本發(fā)明屬于食用變性淀粉的制備領(lǐng)域，涉及物理改性淀粉的制備方法。

背景技術(shù)：

淀粉作為一種天然的高分子化合物，因其具有產(chǎn)量大，價(jià)格低廉、對(duì)環(huán)境無害等優(yōu)點(diǎn)，成為一種被廣泛使用在食品、紡織、化工、醫(yī)藥等多個(gè)領(lǐng)域的綠色原材料。但原淀粉普遍具有易老化、糊液不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，導(dǎo)致使用受到了極大的局限性。為改善淀粉的性能以及擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，通常采取在淀粉固有特性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行化學(xué)方法的處理，接上某些化學(xué)基團(tuán)，從而改變淀粉的天然性質(zhì)，增加功能性，使其更適合于某一些特定方面的應(yīng)用要求。隨著食品工業(yè)的安全性要求與日俱增的趨勢(shì)影響下，對(duì)淀粉無化學(xué)改性成分的要求越來越高。因此如何在不采用化學(xué)改性方式，無需在淀粉分子結(jié)構(gòu)上增加化學(xué)基團(tuán)的基礎(chǔ)上使其具備化學(xué)改性淀粉的功能特性，是使淀粉同時(shí)具備功能性和安全性的重要基礎(chǔ)。

目前國(guó)內(nèi)外不少相關(guān)學(xué)者都在致力于研究物理改性對(duì)淀粉性能影響的研究。通過機(jī)械作用來改善淀粉的物理化學(xué)性能已取得一些成效，黃祖強(qiáng)等在“玉米淀粉的機(jī)械效果分析”(黃祖強(qiáng)，胡華宇，童張法等.玉米淀粉的機(jī)械效果分析[j].化學(xué)工程，2006,34(10)：51～54)中采用玉米淀粉為原料，攪拌球磨機(jī)對(duì)其進(jìn)行活化，并對(duì)機(jī)械活化對(duì)玉米淀粉溶解度、凍融穩(wěn)定性、結(jié)晶結(jié)構(gòu)、表觀粘度等影響進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示，攪拌球磨機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械活化使玉米淀粉結(jié)晶度降低，結(jié)晶結(jié)構(gòu)受到破壞，3h內(nèi)使玉米淀粉由多晶態(tài)轉(zhuǎn)變成非晶態(tài)，機(jī)械活化使玉米淀粉糊化溫度降低，冷水溶解度提高，表觀粘度下降，玉米淀粉糊的剪切稀化現(xiàn)象也有所降低。汪樹生等“濕熱處理對(duì)玉米淀粉慢消化組分的影響”(汪樹生，高楠楠，蘇玉春等.濕熱處理對(duì)玉米淀粉慢消化組分的影響[j].糧食與飼料工業(yè)，2012(12)：106～109)中通過對(duì)玉米淀粉進(jìn)行處理，研究了處理?xiàng)l件對(duì)其慢消化組分含量的影響，結(jié)果表明：濕熱處理過程中的溫度、初始含水量和處理時(shí)間對(duì)玉米淀粉慢消化組分的形成均有明顯的作用，影響的大小依次為：處理溫度、處理時(shí)間、初始含水量。gunaratne等在“濕熱處理對(duì)根類淀粉的結(jié)構(gòu)和物化性之道影響”(agunaratne,rhoover.effectofheat～moisturetreatmentonthestructureandphysicochemicalpropertiesoftuberandrootstarches[j].carbohydratepolymers.2002,49(4):425～437)中采用濕熱法處理各項(xiàng)淀粉，探索其對(duì)淀粉、結(jié)晶度、分子量、凝膠化線性等各項(xiàng)性能的影響，結(jié)果表明：濕熱處理過程使部分淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，在無定形區(qū)分子鏈出現(xiàn)斷裂、凝膠化溫度升高。chiu等人在“熱抑制非預(yù)糊化淀粉及面粉的制備”(chiu,c.w.；schiemeyer,e.；thomas,d.j.etc.thermallyinhibitednon～pregelatinizedgranularstarchesandfloursandprocessfortheirpreparation.u.s.patent5932017,1999)研究中發(fā)現(xiàn)，在120～180℃之間用干熱處理淀粉6～20h，會(huì)使得淀粉糊化后的粘度增加，且降落值減少。chung等人在“少量黃原膠的加入對(duì)交聯(lián)米淀粉與磷酸鹽在干熱情況下性能的影響”(chung,hyun～jung.effectofminoradditionofxanthanoncrosslinkingofricestarchesbydryheatingwithphosphatesalts[j].journalofappliedpolymerscience,2007(105):2280～2286.)中將45℃烘干至水分含量10％以下的黃原膠與蠟質(zhì)大米淀粉和非蠟質(zhì)大米淀粉的混合物在130℃條件下干熱2h，發(fā)現(xiàn)蠟質(zhì)大米淀粉比非蠟質(zhì)大米淀粉更易在干熱條件下變性，且經(jīng)黃原膠干熱處理后其糊化焓下降，相變初溫升高?？傃灾?，上述的物理改性處理方法可以在某一方面對(duì)淀粉的物化性質(zhì)造成影響，但絕大多數(shù)方法對(duì)淀粉經(jīng)處理后，淀粉的耐加工性能和儲(chǔ)存穩(wěn)定性并沒有顯著提高，還會(huì)因?yàn)樘幚矸绞降膯栴}帶來一些負(fù)面的影響，例如干熱處理就會(huì)給淀粉帶來焦糊味的不良影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服化學(xué)改性淀粉造成的安全性隱患以及干熱等方法會(huì)造成的淀粉帶有不良風(fēng)味、色澤等不足之處，提供一種制備物理改性淀粉具有化學(xué)改性淀粉的性能的方法，同時(shí)避免出現(xiàn)不良風(fēng)味等影響，拓展物理改性淀粉的應(yīng)用價(jià)值及范圍，使其具有更廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來達(dá)到上述目的：

一種物理改性淀粉的制備方法，包括以下步驟：

配制質(zhì)量百分比為0.05％～2.5％的堿金屬鹽水溶液，按固液比3:1～1:1的比例將淀粉與堿金屬鹽水溶液調(diào)和均勻，在捏合機(jī)中捏合1～3小時(shí)，干燥粉碎過篩，在耐壓密閉容器和乙酸乙酯介質(zhì)中，110℃～180℃下熱處理2～4小時(shí)，過濾回收溶劑，之后再進(jìn)行水洗并調(diào)節(jié)ph至4.5～6.5，干燥粉碎過篩得成品。

所述堿金屬鹽為碳酸鈉。

所述堿金屬鹽水溶液的質(zhì)量百分比為0.2％～2.5％。

所述淀粉與堿金屬鹽水溶液的固液比為2:1～1:1。

所述捏合的時(shí)間為2～3小時(shí)。

所述熱處理的溫度為150℃～180℃。

所述熱處理的時(shí)間為3～4小時(shí)。

所述淀粉為蠟質(zhì)玉米淀粉、木薯淀粉、馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、糯米淀粉、小麥淀粉中的一種或它們的組合。

對(duì)淀粉進(jìn)行前處理，可改變其分子結(jié)構(gòu)，更有利于后續(xù)反應(yīng)的進(jìn)行。本發(fā)明通過捏合處理改變淀粉分子結(jié)構(gòu)、改善淀粉的流變性質(zhì)，再通過有機(jī)相高溫處理使淀粉的耐加工性能達(dá)到了化學(xué)改性淀粉相同的水平，并滿足食品體系的應(yīng)用，可在所有食品環(huán)境體系中代替化學(xué)改性淀粉起到增稠保水作用。

本發(fā)明清潔標(biāo)簽物理改性淀粉的制備方法具有十分顯著的優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明首次將捏合前處理與有機(jī)相高溫處理結(jié)合起來，在保證制得物理改性淀粉完全具備化學(xué)改性淀粉加工耐受性條件的同時(shí)，顯著減少了加工處理時(shí)間，由一般干熱處理時(shí)間6～20小時(shí)縮短為2～4小時(shí)，并能將原淀粉在95℃保持5min后的破損值由970bu降低至0，在121℃持5min后的破損值由1313mpa·s降低至0，同時(shí)避免由于干熱處理帶來的焦糊等不良風(fēng)味的影響。

(2)本發(fā)明所得的物理改性淀粉在常壓95℃食品加工體系和高溫121℃滅菌體系使用均取得良好效果，可廣泛用于常壓熱處理及需要高壓滅菌的食品中。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但實(shí)施方式并不僅限于此。

實(shí)施例1

將0.5gna2co3加入到1000g去離子水中配成質(zhì)量百分比為0.05％的水溶液，取3000g蠟質(zhì)玉米淀粉與上述碳酸鈉溶液充分混合均勻，在捏合機(jī)中捏合1小時(shí)，干燥粉碎過篩，在耐壓密閉容器和乙酸乙酯介質(zhì)中于110℃下熱處理2小時(shí)，過濾回收溶劑，之后再進(jìn)行水洗并調(diào)節(jié)ph至6.0，干燥粉碎過篩得成品。

使用布拉班德粘度儀(brabendermicrovisco-amylo-graph)分析淀粉糊化曲線圖。將6g(干基)淀粉配成6％(w/w)的淀粉乳100ml，用1％檸檬酸調(diào)節(jié)ph至3.0，混勻后移入brabender粘度儀測(cè)量杯中，從30℃開始升溫，以7.5℃/min的速率升溫至95℃后保溫30min，再以7.5℃/min的速率降溫至50℃后保溫30min，得到brabender粘度曲線，在扭矩為100cmg下測(cè)得粘度單位為bu。

brabender粘度曲線有以下6個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：起糊溫度a：粘度開始上升的溫度；峰值粘度b：淀粉糊的最高粘度值；升溫到95℃時(shí)的粘度值c；95℃保溫30min后的粘度值d，b與d點(diǎn)粘度差值(崩解值)表示淀粉糊的破裂強(qiáng)度，該破裂強(qiáng)度與淀粉糊耐加工性呈反比；淀粉糊溫度降到50℃時(shí)的粘度值e；50℃保溫30min后的粘度值f。淀粉糊粘度及穩(wěn)定性如表1所示。

表1是采用本方法所制得物理改性淀粉與原淀粉理化性質(zhì)對(duì)比

本實(shí)施例所得的物理改性淀粉與原淀粉相比，糊的崩解值由原來的970bu變?yōu)?88bu，說明經(jīng)過物理改性處理以后淀粉在95℃高溫下耐加工性能有所提高。

實(shí)施例2

將22.5gna2co3加入到1500g去離子水中配成質(zhì)量百分比為1.5％的水溶液，取3000g蠟質(zhì)玉米淀粉與上述碳酸鈉溶液充分混合均勻，在捏合機(jī)中捏合2小時(shí)，干燥粉碎過篩，在耐壓密閉容器和乙酸乙酯介質(zhì)中于150℃下熱處理3小時(shí)，過濾回收溶劑，之后再進(jìn)行水洗并調(diào)節(jié)ph至6.0，干燥粉碎過篩得成品。測(cè)試方法如實(shí)施例1所示，淀粉糊粘度及穩(wěn)定性如表2所示。

表2是采用本方法所制得物理改性淀粉與原淀粉理化性質(zhì)對(duì)比

本實(shí)施例所得的物理改性淀粉與原淀粉相比，糊的崩解值由原來的970bu變?yōu)?58bu，說明經(jīng)調(diào)整na2co3水溶液的濃度與有機(jī)相熱處理溫度，物理改性處理以后淀粉在95℃高溫下耐加工性能能得到進(jìn)一步的提高。

實(shí)施例3

將75gna2co3加入到3000g去離子水中配成質(zhì)量百分比為2.5％的水溶液，取3000g蠟質(zhì)玉米淀粉與上述碳酸鈉溶液充分混合均勻，在捏合機(jī)中捏合3小時(shí)，干燥粉碎過篩，在耐壓密閉容器和乙酸乙酯介質(zhì)中于180℃下熱處理4小時(shí)，過濾回收溶劑，之后再進(jìn)行水洗并調(diào)節(jié)ph至6.0，干燥粉碎過篩得成品。測(cè)試方法如實(shí)施例1所示，淀粉糊粘度及穩(wěn)定性如表3所示。

表3是采用本方法所制得物理改性淀粉與原淀粉理化性質(zhì)對(duì)比

本實(shí)施例所得的物理改性淀粉與原淀粉相比，崩解值由原來的970bu變?yōu)?，說明經(jīng)調(diào)整na2co3水溶液的濃度、升高有機(jī)相熱處理溫度和增加捏合時(shí)間，物理改性處理以后淀粉在95℃溫度下隨著蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)，粘度是不斷增加的，并不會(huì)由于高溫和剪切的作用發(fā)生稀化的現(xiàn)象。

實(shí)施例4

將10gna2co3加入到去2000g離子水中配成質(zhì)量百分比為0.5％的水溶液，取3000g蠟質(zhì)玉米淀粉與上述碳酸鈉溶液充分混合均勻，在捏合機(jī)中捏合2小時(shí)，干燥粉碎過篩，在耐壓密閉容器和乙酸乙酯介質(zhì)中于160℃下熱處理4小時(shí)，過濾回收溶劑，之后再進(jìn)行水洗并調(diào)節(jié)ph至6.0，干燥粉碎過篩得成品。測(cè)試方法如實(shí)施例1所示，淀粉糊粘度及穩(wěn)定性如表4所示。

表4是采用本方法所制得物理改性淀粉與原淀粉理化性質(zhì)對(duì)比

本實(shí)施例所得的物理改性淀粉與原淀粉相比，崩解值由原來的970bu變?yōu)?，說明經(jīng)調(diào)整na2co3水溶液的濃度、升高有機(jī)相熱處理溫度和增加捏合時(shí)間，物理改性處理以后淀粉能在達(dá)到糊化溫度以后粘度迅速增加達(dá)到最高粘度，并能在95℃溫度下隨著蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)，維持此粘度不變化，能在較低淀粉濃度的條件下滿足使用性能需求。

實(shí)施例5

將5gna2co3加入到去2500g離子水中配成質(zhì)量百分比為0.2％的水溶液，取3000g蠟質(zhì)玉米淀粉與上述碳酸鈉溶液充分混合均勻，在捏合機(jī)中捏合3小時(shí)，干燥粉碎過篩，在耐壓密閉容器和乙酸乙酯介質(zhì)中于150℃下熱處理4小時(shí)，過濾回收溶劑，之后再進(jìn)行水洗并調(diào)節(jié)ph至6.0，干燥粉碎過篩得成品。

使用旋轉(zhuǎn)流變儀(tadiscovery)分析高溫下淀粉糊化曲線圖。

將1.2g(干基)淀粉配成6％(w/w)的淀粉乳20ml，混勻后移入流變儀測(cè)量杯中，密封，從30℃開始升溫，以7.5℃/min的速率升溫至121℃后保溫5min，再以7.5℃/min的速率降溫至50℃后保溫5min，得到淀粉粘度曲線，測(cè)得粘度單位為mpa·s。

采取以下6個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)來對(duì)淀粉糊性質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)：起糊溫度a：粘度開始上升的溫度；峰值粘度b：淀粉糊的最高粘度值；升溫到121℃時(shí)的粘度值c；121℃保溫30min后的粘度值d，b與d點(diǎn)粘度差值(崩解值)表示淀粉糊的破裂強(qiáng)度，該破裂強(qiáng)度與淀粉糊耐加工性呈反比；淀粉糊溫度降到50℃時(shí)的粘度值e；50℃保溫30min后的粘度值f。淀粉糊粘度及穩(wěn)定性如表5所示。

表5采用本方法所制得物理改性淀粉與原淀粉理化性質(zhì)對(duì)比

(模擬121℃高壓滅菌使用環(huán)境)

本實(shí)施例為模擬罐裝食品在121℃高溫滅菌條件下，物理改性淀粉是否能滿足使用要求，物理改性淀粉與原淀粉相比，崩解值由原來的1313mpa·s變?yōu)?，說明經(jīng)調(diào)整na2co3水溶液的濃度、升高有機(jī)相熱處理溫度和增加捏合時(shí)間，物理改性處理以后的淀粉在經(jīng)過121℃滅菌處理溫度下，依然能維持粘度的穩(wěn)定。