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一种提高淀粉峰值粘度的方法

一种提高淀粉峰值粘度的方法

  • 分类:应用技术
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  • 来源:
  • 发布时间:2020-09-09
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【概要描述】本文提供了一种变性方法,可大大提高淀粉峰值粘度,并缩短达到峰值的时间, 同时降低了糊化温度,使淀粉糊化容易,并且粘结性、增稠性等性能得到提高,使用此方法生 产的木薯变性淀粉,能够达到马铃薯原淀粉的理化指标,使用此方法生产的玉米变性淀粉,峰 值粘度提高一倍以上。

一种提高淀粉峰值粘度的方法

【概要描述】本文提供了一种变性方法,可大大提高淀粉峰值粘度,并缩短达到峰值的时间, 同时降低了糊化温度,使淀粉糊化容易,并且粘结性、增稠性等性能得到提高,使用此方法生 产的木薯变性淀粉,能够达到马铃薯原淀粉的理化指标,使用此方法生产的玉米变性淀粉,峰 值粘度提高一倍以上。

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冯琳 陈江枫 玉琼广 梁著棋

(广西农垦明阳生化集团股份有限公司)

摘 要 本文提供了一种变性方法,可大大提高淀粉峰值粘度,并缩短达到峰值的时间, 同时降低了糊化温度,使淀粉糊化容易,并且粘结性、增稠性等性能得到提高,使用此方法生 产的木薯变性淀粉,能够达到马铃薯原淀粉的理化指标,使用此方法生产的玉米变性淀粉,峰 值粘度提高一倍以上。

关键词 变性淀粉 峰值粘度 糊化温度 糊化时间

淀粉在自然界中分布很广,是高等植物常见的组分,其中以薯类淀粉和谷物淀 粉产量高、分布广、用途多⑴,常用的原淀粉有马铃薯、木薯、玉米原淀粉,冷水 中不溶解不产生粘度和粘结性,其水溶液在升温过程中会吸水溶胀,一般在 70~ 90℃达到最高初粘度即峰值粘度⑵,按升温速度 1.5℃/min 从 50℃至峰值需要 10~ 30 分钟。淀粉糊化的性质被广泛应用于造纸、食品、纺织等行业,如果能够提高淀 粉的峰值粘度并降低达到峰值时所需时间,将使淀粉糊化快,具有更好的粘结性、 粘稠度、存储稳定等应用特性。琥珀酸酯淀粉是一类新兴的变性淀粉,早在八十年 代美国 FDA 即允许淀粉使用琥珀酸或酸酐进行酯化变性,其最大添加量为 4%⑶。淀 粉经琥珀酸酯化后可降低糊化温度,增加糊的透明性、冻融稳定性和持水性⑷,其 成膜性好,但耐酸、耐盐及抗剪切能力较差,曾珍、邬应龙等通过低交联的复合变 性反应,提高了琥珀酸酯淀粉的抗酸及剪切能力⑸。 

本文以木薯原淀粉为例,对其采用化学方法变性,使其达到并超过马铃薯原淀 粉的峰值特性,以玉米原淀粉为例,采用相同的变性方法,对变性前后的指标、性 质进行对比。本方法可广泛用于提高各种淀粉峰值粘度和降低达到峰值的时间,为 淀粉新品种的研发、应用提供理论依据和参考。

1 试验设备与材料

1.1 仪器设备 Brabender Viscograph-E 型粘度计,德国 Brabender 公司;低温冷却循环泵, 无锡晟泽理化器械有限公司;NDJ-79 型旋转式粘度计,上海同济大学机电厂;S312 型恒速搅拌器,上海申生科技有限公司;HH-S 型恒温水浴锅,江苏省金坛市医疗仪 器厂;PHS-3C 型 pH 计,上海雷磁仪器厂;SHB-B88 型循环水式多用抽滤机,河南 巩义市予华仪器设备厂;电热恒温鼓风干燥箱,上海跃进医疗器械厂;SS250-A5 型 食品粉碎机,广东中山好妈咪电器厂;电子天平,美国双杰兄弟有限公司;

1.2 淀粉原料

木薯原淀粉,广西明阳生化科技股份有限公司;玉米原淀粉,长春大成公司; 马铃薯原淀粉,云南法者精淀粉公司;

1.3 化学药剂

盐酸 10%、烧碱 3~5%、琥珀酸酐、乙酸酐等均为工业级。

2 试验及检测方法

2.1 改性剂 A 的配制方法

将琥珀酸酐和乙酸酐按适当比例混合,放入具筛三口瓶中,摇振至琥珀酸酐溶 解,溶液呈透明状,放置在阴暗处室温静置 48 小时后,待用。

2.2 变性淀粉的制备 木薯或玉米原淀粉用水调浆至 35~40%浓度倒入四口烧瓶,并将烧瓶固定到恒 温水浴锅上,一口装搅拌器,一口插 pH 计至液面下,一口加碱,一口加改性剂 A。 用烧碱调淀粉浆液 pH 值 8~9 搅拌 10 分钟,控制恒温水浴锅温度 20~25℃,称取 改性剂 A 为淀粉量的 2~5%,并滴加入淀粉浆中,同时加碱液调节淀粉浆液 pH 值 8~ 9,2 小时内滴加完毕,然后用盐酸调浆液 pH 值 6~6.5 终止反应,抽滤,再次调浆、 洗涤、抽滤,将淀粉滤饼装在托盘上放入干燥箱 40~45℃烘干至淀粉水分 12~14%, 打磨,过筛,待检。

2.3 工艺要点 加药过程 pH 值控制是整个反应的关键,当 pH≥9.5 时已生成的醋酸酯淀粉基 团及改性剂 A 中的醋酸酐易与强碱反应,致使基团脱落或醋酸酐失效,使变性淀粉 的峰值无法达到理论值,同时冷峰(50℃)升高,糊液拉丝变短,通透性下降,具 有明显的交联淀粉特性;当 pH≤8 时则碱无法有效活化淀粉,使参与反应并接入淀 粉分子上的有效基团变少,影响反应效率,无法达到更高的峰值粘度;经多次试验 确定,最佳反应过程 pH 值控制为 8~9。

2.4 检测方法 淀粉检测指标包括常规指标和粘度特性指标:水分、NDJ-79 粘度、Brabender 粘度、糊化温度、pH 值等,检测方法参照国家标准方法和国际通用方法。

2.4.1 水分:GB/T12309;

2.4.2 NDJ-79 粘度⑹:淀粉浆液含固率为 6%,使用中号转子,读取淀粉浆液 95 ℃保温 60 min 时的粘度值;

2.4.3 Brabender 粘度:设定“参数设置”选项,淀粉浆液含固率为 6%,电 脑自动测试后保存结果,读取峰值粘度、峰值时间、峰值温度、糊化温度等数据⑺; 3 检测结果 主要从各类原淀粉及变性淀粉的 Brabender 粘度数据进行分析,对比变性前后 淀粉峰值粘度、峰值温度、峰值时间、糊化温度、NDJ-79 粘度。

 

3.2 Brabender 粘度曲线对比图

原淀粉的 Brabender 粘度曲线对比如图 1,马铃薯原淀粉具有较高的峰值粘度、 较低的糊化温度且糊化时间短,其峰值粘度同比为木薯原淀粉的 2.42 倍,为玉米原淀粉的 7.32 倍。

玉米淀粉变性前后的 Brabender 粘度曲线对比如图 2,特别是糊化温度的降低 和峰值粘度的提高,峰值粘度相差 2.29 倍,糊化温度降低 11.8℃,峰值时间缩短 3.34min,变性反应效果明显。

木薯淀粉变性前后的 Brabender 粘度曲线对比如图 3,通过本方法变性反应后, 木薯淀粉的峰值粘度大幅提高,相差 2.49 倍,糊化温度降低 4.2℃,峰值时间缩短 2.59min,变性反应效果明显。

马铃薯原淀粉与木薯变性淀粉的 Brabender 粘度曲线对比如图 4,木薯变性淀 粉与马铃薯原淀粉粘度曲线较接近,可见从理化指标上分析,木薯变性淀粉可取代 马铃薯原淀粉。

4 结论

4.1 木薯淀粉变性前后峰值粘度大大提高,同比增长 2.49 倍,糊化温度降低 4.2℃,峰值时间缩短 2.59 分钟,变性后的理化指标达到马铃薯原粉指标,在增加 化学药品用量的情况下,可用木薯原淀粉生产出比马铃薯原淀粉具有更高峰值粘 度、更低糊化温度的淀粉。因为木薯具有比马铃薯更好的冻融稳定性,可弥补马铃 薯在冻融稳定性方面的不足,扩大了木薯变性淀粉的使用范围和应用领域,可用本 方法生产木薯变性淀粉取代部分价格昂贵的马铃薯原淀粉。

4.2 玉米淀粉变性前后具有明显的指标和性质差异,峰值增长 2.29 倍,糊化 温度降低 11.8℃,峰值时间缩短 3.34 分钟,采用本工艺方法生产的玉米变性淀粉 与原淀粉比较具有糊化快、糊化温度低、峰值粘度高的特点,大大改善了玉米原淀 粉粘度低、粘结性差、易老化、易凝沉等性质。

4.3 总的来说,本文给出了一种高峰值粘度淀粉的制备方法,可大大改善原淀 粉的糊化特性,提高应用性能,是对变性方法的有效补充,可与其它变性方法共同 作用于淀粉进行复合反应,为淀粉新品种的研发、应用提供理论依据和参考。可广 泛应用于食品(增稠、稳定剂等)、造纸(喷淋、纸箱粘合剂等)、日化(增稠、粘 结剂等)等行业。

参考文献:

⑴张力田.变性淀粉第二版.华南理工大学出版社,1999:1-5

⑵德国美最时公司.淀粉与淀粉糖,2005(04):40-41

⑶Wurzburg O B .Modified starch:Properties and uses[M]:CRC.Press,1986.131-147

⑷Philips D L,Liu H,Pan D et a1.General application oframan spectroscopy for the determination of level of acetylation in modified starches.Cereal chemistr,1999,76(3): 439-443

⑸曾珍,邬应龙,陆杨.琥珀酸酯化低交联马铃薯淀粉的性质研究.现代食品科技, 2007,23(11):11-14

⑹工业用氧化淀粉.中国化工行业标准 HG/T3933,17

⑺张燕萍.变性淀粉制造与应用第二版.化学工业出版社,2007:266-267

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