CN101337993A - 一种用干热技术制备不同糊化特性的大米变性淀粉的方法 - Google Patents

Abstract

一种用干热技术制备不同糊化特性的大米变性淀粉的方法，属于变性淀粉制备技术领域。本发明以大米淀粉为原料，加入不同种类和浓度的羧甲基纤维素钠(CMC)，混合均匀以后，在水分含量小于10％的条件下，130℃干热处理4小时。该方法是一种安全环保的物理改性方法，不使用任何有毒化学试剂，不产生任何副产品。制备的大米变性淀粉具有与用化学变性方法制备的交联淀粉相似的功能性质。并且根据CMC用量和种类的不同可以制得不同糊化特性的变性淀粉，满足不同的应用要求。

Description

一种用干热技术制备不同糊化特性的大米变性淀粉的方法

技术领域

一种用干热技术制备不同糊化特性的大米变性淀粉的方法，本发明涉及应用干热技术进行变性淀粉的制备，属变性淀粉制备技术领域。

背景技术

淀粉及其衍生物因其优异的功能性质被广泛地应用于食品、纺织、造纸、化妆品、医药、能源等各个领域。为了改善淀粉的某些性能或扩大其应用范围人们通常利用物理、化学或酶法对淀粉进行改性。目前广泛应用的改性方法为化学法，一般来说，在化学变性过程中，只在淀粉分子中引入极少量的化学基团，就可以大大地改善其性能。其中，利用化学法制备的交联淀粉是变性淀粉的一大种类。

淀粉的醇羟基与具有二元或多元官能团的化学试剂形成二醚键或二酯键，使两个或两个以上的淀粉分子之间“架桥”在一起，呈多维空间网状结构的反应，称为交联反应。淀粉的交联产物称为交联淀粉。与一般的淀粉衍生物不同，交联淀粉随着交联度的增加，胶化温度上升，直至在沸水中也不能溶解。正是交联淀粉的这一些特殊的性质，使其在工业上有许多特殊的用途，同时也因而得到淀粉科研工作者的高度重视。

化学法虽然能达到定向改性的要求，但是在化学改性过程中会引入很多化学试剂、副产物较多、处理过程复杂；另外，加入化学试剂处理不可避免地会导致环境问题。物理法是一种利用热、辐射、γ射线等方法处理使淀粉变性的方法，物理改性相对于化学法工艺简单、处理过程相对安全。

淀粉的干热处理是一种物理方法，干法生产工艺简单、安全、收率高、不产生有毒产物、无污染，是一种很有发展前途的生产方法。在离子胶存在的条件下，经干热变性的淀粉能产生用化学变性方法制备的交联淀粉相似的功能性质。

可食用膜是以天然可食性物质(如多糖、蛋白、类脂等)为原料，通过分子内和分子间相互作用而形成的有一定强度、具有多孔网络结构的薄膜。淀粉膜是可食用包装中研究最早的类型。我国最早用于包装的淀粉膜俗称糯米纸，已在生产中普遍用于糖果的包装，连同糖果一起食用。但是，由于淀粉膜是靠淀粉分子间的氢键作用形成的，其机械性质如抗拉强度，延伸率等都比较弱，制得的淀粉膜较脆，且易破裂。

通过与离子胶混合进行干热变性制得的淀粉，因为有了一定的交联度，用其制备的可食用膜的物理和机械特性都有很大的改善。以大米淀粉为原料的可食用膜的研究很少，但是由于大米淀粉具有颗粒小、颜色白、不含风味物质、易消化等特异的功能性质，用其作为可食用膜的原料不仅膜的阻氧、阻水能力优于其它淀粉，而且易于消化，可用于老年和婴幼儿食品中。羧甲基纤维素钠(CMC)是一种阴离子胶，由于极强的溶解性，使其成为应用最广的一种食品胶。在干热处理过程中，CMC的羧基与大米淀粉的羟基会发生交联反应，形成酯键，反应的程度与CMC的用量和粘度有关。

发明内容

一种用干热技术制备不同糊化特性的大米变性淀粉的方法，是对现有的变性淀粉生产技术的改善和发展，在离子胶存在的条件下，经干热变性的淀粉能产生用化学变性方法制备的交联淀粉相似的功能性质。该生产工艺简单、安全、无污染，是一种安全环保的物理改性方法。

本发明的技术方案：以大米淀粉为原料，加入不同种类和浓度的羧甲基纤维素钠(CMC)混合均匀后，在水分含量小于10％的条件下，130℃干热处理。

具体工艺为：

1.淀粉与CMC的混合：将低粘度或中粘度的CMC溶解在蒸馏水中，在CMC溶液中加入大米淀粉，搅拌30分钟，使混合均匀，CMC的用量为淀粉与CMC总重量的1％～2％；

2.干燥：将大米淀粉与CMC的混合液置于40℃的烘箱中烘干，至水分含量降到10％以下，研磨粉碎过筛；

3.干热处理：将过筛以后的淀粉与CMC的混合粉末在130℃下干热反应4小时，即得到干热变性大米淀粉。

本发明使用了低粘度和中粘度两种食品级CMC与大米淀粉混合后进行干热变性处理。发明人发现经变性以后的淀粉的糊化特性与CMC的用量和粘度有关。当选用低粘度的CMC，用量为1％时，可以提高大米淀粉的糊化粘度；而当选用中粘度的CMC，用量为2％时，则淀粉的糊化完全被抑制。因此，选用用量为1％的低粘度的CMC与大米淀粉进行混合，制备干热变性大米淀粉，再用该变性淀粉制备可食用膜。

本发明的有益效果：变性淀粉的制备工艺采用安全、简单的物理改性方法，无污染，不产生任何副产品；可以根据CMC用量和种类的不同制备不同糊化特性的变性淀粉，满足不同的应用要求；本发明首次用干热变性大米淀粉为原料制备淀粉可食用膜，得到的可食用膜的抗拉强度、弹性、阻氧和阻水能力都有很大的提高。

具体实施方式

实施例1

将0.1g低粘度CMC溶解在20mL蒸馏水中，加入9.9g淀粉，搅拌30min使混合均匀，置于40℃烘箱干燥至水分含量降到10％以下，研磨粉碎过筛，130℃下干热反应4小时，制得干热变性大米淀粉。

实施例2

将0.2g低粘度CMC溶解在20mL蒸馏水中，其余步骤同实施例1，制得干热变性大米淀粉。

实施例3

将0.1g中粘度CMC溶解在20mL蒸馏水中，其余步骤同实施例1，制得干热变性大米淀粉。

实施例4

将0.2g中粘度CMC溶解在20mL蒸馏水中，其余步骤同实施例1，制得干热变性大米淀粉。

实施例5

取实施例1制得的干热变性大米淀粉5g，加入1g甘油、100mL水，95℃边搅拌边加热10分钟，再将溶液冷却至40℃，真空脱气1h除去溶液中的气泡后进行铺膜，控制溶液的体积使膜的厚度大约在0.1mm左右，室温干燥12小时后得到可食用膜。

附图显示的是实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制备的大米变性淀粉的糊化特性。由图可见，选用低粘度的CMC与大米淀粉混合进行干热变性时，当CMC用量为1％时，变性淀粉的峰粘度明显提高了，当CMC用量增加到2％时，变性淀粉的糊化被抑制，糊化粘度很低；当选用中粘度的CMC与大米淀粉混合进行干热变性时，当CMC用量为1％时，变性淀粉在糊化过程中没有明显的糊化峰粘度，而是出现一个平台区，说明淀粉颗粒的膨胀被延迟，在糊化过程中显示出剪切稳定性，这一特性与使用化学变性方法制备的交联淀粉非常相似，而当用量CMC用量增加到2％时，则淀粉的糊化完全被抑制，随着温度的升高，粘度基本没有变化。因此，可以根据CMC用量和种类的不同制备不同糊化特性的变性淀粉，满足不同的应用要求。

表1列出了由实施例5制备的变性大米淀粉可食用膜和天然大米淀粉可食用膜物理性质的比较。由表1可见，变性大米淀粉制备的可食用膜的抗拉强度要高于天然大米淀粉可食用膜、透水系数和透氧系数要低于天然大米淀粉可食用膜、弹性模量也明显高于天然大米淀粉可食用膜。说明通过与离子胶混合进行干热变性制得的淀粉有了一定的交联度，因此制得的淀粉膜结构更加致密，物理和机械特性也有了很大的改善。

表1变性大米淀粉和天然大米淀粉制得的可食用膜物理性质的比较

性质                       原淀粉制得的膜      变性淀粉制得的膜

抗拉强度(MPa)              22.5                33

透水系数(g.mm/m².h.KPa)    0.764               0.625

透氧系数(cm³.mm/m².h.KPa)  1.38                1.16

弹性模量G′(MPa)           1936                2268

Claims (2)

1.一种用干热技术制备不同糊化特性的大米变性淀粉的方法，其特征是以大米淀粉为原料，加入不同种类和浓度的羧甲基纤维素钠(CMC)混合均匀后，在水分含量小于10％的条件下，130℃干热处理；工艺为：

(1)淀粉与CMC的混合：将低粘度或中粘度的CMC溶解在蒸馏水中，在CMC溶液中加入大米淀粉，搅拌30分钟，使混合均匀，CMC的用量为淀粉与CMC总重量的1％～2％；

(2)干燥：将大米淀粉与CMC的混合液置于40℃的烘箱中烘干，至水分含量降到10％以下，研磨粉碎过筛；

(3)干热处理：将过筛以后的大米淀粉与CMC的混合粉末在130℃下干热反应4小时，即得到干热变性淀粉。

2.一种如权利要求1所述的干热变性淀粉的应用，其特征是用于制做可食用膜，以干热变性大米淀粉为主要原料、加入变性淀粉原料重量20％的甘油作为增塑剂，加入20倍体积的水，搅拌均匀后，在95℃保持加热10分钟，冷却至40℃，真空脱气1h除去溶液中的气泡后进行铺膜，控制溶液的体积使膜的厚度大约在0.1mm左右，室温干燥12小时后得到可食用膜。