用于替代羟丙基二淀粉磷酸酯的改性淀粉的绿色制备方法

本发明涉及淀粉生产，特别涉及一种用于替代羟丙基二淀粉磷酸酯的改性淀粉的绿色制备方法。

背景技术：

1、我国淀粉资源非常丰富，2020年我国淀粉总产量3389万吨。淀粉作为食品添加剂是基于其方便于食品加工的功能性价值，以及提供某些食品系统所要求的性质，如形状或口味、增稠性、胶凝性、黏合性和稳定性等。为了满足某一特殊食品的加工或产品的要求，需要对原淀粉固有性质进行控制和改性方法来满足各种特殊用途的需要。根据淀粉的结构和理化性质，运用化学、物理或生物工程等方法对天然淀粉进行处理，使其具有适合某种特殊用途的性质。化学改性法因能显著提高天然淀粉物化加工性能而被广泛地应用于食品、医药、材料等行业中。

2、然而，化学改性淀粉制造过程中存在的化学试剂使用量大、部分化学试剂（如环氧丙烷、醋酸酐等）存在的危害性大、不易贮藏、反应不稳定、产生的污水难以处理，导致生产不能连续、环境污染严重、化学试剂残留、食用安全性等系列问题。因此，能否找到更好的方法来取代化学改性淀粉已成为近些年国内外广泛关注的研究热点。

3、酶法改性是通过各种酶制剂处理淀粉，从而改变淀粉的分子大小和结构，链长分布及糊的性质等特性，形成特定的颗粒或分子形态。然而，利用生物酶法制备绿色改性淀粉替代使用性质稳定的化学改性淀粉几乎未见相关研究和产品，目前尚处于空白状态。

4、羟丙基二淀粉磷酸酯作为增稠剂、悬浮剂和涂料等广泛应用在食品工业、化工行业等多个领域中。羟丙基二淀粉磷酸酯的糊粘度稳定，特别适用于冷冻食品和方便食品中，使食品在低温储藏时有良好的保水性，可加强食品耐热、耐酸和抗剪切的性能，用作肉汁、沙司、果汁、布丁的增稠剂，使之平滑、浓稠、透明、清晰、无颗粒结构，并有良好的冻融稳定性及耐煮性，而且口感好。但是羟丙基二淀粉磷酸酯作为一种化学改性的淀粉制剂，其制备过程复杂、反应不稳定，而且使用的反应试剂环氧丙烷易爆炸、不易贮藏、存在的危害性大、产生的污水难以处理，环境污染严重等问题，并不符合我国可持续发展的政策。因此，本发明为替代羟丙基二淀粉磷酸酯，利用α-淀粉酶和己糖氧化酶复合酶法对木薯淀粉进行改性，开发出能替代羟丙基二淀粉磷酸酯的高附加值、高性能、环保、安全的绿色酶改性淀粉，将推动我国绿色改性淀粉产业持续健康发展。

技术实现思路

1、本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种制备工艺简单、安全无污染、生产成本低的用于替代羟丙基二淀粉磷酸酯的改性淀粉的绿色制备方法。

2、本发明是通过如下技术方案实现的：

3、一种用于替代羟丙基二淀粉磷酸酯的改性淀粉的绿色制备方法，以木薯淀粉为原料，利用α-淀粉酶和己糖氧化酶进行复合酶改性制备酶改性木薯淀粉，具体包括如下步骤：

4、（1）将木薯淀粉与缓冲液混合均匀，调节ph后制成淀粉悬浮液；

5、（2）将淀粉悬浮液加入α-淀粉酶进行糖苷键酶解，之后钝化酶活，得到酶解液；

6、（3）将酶解液用己糖氧化酶对低聚葡聚糖进行内酯化反应，之后钝化酶活，得到最终酶解液；

7、（4）将最终酶解液离心、水洗，将沉淀物冷冻干燥，得到酶改性木薯淀粉。

8、本发明采用α-淀粉酶部分水解淀粉内部的α-1,4-糖苷键，水解产物为糊精、低聚葡聚糖、六碳糖等；然后利用己糖氧化酶在有氧的条件下将不同分子量的低聚葡聚糖等氧化生成相应的内酯物质；这些内酯混合物所表现出的糊粘度、冻融稳定性、抗剪切、抗老化等化学性质接近或优于羟丙基二淀粉磷酸酯。

9、本发明的更优技术方案为：

10、步骤（1）中，称取10-30g淀粉，加入200-400ml0.01m的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液调ph至4.0-6.0，置于40-60℃水浴锅中搅拌制备淀粉悬浮液。

11、进一步优选的是，称取20g淀粉，加入200ml磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液调ph至6.0，置于45℃水浴锅中搅拌制备淀粉悬浮液。

12、步骤（2）中，以淀粉干基计，向淀粉悬浮液中加入占其重量比2.5-5.5%、20-40u/g的α-淀粉酶，反应30-120min；然后加入1mol/l氢氧化钠溶液调ph至9-10终止酶反应。

13、进一步优选的是，向淀粉悬浮液中加入占淀粉干基重量5%、20u/g的α-淀粉酶，反应30min；然后加入氢氧化钠溶液调ph至9.5终止酶反应。

14、步骤（3）中，利用0.01m的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液调酶解液的ph为5.0-7.0，加入占淀粉干基重量1.5-5%、20-60u/g的己糖氧化酶，置于20-40℃水浴锅中搅拌反应1-3h，反应完成后加入1mol/l的氢氧化钠溶液调ph至9-10终止酶反应。

15、进一步优选的是，所述酶解液的ph调节为6.0，加入占淀粉干基重量5%、20u/g的己糖氧化酶，置于25℃水浴锅中搅拌反应1h，反应完成后加入1mol/l的氢氧化钠溶液调ph至10终止酶反应，

16、步骤（4）中，最终酶解液在5000-8000rpm下离心10-20min后，加入最终酶解液三倍体积的水洗涤沉淀物，水洗三次后再次于5000-8000rpm下离心10-20min，离心后沉淀物经冷冻干燥后得到酶改性木薯淀粉。

17、进一步优选的，所述最终酶解液在8000rpm下离心10min后，加入三倍量水洗涤沉淀物，水洗三次后再次于6000rpm下离心10min。

18、本发明为替代羟丙基二淀粉磷酸酯，利用α-淀粉酶和己糖氧化酶复合酶法对木薯淀粉进行改性，解决化学改性淀粉制备过程中出现的各种安全、环境污染等问题，开发出完全替代羟丙基二淀粉磷酸酯的高附加值、高性能、环保、安全的绿色酶改性淀粉，将推动我国绿色改性淀粉产业持续健康发展。

19、本发明制备的酶改性木薯淀粉的糊粘度、冻融稳定性、抗剪切、抗老化等化学性质接近或优于羟丙基二淀粉磷酸酯，且制备工艺简单，周期短，绿色安全、生产成本低，设备简单，适于工业化生产，且生产期间安全无污染。

技术特征：

1.一种用于替代羟丙基二淀粉磷酸酯的改性淀粉的绿色制备方法，其特征在于：以木薯淀粉为原料，利用α-淀粉酶和己糖氧化酶进行复合酶改性制备酶改性木薯淀粉，具体包括如下步骤：（1）将木薯淀粉与缓冲液混合均匀，调节ph后制成淀粉悬浮液；（2）将淀粉悬浮液后加入α-淀粉酶进行糖苷键酶解，之后钝化酶活，得到酶解液；（3）将酶解液用己糖氧化酶对低聚葡聚糖进行内酯化反应，之后钝化酶活，得到最终酶解液；（4）将最终酶解液离心、水洗，将沉淀物冷冻干燥，得到酶改性木薯淀粉。

2.如权利要求1所述的改性淀粉的绿色制备方法，其特征在于：步骤（1）中，称取10-30g淀粉，加入200-400ml0.01m的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液调ph至4.0-6.0，置于40-60℃水浴锅中搅拌制备淀粉悬浮液。

3.如权利要求1所述的改性淀粉的绿色制备方法，其特征在于：步骤（2）中，以淀粉干基计，向淀粉悬浮液中加入占其重量比2.5-5.5%、20-40u/g的α-淀粉酶，反应30-120min；然后加入1mol/l氢氧化钠溶液调ph至9-10终止酶反应。

4.如权利要求1所述的改性淀粉的绿色制备方法，其特征在于：步骤（3）中，利用0.01m的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液调酶解液的ph为5.0-7.0，加入占淀粉干基重量1.5-5%、20-60u/g的己糖氧化酶，置于20-40℃水浴锅中搅拌反应1-3h，反应完成后加入1mol/l的氢氧化钠溶液调ph至9-10终止酶反应。

5.如权利要求1所述的改性淀粉的绿色制备方法，其特征在于：步骤（4）中，最终酶解液在5000-8000rpm下离心10-20min后，加入最终酶解液三倍体积的水洗涤沉淀物，水洗三次后再次于5000-8000rpm下离心10-20min，离心后沉淀物经冷冻干燥后得到酶改性木薯淀粉。

6.如权利要求2所述的改性淀粉的绿色制备方法，其特征在于：称取20g淀粉，加入200ml磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液调ph至6.0，置于45℃水浴锅中搅拌制备淀粉悬浮液。

7.如权利要求3所述的改性淀粉的绿色制备方法，其特征在于：向淀粉悬浮液中加入占淀粉干基重量5%、20u/g的α-淀粉酶，反应30min；然后加入氢氧化钠溶液调ph至9.5终止酶反应。

8.如权利要求4所述的改性淀粉的绿色制备方法，其特征在于：所述酶解液的ph调节为6.0，加入占淀粉干基重量5%、20u/g的己糖氧化酶，置于25℃水浴锅中搅拌反应1h，反应完成后加入1mol/l的氢氧化钠溶液调ph至10终止酶反应。

9.如权利要求5所述的改性淀粉的绿色制备方法，其特征在于：所述最终酶解液在8000rpm下离心10min后，加入三倍量水洗涤沉淀物，水洗三次后再次于6000rpm下离心10min。

技术总结
本发明涉及淀粉生产技术领域，特别公开了一种用于替代羟丙基二淀粉磷酸酯的改性淀粉的绿色制备方法。该绿色制备方法，以木薯淀粉为原料，具体包括如下步骤：（1）将木薯淀粉与水混合均匀，制成淀粉悬浮液；（2）向淀粉悬浮液中加入α‑淀粉酶进行糖苷键酶解，之后钝化酶活；（3）将酶解液用己糖氧化酶对低聚葡聚糖进行内酯化反应，之后钝化酶活；（4）将最终酶解液离心、水洗，将沉淀物冷冻干燥，得到酶改性木薯淀粉。本发明制备的酶改性木薯淀粉的糊粘度、冻融稳定性、抗剪切、抗老化等化学性质接近或优于羟丙基二淀粉磷酸酯，且制备工艺简单，周期短，绿色安全、生产成本低，设备简单，适于工业化生产，且生产期间安全无污染。

技术研发人员：郭丽,崔波,李若冰,袁超,邹飞雪,高伟,刘鹏飞,董蝶,崔云龙,孙烁
受保护的技术使用者：齐鲁工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12