉，粒度d10降低89.1％(1.42/13.0)，并且表面积增加到10.3倍(3278/318)。受益于本披露的本领域技术人员将认识到，与衍生出根据本披露的超细产品的基础材料相比，生产这些超细产品的可调节工艺技术可以通过将粒度d10降低至1μm来提供高达4,000m2/kg的增加的表面积。在一个实施例中，根据本披露的超细产品可以具有100-4,000m2/kg的表面积和1-200μm的粒度d10。表4.粉末的粒度和表面积
[0079]
使用马尔文mastersizer 3000湿模块分析分散体的粒度和表面积。不同脂质配方对碾磨材料的粒度和表面积的影响如表5所示。如表5所示，与不存在脂质配方时相比，喷雾干燥有脂质配方的碾磨材料降低了粒度并增加了表面积。表5.10％可溶性固体(s.s)水分散体中的粒度和表面积
[0080]
实例7
[0081]
干粉的颜色和白度。使用色度计，即亨特立(hunterlab)colorflex ez分析颜色表征。监测干粉的白度(l*)的变化。颜色特性在表6中示出。如表6所示，与添加脂质配方(例如碾磨、喷雾干燥和paf配方)相结合的合适工艺技术提供的产品与衍生出该产品的基础材料相比具有保留的白度特性。表6.干粉的白度
[0082]
实例8
[0083]
使用亨特立colorflex ez分析颜色表征。监测由于在的水浴中加热30分钟引起的10％s.s水分散体的白度(l*)变化。颜色特性在表7中示出。如表7所示，合适的脂质配方，例如paf配方，提供防止超细淀粉或面粉颗粒产品白度损失的保护，这些产品特别是喷雾干燥的碾磨的改性木薯淀粉、碾磨的米粉、喷雾干燥的碾磨的米粉、碾磨的玉米淀粉、
喷雾干燥的碾磨的玉米淀粉，除了碾磨的改性木薯淀粉(未经喷雾干燥)。如表7所示，合适的脂质配方，例如paf配方，提供防止使用喷雾干燥制成的超细淀粉或面粉颗粒产品白度损失的保护。使用paf配方和喷雾干燥制成的超细淀粉或面粉颗粒产品提供了增加的热稳定性，如通过与使用喷雾干燥但不使用paf配方制成的产品相比白度损失降低得到证明。表7.10％s.s水分散体的白度表7.10％s.s水分散体的白度*加热前后的白度差值
[0084]
实例13
[0085]
差示扫描量热法(dsc)。使用ta仪器dsc2500监测干产品的热特性。将10毫克样品ds和30毫克di水添加到dsc盘中并在室温下平衡过夜(约16-20小时)。将dsc参数设置为以5℃/分钟的速率从30℃到170℃。使用trios软件在dsc热谱图上分析与糊化过程相关的温度，即峰值温度。通过dsc分析的峰值温度特性如表8所示。如表8所示，碾磨和添加脂质配方、例如paf配方提供了改善的热稳定性，如通过与衍生出它的基础材料相比具有更高的dsc峰值温度得到表征。表8.通过dsc分析的峰值温度特性*nd：未检出
[0086]
实例14
[0087]
玉米淀粉样品的x射线衍射(xrd)图如图12所示。使用配备有cu kα辐射源
在40kv和40ma下运行的布鲁克(bruker)d8 advance监测干产品的结晶度和直链淀粉-脂质复合特性。干产品是玉米淀粉或衍生自玉米淀粉，其中相对结晶度％(rc)和2θ＝19.8
°
(％)处的相对强度％(ri)确定如下：a)天然的，rc 38％，ri 0％；b)碾磨的，rc 36.9％，ri 4.1％；c)掺入有paf配方的干混合的，rc 35％，ri 6.8％；d)掺入有paf配方的冷冻干燥的浆料混合的，rc 38.0％，ri 16.7％；e)掺入有paf配方的喷雾干燥的浆料混合的，rc 36.8％，ri 17.1％；以及f)糊状物，rc 0％，ri na。使用闪烁计数器以耦合的2θ扫描类型中0.02
°
min-1
的扫描速度记录在4.0-34.0
°
的散射角范围(2θ)中的相对强度。相对结晶度(rc)以百分比表示，并使用以下等式由每个衍射图案中获得的结晶面积(ic)和无定形面积(ia)计算：rc(％)＝(i
c-ia)/i
c x 100。
[0088]
通过将起始成分在95℃的去离子水(di)水中蒸煮30min来制成糊状物，并且立即冷冻干燥。糊状物的x射线衍射用作rc为0％的无定形面积(ia)(如图12所示)。
[0089]
参考图12，在2θ为15
°
、17
°
、18
°
和23
°
处的峰值强度反射与天然结晶结构的a型图案相关。2θ＝19.8
°
处的衍射峰是由于淀粉-脂质复合物的形成，而2θ＝21.3
°
处的峰归因于游离和非复合脂质(参见chao,c.,yu,j.,wang,s.,copeland,l.,wang,s.,(2017).mechanisms underlying the formation of complexes between maize starch and lipids[玉米淀粉和脂质之间形成复合物的机制].journal of agricultural and food chemistry[农业与食品化学杂志]66(1),272-278)。
[0090]
通过xrd分析的相对结晶度(rc)特性如表9所示。如表9所示，碾磨和掺入脂质配方(例如paf配方)保持了颗粒完整性；因为与衍生出产品的基础材料相比，产品的天然结晶度保留了超过88％。表9.通过xrd分析的相对结晶度特性
[0091]
实例15
[0092]
x射线衍射(xrd)。从2θ＝19.8
°
处的峰的强度分析直链淀粉-脂质复合物的形成量。表10显示了与衍生出复合物的基础材料相比，2θ＝19.8
°
处的相对强度。如表10所示，与衍生出复合物的基础材料相比，掺入有脂质配方、例如paf配方使复合物形成增加高达25％。表10.通过xrd分析的2θ＝19.8
°
处的相对强度特性
[0093]
实例16
[0094]
x射线衍射(xrd)。从2θ＝19.8
°
处的峰的强度分析粒度对直链淀粉-脂质复合物的形成量的影响。表11显示了与衍生出复合物的基础材料相比，2θ＝19.8
°
处的相对强度。如表9所示，要求保护的生产超细产品的工艺技术即使在环境条件下也能增强直链淀粉-脂质复合；而较小粒度的产品，例如玉米淀粉，与较大粒度的产品相比，显示了更高的直链淀粉-脂质复合物形成。如表11所示，水分含量的增加，例如干混合的相对于浆料混合的，导致脂质配方和基础微粉化材料之间的相互作用增强，从而使直链淀粉-脂质复合增加高达16.7％。如表11所示，干燥温度的增加，例如使用喷雾干燥相对于冷冻干燥，导致脂质配方和基础微粉化材料之间的相互作用增强，从而使直链淀粉-脂质复合增加高达17.1％。表11.通过xrd分析的不同粒度的玉米淀粉在2θ＝19.8
°
处的相对强度。
[0095]
实例17
[0096]
颜色吸收率。使用分光光度分析通过吸收的颜色监测产品的吸收能力。在di水中制备1％重量/重量的染料(例如亮绿)溶液。在离心管中加入0.1克淀粉/面粉ds和9.9克di水并充分混合。然后将该管以1000xg离心5分钟，并使用安捷伦(agilent)cary 60uv-vis在625nm处分析上清液。使用以下等式计算相对颜色吸收率：相对颜色吸收率(％)＝100x(亮绿的吸收率-样品的吸收率)/亮绿的吸收率。较高的相对颜色吸收率表明样品的较高吸收能力。相对颜色吸收率特性在表12中示出。如表12所示，观察到增强的吸附能力高达90％。表12.相对颜色吸收率
[0097]
本披露的益处包括：a.一种通过保留颗粒完整性和天然结晶度来开发热稳定性脂质复合物的方法，这是由于脂质和超细淀粉/面粉的表面积增加导致相互作用得到改善；b.披露了一种可调节的工艺技术，以增加表面积并掺入脂质配方，同时高度保留产品的白度；c.由于将要求保护的脂质配方掺入到超细淀粉/面粉中，观察到了改善的分散性/不透明度；d.在碾磨的并掺入有脂质配方的产品中观察到结晶度和颗粒完整性的保留；e.对于具有较低粒度的淀粉/面粉，观察到较高的直链淀粉-脂质复合物制造能力(如使用xrd测定)；以及f.所披露的技术使得能够形成直链淀粉-脂质包合复合物，该包合复合物具有易氧化脂质和热敏成分，诸如香料、色素和植物提取物。
[0098]
本发明提供了选择简单、清洁且具有成本效益的工艺和条件来生产多种超细淀粉/面粉颗粒，这些超细淀粉/面粉颗粒表现出大于75％的水溶性和在至少约48小时的时间跨度内的稳定性。本发明的超细淀粉/面粉颗粒的这些稳定性和溶解度超过了市场上常规产品的典型稳定性和溶解度。本发明的超细淀粉/面粉颗粒在食品和工业应用中提供了常规产品无法达到的改善效用。受益于本披露的本领域技术人员将认识到本文披露的独特的超细(也称为亚微米)淀粉/面粉颗粒和产品、组合物和粉末制剂提供以下益处：a.使用利用简单、具有成本效益、非化学改性工艺生产的超细淀粉颗粒作为填充剂用于某些食品应用，诸如干混料、甜味剂等。b.改善食品体系中的感觉和感官功能，所述食品体系诸如面包馅料和糖衣、谷物棒、挤压零食、人造黄油、低脂涂抹酱、起酥油、糖果、某些高水分食品，如酸奶油、酸奶、奶酪、加工奶酪和饮料。c.用作香料、微量/大量营养素、酶和膳食补充剂的载体。d.改善食品中的质地提供，其中可调节一系列溶解度和稳定性，以改善附着力并形成希望的质地，诸如脆、松脆等，这对最终用户的饮食体验很重要。e.改善碳水化合物和蛋白质的溶解度，从而在食品和饲料中获得有利的营养功能。f.改善用于工业、化妆品、纸张的涂料应用的微粒组成和改善附着力。
[0099]
颜色吸收率。受益于本披露的本领域技术人员将认识到本发明的方法提供了可用于食品应用、用作载体和用于涂料应用的新型超细淀粉颗粒。
[0100]
在此已经参考某些示例性实施例、组合物及其用途对本披露进行了描述。然而，本领域的普通技术人员应该认识到，在不背离本披露的精神和范围的情况下，可以对任何这些示例性实施例做出各种替换、改变或组合。因此，本披露并不受这些示例性实施例的描述限制，而是受原始提交的所附权利要求书限制。