一种全淀粉植物胶及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种全淀粉植物胶，具体还涉及所述全淀粉植物胶的制备方法和应 用。
【背景技术】
[0002] 马铃薯淀粉被广泛应用在食品、医药、纺织、造纸和日用化工等行业，是重要的工 业原料之一。但随着科学与加工技术的发展，原淀粉的某些性质已不能满足加工要求。如 在食品工业中，淀粉可作稳定剂和增稠剂，以提供许多食品的特性黏度和口感，但由于淀粉 在冷水中不溶解、淀粉糊黏度不稳定、易发生凝沉，特别是在冷冻和低温存储的食品中，它 容易产生淀粉糊凝沉而失水，使淀粉用途受到很大的限制并且影响食品的品质。因此，在食 品加工和药用辅料中，原淀粉的性质使它无法达到某些使用要求，必须对它进行变性处理， 即部分改变其分子结构，使淀粉的凝胶化特征、糊的凝沉性、冻融稳定性、崩解性、抗生物酶 解性等性质符合使用要求。
[0003] 羟丙基羧甲基淀粉就是一种新型复合改性淀粉衍生物，既具有羟丙基淀粉抗剪切 能力强、耐酸碱、保水性好、热稳定性好的优点，又具有羧甲基淀粉的粘度高、糊液透明度 高、冻融稳定性好和抗老化能力强、抗凝沉性、乳化性好等特点。得益于这种复合改性所赋 予的优异性能，羟丙基羧甲基淀粉可以广泛应用于造纸、化工、食品和医药等行业中。在造 纸工业中，两性淀粉是一种良好的增强剂和助留剂，在医药工业中，由于其具有表面张力 低，抗氧化能力好，以及压缩性和硬度好的特点，可用在胶囊、片剂的生产中。
[0004] 随着明胶胶囊质量安全事件的频繁发生，近年来越来越多的科研工作者将目光转 移到了植物胶囊的研宄与开发中。淀粉胶囊就是其中一类原料来源广泛、生产工艺成熟、质 量安全、稳定性好的植物胶囊。而提高力学性能和稳定性一直是淀粉基材料的主要研宄方 向。除了对淀粉进行改性处理，高分子材料的其它加工技术如共混、复合等也广泛应用在淀 粉基材料中。
[0005] 专利CN104056274A公开了一种用于制备淀粉硬胶囊的增强增韧剂和用途。该发 明通过在淀粉基质中添加复合增强增韧剂，在对淀粉基质进行增强增韧的同时对最终形成 的胶囊壳也具有增强效果。其中，所述的用于制备淀粉硬胶囊的增强增韧剂是由25~80wt% 的卡拉胶，10~50wt%的魔芋胶及2~25wt%的增韧助剂组成，而其中的魔芋胶成份既可避免 凝胶强度过高，同时因其具有较强的吸水膨胀性能又能有效促进崩解，从而制备出具有很 好柔韧性同时又能迅速崩解的淀粉硬胶囊。然而，通过向淀粉基质中引入卡拉胶和魔芋胶， 既无法改善淀粉基质自身的理化性质，也无法保障其能够达到对淀粉基质进行均匀有效的 增强增韧效果。
[0006] 专利CN103834066A公开了一种用于制备淀粉胶囊的低粘淀粉胶，其中成份包括 凝胶剂、增塑剂、水、淀粉或改性淀粉和淀粉酶，还公开了该淀粉胶的制备方法，具体包括以 下步骤：用淀粉或改性淀粉、凝胶剂、增塑剂通过低温溶解、高温糊化、中温酶解控粘等步骤 得到，为了提高上述低粘淀粉胶的强度，该发明首次在淀粉胶的制备过程中，利用淀粉酶对 淀粉结构进行剪裁，得到了粘度降低为l〇〇〇~7000cpS的淀粉胶，利用淀粉胶增强剂，使淀 粉胶的拉伸强度可达15~40MPa。然而，虽然该方法通过酶法对淀粉基质进行了修饰，改善 了淀粉胶的粘度，但是仍然需要加入一定量的多种其它多糖类物质，无法实现对淀粉基质 材料自增强的作用效果，而且该发明工艺较为复杂，实际生产成本较高，并不利于实现产业 化。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种全淀粉植物胶及其制备工艺，通过将一种两亲性复合 淀粉与几种不同淀粉衍生物之间进行复配增强，可有效解决上述现有技术存在的问题，克 服现有淀粉基材料性能上的不足。
[0008] 本发明的另一目的在于，提供一种全淀粉植物胶，以此材料可以制备可食性淀粉 膜、非明胶胶囊壳，进一步可应用于造纸、食品和药品等领域。
[0009]本发明提供了一种全淀粉植物胶，包括以两亲性复合淀粉为基质，以物理改性淀 粉为 淀粉胶增强剂，按一定配比混合后，经挤出法制备而得，其制备方法的具体特征在于包 括以下步骤： a) 以羟丙基羧甲基淀粉为基质，改性淀粉为淀粉胶增强剂，增强剂和淀粉基质按质量 比1:4-10混合均匀； b) 在双螺杆挤出机内，在加热条件下加入步骤a)中的混合物，再加入a)中混合物质 量5-15%的纯水，经剪切、搅拌、捏合、熔融后挤出成为一种热塑可加工的淀粉植物胶复合 材料； c) 将步骤b)所得的全淀粉植物胶进一步经切割制成淀粉颗粒料或定型片材，或者进一 步制成薄膜。
[0010] 进一步，步骤a)中所述的羟丙基羧甲基淀粉的是羧甲基淀粉经羟丙基化反应制 得，具体包括以下步骤： a) 将食品级羧甲基淀粉置于耐压密闭反应器中，溶于一定量纯水后，加入催化剂四 甲 基氢氧化按活化5-30分钟； b) 将环氧丙烷溶于异丙醇后，加入上述碱化羧甲基淀粉乳中，在高纯氮的保护下，加 热反应一段时间； c) 反应结束后加入乙醇，经醇沉、离心洗涤、过滤后，冷冻干燥即得羟丙基羧甲基。
[0011] 进一步，步骤a)中所述的改性淀粉为经物理改性的预胶化淀粉、支链淀粉、淀粉纳 米晶、氧化淀粉中的一种或几种。
[0012]进一步，所述改性淀粉以重量百分比计，由预胶化淀粉15-35%、支链淀粉35-55%、 淀粉纳米晶5-15%和氧化淀粉10%-20%组成。
[0013]进一步，步骤b)中所述的双螺杆挤出机，其特征在于： (1) 挤出机的加热温度为80~140 °C，且挤出机各个部分沿着螺杆的方向被加热成不同 温度； (2) 挤出机螺杆的长径比（L/D)为18,转速为150~300转/分钟，挤压压力为 100-1000N/m2〇
[0014]进一步，所述的羟丙基羧甲基淀粉和改性淀粉所用的淀粉原料均优选为薯类淀 粉，包括木薯淀粉和马铃薯淀粉。
[0015] 进一步，根据本发明所述方法制备得到的全淀粉植物胶的粘度为450~1500cps。
[0016] 进一步，根据本发明所述方法制备得到的全淀粉植物胶可以应用于食品、药品和 造纸工业中。
[0017] 根据本发明所述方法制成的全淀粉植物胶，与其中任何一种单一成分相比较，在 理化性能、加工性和机械性能等方面都更具有优势。所用原料的种类和用量均是通过大量 探索性研宄确定的。
[0018]目前，两性淀粉合成方法分为湿法、干法、半干法三大类。本发明采用的就是半干 法合成羟丙基羧甲基淀粉，利用碱催化剂与变性试剂，和羧甲基淀粉在半干不湿状态下混 合后反应。该方法与传统方法中对淀粉先羧甲基化后再进行羟丙基化改性相比较而言，反 应温度较干法更低，转化率更高。使用该方法合成的羟丙基羧甲基淀粉作为基质材料所制 得的淀粉植物胶，既具有羟丙基淀粉抗剪切能力强、耐酸碱、保水性好、热稳定性好的优点， 又具有羧甲基淀粉粘度高、糊液透明、冻融稳定性好和抗老化能力强、抗凝沉性和乳化性好 等特点，产品的综合性能更加适宜用于胶囊用品的制备。
[0019] 由预胶化淀粉、氧化淀粉、支链淀粉和淀粉纳米晶这几种物理改性淀粉构成的增 强剂，其比例在所述范围内变化能够调节淀粉胶的粘度、成膜性和拉伸强度，并且能够赋予 淀粉胶制品更好的韧性，提高其糊化能力和断裂伸长率的同时，降低脆度，使之具备在不同 领域加以应用的可调控性。
[0020] 本发明还涉及到一种淀粉植物胶的生产方法，具体是一种热固加工方法，使用挤 出机对淀粉基质与增强剂的混合物进行处理，通过控制挤出机的螺杆转速、机筒温度和熔 体压力等工艺参数来精确控制淀粉植物胶的复合程度。
[0021] 本发明所述的全淀粉植物胶可以用于制作淀粉基的膜，该淀粉基膜可用于直接接 触食品、药品的内包材，如包装袋、包装壳等，也可用于制造固体制剂的包衣。另外，还可以 用任何已知的手段和常规设备使用本发明的全淀粉植物胶来生产软胶囊，如旋转冲模法、 挤压法等。
[0022] 本发明的有益效果在于： 1.本发明工艺采用羟丙基羧甲基淀粉为原料，通过对淀粉基材料自身的理化性能进 行 改善优化，再加入物理改性淀粉作为增强剂的方式，从而在无需添加其它任何天然多 糖类物质的条件下，制备得到了 一种全淀粉植物胶。
[0023]2. 本发明工艺简单可行，原料来源广泛，产品质量稳定、可调控性高，易于规模 化、自动化生产； 3. 本发明制备的全淀粉植物胶，粘度与强度均更加符合胶囊用品的需求，完全可替 代 动物胶用于胶囊产品的制备。
【具体实施方式】
[0024] 下面将结合实施例对本发明的其他的发明目的、技术方案和有益效果作进一步详 细的说明，但实施例不应视作对本发明权利的限定