籼稻中直链淀粉和直链淀粉的分离提纯方法

本发明专注于淀粉加工与分离，特别是籼稻中直链淀粉和支链淀粉的精确提取与纯化。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、稻米胚乳中70％-90％的成分都是淀粉。淀粉是由直链淀粉和支链淀粉共同组成的，它们的结构各不相同。直链淀粉是d-六环葡萄糖经α-1,4-糖苷键连接组成；支链淀粉的分支位置为α-1,6-糖苷键，其余为α-1,4糖苷键。籼稻中的直链淀粉(1-10kda)与支链淀粉(102-103kda)独立存在，分别占总淀粉含量的10％-20％和80％-90％。直链淀粉的理化性质和支链淀粉并不相同，直链淀粉含量是决定籽粒透明度、食品适口性、黏性和消化特性等的主要因素，与米饭的硬度、弹性、黏性有关。一般直链淀粉含量较低或适中的大米煮出来的米饭软糯可口，米粒光泽度好，口感风味俱佳。而直链淀粉含量过高的稻米煮出来的米饭适口性较差，硬度大，不易消化。正是由于直链淀粉具有增加饱腹感和不易消化的特点，其已被应用于糖尿病和肥胖症等特医食品的开发方面。因此，稻米中直链淀粉和支链淀粉的比例对于籼稻的品质、储藏、加工及其在工业上的应用具有重要的影响。直链淀粉和支链淀粉的有效分离纯化是准确测量籼稻淀粉含量和组成的关键。

3、为了研究籼稻中直链淀粉和支链淀粉的组成和微观结构，必须从植物材料中分离提取未经降解、性质不发生改变的纯净淀粉。根据直链淀粉和支链淀粉在某些物理化学性质上的差异可以将其分离，分离过程中淀粉的性质不发生改变，且不发生降解。目前，分离直链淀粉和支链淀粉的方法主要包括两类，一类是包括配合剂分离法、温水抽提法、盐分离法和聚合物控制结晶法等依据溶解度差异分离的方法，另一类包括色谱法和纤维素吸附法等以直链淀粉和支链淀粉分子结构特性差异为依据的分离方法。

4、温水抽提法也叫丁醇沉淀法或选择沥滤法，这类方法具有淀粉在分离过程中仍保持颗粒状的优点。该方法依据在高于或等于糊化温度的常压条件下，天然淀粉中的直链淀粉可以溶于热水形成黏度低的溶液，而支链淀粉不能形成溶液的特性。用60℃–80℃的热水处理淀粉，淀粉颗粒中的直链淀粉溶解在水中，再用正丁醇与直链淀粉结合生成结晶复合物并沉淀析出。随后使用乙醇经过多次洗涤，最终得到直链淀粉。温度是影响温水抽提法直链淀粉抽提效率和纯度的关键因素。理论上，抽提温度稍高于淀粉的糊化温度最佳。温度过高，虽然直链淀粉的抽提效率提升，但所得直链纯度低；若温度过低，则无法保证直链淀粉的抽提效率。完全分散法的特点是将淀粉先分散成为溶液，然后添加正丁醇、百里香酚及异戊醇等有机化合物，使直链淀粉成为一种不溶性的复合物而沉淀。以上两种方法均需要使用大量有机溶剂，不可避免造成环境污染。更重要的是，上述方法仅可以提纯直链淀粉，而无法对分离的支链淀粉进一步提纯。此外，分级沉淀法是工业提取直链淀粉的常用方法，其利用直链淀粉和支链淀粉在同一盐浓度下盐析所需温度不同而将其分离。常用的无机盐有硫酸镁、硫酸铵和硫酸钠等。该方法所得产品纯度高，支链淀粉不被化学试剂污染，但能耗过大，不利于节能减排。

5、中国专利cn 103936872 b和cn 111004332 a公开了有关小麦中直链淀粉和支链淀粉的分离纯化方法，但分离过程中需要使用大量有机溶剂或温度过高，且未使用防降解成分，容易造成支链淀粉结构的破坏和性质变化，影响后续研究的结果。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中直链淀粉和支链淀粉分离纯化过程中使用有机溶剂过多，操作步骤繁琐以及温度过高易造成的结构改变和性质改变等问题，本专利提供了一种籼稻中直链淀粉和支链淀粉的分离提纯方法，该方法操作简单、分离提纯温度不会超过80℃，分离出的直链淀粉和支链淀粉纯度高且性质稳定。

2、具体地，本发明的技术方案如下所述：

3、总淀粉的提取：称取适量籼米粉置于干燥烧杯中，调节ph值至8.5，并将其置于恒温水槽中预热至既定温度，随后向其中加入适量碱性蛋白酶，搅拌下水解6h。所得米浆经离心(4000rpm,10min)后分别收集上清液和沉淀。将所得沉淀经去离子水洗涤3次后，加入适量去离子水搅拌制成米浆，并用盐酸调节ph值至6.5-7.2，并离心、水洗，重复3次，所的沉淀置于烘箱中干燥。将干燥后的米粉浸于去离子水中，并向其中加入2.5％中性蛋白酶，调节ph至7.0，置于37℃恒温水浴中搅拌下酶解6h，随后利用超声波处理30min，离心，干燥备用。

4、直链淀粉和支链淀粉的粗分离：籼米总淀粉中加入少量无水乙醇，再加入适量氢氧化钠溶液，在恒温水浴下搅拌15min，待溶液澄清透明，冷却后冷冻，离心(8500rpm,15min)，并用盐酸中和至中性。加入丁醇-异戊醇混合液(5:2)，在80-100℃中搅拌15min，冷却后冷冻，离心(8500rpm,15min)，所得下层沉淀物为粗直链淀粉，上层清液为粗支链淀粉。

5、直链淀粉的纯化：将所得粗直链淀粉制成淀粉浆，并向其中加入适量硫酸钠，使硫酸钠的浓度为10-12wt％，在80℃恒温水浴下搅拌2.5h，随后将温度降低至室温，离心过滤、干燥得纯化的直链淀粉。

6、支链淀粉的纯化：将粗支链淀粉制成淀粉浆，并向其中加入适量氯化钠，制成2～3wt％的氯化钠溶液，调节ph至6.2，加热至80℃搅拌2.5h，随后立即使用微滤膜过滤，滤液经干燥后得纯化的支链淀粉。

7、在本发明的实施方式中，总淀粉的提取操作中为了保证碱性蛋白酶的活性，淀粉浆的ph范围保持在8.0-9.0，最佳ph为8.5。酶解完成后，总淀粉提取过程中保持中性条件，ph维持在6.5-7.2，其中ph 7.0为最佳ph。

8、在本发明的实施方式中，直链淀粉和支链淀粉的粗分离操中氢氧化钠母液浓度为1m，加入比例为总淀粉质量(g)：氢氧化钠溶液体积(ml)＝1：10。盐酸中和后ph为6.5-7.2，优选ph为7.0。

9、在本发明的实施方式中，直链淀粉的纯化操作中粗直链淀粉浆的浓度为6-12wt％，优选浓度为9wt％；硫酸钠的浓度为10-12wt％，优选浓度为10wt％。

10、在本发明的实施方式中，粗支链淀粉浆的浓度为8-15wt％，优选浓度为12wt％；氯化钠浓度为2～3wt％，优选浓度为2.5wt％；ph调节范围为6.0-6.8，优选ph为6.2。

11、在本发明的实施方式中，除特殊说明外，调节ph所用酸性和碱性溶液均为1m氢氧化钠和1m盐酸。

12、相较于现有技术，本发明具有以下优点：

13、(1)本专利中籼稻直链淀粉和支链淀粉的分离提纯方法操作简单，不仅可以用于提取直链淀粉，还可以实现对支链淀粉的有效提取。

14、(2)本专利中直链淀粉和支链淀粉且分离提纯温度未超过80℃，且未额外添加防降解成分，所得直链淀粉和支链淀粉结构和性质保持天然状态，且收率和纯度均高于现有分离提取方法，有利于对籼稻成分和籼稻淀粉相关产品的后续研究。