CN104004800B - 一种直链淀粉包结络合载体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直链淀粉包结络合载体的制备方法。该方法淀粉原料用磷酸氢二钠‑磷酸二氢钠缓冲溶液配成淀粉乳，并调节pH至4.5～6.5，置于密闭容器中糊化；糊化完成后，将糊化液冷却，加入脱支酶，在45～65℃下搅拌反应1～3小时；调节pH至5.5～7.0，加入α‑淀粉酶，在45～110℃下搅拌反应1～10分钟后，灭酶；加入用水配置的碘‑碘化钾混合溶液，控制碘化钾在混合溶液中的浓度为5～20mg/mL；60℃～80℃保温搅拌10～20分钟；中和pH至6.0～6.5，干燥，粉碎。本发明制备的直链淀粉载体，能包结络合香精香料、脂肪酸、无机小分子等物质，在食品、医药、化妆品、化工等行业有广泛的用途。
Description
技术领域
本发明涉及变性淀粉的生产方法，具体是指利用生物技术和加入诱导剂的方法制备对功能因子具有负载功能的淀粉包结络合载体的方法。
背景技术
淀粉是一种可再生的碳水化合物，由两种多糖分子组成，即直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉是由α-1,4糖苷键连接而成的直链状分子；支链淀粉则是由D-吡喃葡萄糖聚合而成的分支状分子，其直链部分为α-1,4糖苷键，而支叉点则为α-1,6糖苷键。
直链淀粉在水溶液中，一般呈无规则线团状，当溶液中有适当客体分子存在时，直链淀粉分子可形成单螺旋链，整个螺旋呈圆筒形腔体结构。与环糊精的结构相似，直链淀粉单螺旋链的内腔疏水而外侧亲水，因此直链淀粉也能够作为一种主体分子，通过疏水相互作用与不同的疏水性客体分子形成包结络合物。根据客体分子的大小不同，每个螺旋可由6、7或8个葡萄糖单元组成，螺距也可以变化；客体分子可位于螺旋空腔内部，也可位于两个螺旋之间。直链淀粉对一些无机物(如碘、溴化钾、氢氧化钾)及有机物(如二甲亚砜、醇、脂肪酸、表面活性剂、芳香族化合物、染料分子)的包结络合作用在文献中已有诸多报道。
综合国内外的研究情况，用于研究直链淀粉包结络合功能所用的直链淀粉多为从原淀粉中分离得到，成本较高，不利于直链淀粉包结络合体的工业化生产和应用。采用脱支酶对淀粉进行脱支，可得到大量的直链淀粉分子。通过α-淀粉酶限制性酶解可控制直链淀粉的分子量和聚合度得到适于进行包结络合作用的直链淀粉。加入螺旋空腔诱导剂可促进直链淀粉单螺旋结构的形成，提高直链淀粉的包结络合能力。目前国内关于利用脱支酶和α-淀粉酶协同作用制备直链淀粉并加入碘-碘化钾诱导剂制备直链淀粉包结络合载体的方法还未见。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中直链淀粉制备成本高的缺点，提供一种生产成本低、效率高的直链淀粉包结络合载体的制备方法。
本发明所述一种直链淀粉包结络合载体的制备方法，包括如下步骤：
(1)淀粉原料用磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液配成质量百分比浓度为5％～12％的淀粉乳，并调节pH至4.5～6.5，置于密闭容器中在95～99℃下搅拌糊化30～60min；
(2)将步骤(1)得到的糊化液冷却，加入脱支酶，用量为每克干淀粉加入脱支酶10～30u，在45～65℃下搅拌反应1～3小时；
(3)调节pH至5.5～7.0，加入α-淀粉酶，用量为每克干淀粉加入α-淀粉酶1～10u，在45～110℃下搅拌反应1～10分钟；调节pH至2.5～3.0并保持10～15分钟灭酶；加入用水配置的碘-碘化钾混合溶液，控制碘在混合溶液中的浓度为0.5～2mg/mL，控制碘化钾在混合溶液中的浓度为5～20mg/mL；用量为每克干淀粉加入碘-碘化钾混合溶液0.5～2mL，60～80℃保温搅拌10～20分钟，得混合物；
(4)将步骤(3)所得混合物中和到pH6.0～6.5，干燥，粉碎后得直链淀粉包结络合载体。
为了更好的实现本发明，步骤(1)所述淀粉原料是蜡质玉米淀粉、蜡质小麦淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉或小麦淀粉中的一种；
步骤(2)所述脱支酶为普鲁兰酶或异淀粉酶；
步骤(3)所述α-淀粉酶是中温或耐高温α-淀粉酶；
步骤(4)所述的干燥是采用喷雾干燥或冷冻干燥。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和效果：
(1)是采用生物酶解技术和加入碘-碘化钾的方法制备直链淀粉包结络合载体，降低了直链淀粉的生产成本，提高了直链淀粉的包结络合能力，为直链淀粉载体的工业化应用提供了可行性，而且由于制备过程不需要有机溶剂，对环境无污染，节能环保。
(2)本发明具有生产效率高、产品质量高等优点。得到的直链淀粉包结络合载体其蓝值可达1.12，将得到的直链淀粉用于包结络合硬脂酸，包合物中硬脂酸的含量可达11.2％，硬脂酸包埋率可达75％。具有重要的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为小麦原淀粉/碘复合物和实施例1所得小麦直链淀粉/碘复合物的紫外可见吸收光谱。图中a为马铃薯原淀粉/碘复合物的紫外可见吸收光谱；b为马铃薯直链淀粉/碘复合物的紫外可见吸收光谱。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地说明。本发明有许多成功的实施例，下面列举六个具体的实施例，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1
第一步小麦淀粉用磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液配成质量百分比浓度为5％的淀粉乳，并调节pH至4.5，置于密闭容器中在95℃搅拌糊化30min；
第二步将步骤(1)得到的糊化液冷却，加入普鲁兰酶(OPTIMAX L-1000,杰能科生物工程有限公司)，用量为每克干淀粉加入普鲁兰酶10u，在60℃下搅拌反应3小时；
第三步调节pH至6.0，加入中温α-淀粉酶(CLARASE L,杰能科生物工程有限公司)，用量为每克干淀粉加入中温α-淀粉酶1u，在50℃下搅拌反应10分钟后，调节pH至2.5并保持10分钟灭酶；加入用水配置的碘-碘化钾混合溶液，控制碘在混合溶液中的浓度为0.5mg/mL，控制碘化钾在混合溶液中的浓度为5mg/mL；用量为每克干淀粉加入碘-碘化钾混合溶液2mL，60℃保温搅拌10分钟，得混合物；
第四步将步骤(3)所得混合物用0.5mol/L盐酸中和到pH6.0，喷雾干燥，粉碎后得白色粉末状直链淀粉包结络合载体。经测定，所得产品的蓝值为1.08。使用该直链淀粉载体对硬脂酸进行包埋，得到的包合物经测定表明，包合物中硬脂酸的含量为10.1％，硬脂酸包埋率为67.6％。
蓝值是表征直链淀粉包结络合能力的重要指标。图1为小麦原淀粉/碘复合物和本实施例所得小麦直链淀粉/碘复合物的紫外可见吸收光谱。原淀粉经脱支酶和α-淀粉酶酶解后，形成了大量的直链淀粉，如图1所示，小麦直链淀粉与碘形成的复合物与原小麦淀粉与碘形成的复合物相比，其在550～700nm范围内的吸收峰强度明显增强，表明小麦原淀粉经酶解并加入碘-碘化钾诱导剂后其包结络合能力明显增强。
蓝值的具体测定方法为：吸取定容好的浓度为0.5mg/mL的样品1mL，滴加1mol/LNaOH溶液0.5mL，沸水浴3min，冷却后，加入1mol/L HCl溶液0.5mL中和，随后加入0.07～0.1g酒石酸氢钾，加水至近45mL，然后加入0.5mL碘液(2mg/mL I2，20mg/mL KI)，定容至50mL容量瓶，混匀，在室温下放置20min后，在680nm下用1cm比色皿测吸光度，用下式计算蓝值：
蓝值＝(吸光度值×4)/样品浓度(mg/dL)
包合物中硬脂酸含量测定的具体方法为：精密称取1g淀粉复合物，置于50mL试管内，混匀后再加5mL无水盐酸。将试管放入70～80℃水浴中，每隔5～10分钟以玻璃棒搅拌一次，直至样品消化完全为止，约20～25分钟取出试管，加入5mL浓度为95％的乙醇，混合。冷却后，将混合物移入50mL具塞量筒中，以10mL无水乙醚，每次5mL分两次清洗试管，一并倒入量筒内，无水乙醚全部倒入量筒后，加塞振摇1分钟，小心开塞，放出气体，再塞好，静置12分钟。小心开塞，并用5mL无水石油醚与无水乙醚的等量混合液冲洗塞及筒口附着的脂肪。静置10～20分钟，待上部液体清晰，吸出上清液于已恒重的锥形瓶内，振摇，静置后，仍将上层乙醚吸出，放入原锥形瓶内，将锥形瓶置于水浴上蒸干，置105℃烘箱中干燥2小时，取出放入干燥器内冷却0.5小时后，称量。硬脂酸含量的计算按如下公式：
X＝(m1-m0)/m2×100
式中：X为样品中硬脂酸的含量，％；m1为锥形瓶和硬脂酸的质量，g；m0为锥形瓶的质量，g；m2为样品的质量，g。
硬脂酸的包埋率的计算按如下公式：
包埋率(％)＝复合物中硬脂酸的质量/投入的硬脂酸质量×100。
实施例2
第一步玉米淀粉用磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液配成质量百分比浓度为12％的淀粉乳，并调节pH至6.5，置于密闭容器中在96℃搅拌糊化60min；
第二步将步骤(1)得到的糊化液冷却，加入异淀粉酶(Pseudomonas sp,Sigma-Aldrich公司)，用量为每克干淀粉加入异淀粉酶30u，在50℃下搅拌反应1小时；
第三步调节pH至5.5，加入耐高温α-淀粉酶(Liquozyme Supra，Novozymes公司)，用量为每克干淀粉加入耐高温α-淀粉酶10u，在95℃下搅拌反应1分钟后，调节pH至2.7并保持12分钟灭酶；加入用水配置的碘-碘化钾混合溶液，控制碘在混合溶液中的浓度为1mg/mL，控制碘化钾在混合溶液中的浓度为10mg/mL；用量为每克干淀粉加入碘-碘化钾混合溶液1mL，70℃保温搅拌20分钟，得混合物；
第四步将步骤(3)所得混合物用0.5mol/L盐酸中和到pH6.5，冷冻干燥，粉碎后得白色粉末状直链淀粉包结络合载体。经测定(检测方法同实施例1)，所得产品的蓝值为1.06。使用该直链淀粉载体对硬脂酸进行包埋，得到的包合物经测定表明(检测方法同实施例1)，包合物中硬脂酸的含量为9.9％，硬脂酸包埋率为66.3％。
实施例3
第一步蜡质玉米淀粉用磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液配成质量百分比浓度为8％的淀粉乳，并调节pH至5.0，置于密闭容器中在99℃搅拌糊化40min；
第二步将步骤(1)得到的糊化液冷却，加入普鲁兰酶(OPTIMAX L-1000,杰能科生物工程有限公司)，用量为每克干淀粉加入普鲁兰酶20u，在65℃下搅拌反应2小时；
第三步调节pH至7.0，加入耐高温α-淀粉酶(Liquozyme Supra，Novozymes公司)，用量为每克干淀粉加入耐高温α-淀粉酶5u，在110℃下搅拌反应2分钟后，调节pH至3.0并保持15分钟灭酶；加入用水配置的碘-碘化钾混合溶液，控制碘在混合溶液中的浓度为2mg/mL，控制碘化钾在混合溶液中的浓度为20mg/mL；用量为每克干淀粉加入碘-碘化钾混合溶液0.5mL，80℃保温搅拌15分钟，得混合物；
第四步将步骤(3)所得混合物用0.5mol/L盐酸中和到pH6.2，喷雾干燥，粉碎后得白色粉末状直链淀粉包结络合载体。经测定(检测方法同实施例1)，所得产品的蓝值为0.96。使用该直链淀粉载体对硬脂酸进行包埋，得到的包合物经测定表明(检测方法同实施例1)，包合物中硬脂酸的含量为9.2％，硬脂酸包埋率为61.6％。
实施例4
第一步木薯淀粉用磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液配成质量百分比浓度为10％的淀粉乳，并调节pH至6.0，置于密闭容器中在95℃搅拌糊化50min；
第二步将步骤(1)得到的糊化液冷却，加入异淀粉酶(Pseudomonas sp,Sigma-Aldrich公司)，用量为每克干淀粉加入异淀粉酶10u，在45℃下搅拌反应3小时；
第三步调节pH至6.0，加入中温α-淀粉酶(CLARASE L,杰能科生物工程有限公司)，用量为每克干淀粉加入中温α-淀粉酶2u，在60℃下搅拌反应5分钟后，调节pH至2.7并保持12分钟灭酶；加入用水配置的碘-碘化钾混合溶液，控制碘在混合溶液中的浓度为0.5mg/mL，控制碘化钾在混合溶液中的浓度为5mg/mL；用量为每克干淀粉加入碘-碘化钾混合溶液2mL，60℃保温搅拌10分钟，得混合物；
第四步将步骤(3)所得混合物用0.5mol/L盐酸中和到pH6.0，冷冻干燥，粉碎后得白色粉末状直链淀粉包结络合载体。经测定(检测方法同实施例1)，所得产品的蓝值为1.12。使用该直链淀粉载体对硬脂酸进行包埋，得到的包合物经测定表明(检测方法同实施例1)，包合物中硬脂酸的含量为10.6％，硬脂酸包埋率为69.1％。
实施例5
第一步蜡质小麦淀粉用磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液配成质量百分比浓度为12％的淀粉乳，并调节pH至5.5，置于密闭容器中在98℃搅拌糊化60min；
第二步将步骤(1)得到的糊化液冷却，加入普鲁兰酶(OPTIMAX L-1000,杰能科生物工程有限公司)，用量为每克干淀粉加入普鲁兰酶20u，在55℃下搅拌反应2小时；
第三步调节pH至6.5，加入耐高温α-淀粉酶(Liquozyme Supra，Novozymes公司)，用量为每克干淀粉加入耐高温α-淀粉10u，在100℃下搅拌反应1分钟后，调节pH至2.5并保持10分钟灭酶；加入用水配置的碘-碘化钾混合溶液，控制碘在混合溶液中的浓度为1mg/mL，控制碘化钾在混合溶液中的浓度为10mg/mL；用量为每克干淀粉加入碘-碘化钾混合溶液1mL，80℃保温搅拌20分钟，得混合物；
第四步将步骤(3)所得混合物用0.5mol/L盐酸中和到pH6.5，喷雾干燥，粉碎后得白色粉末状直链淀粉包结络合载体。经测定(检测方法同实施例1)，所得产品的蓝值为1.02。使用该直链淀粉载体对硬脂酸进行包埋，得到的包合物经测定表明(检测方法同实施例1)，包合物中硬脂酸的含量为9.7％，硬脂酸包埋率为65％。
实施例6
第一步马铃薯淀粉用磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液配成质量百分比浓度为10％的淀粉乳，并调节pH至4.5，置于密闭容器中在97℃搅拌糊化50min；
第二步将步骤(1)得到的糊化液冷却，加入普鲁兰酶(OPTIMAX L-1000,杰能科生物工程有限公司)，用量为每克干淀粉加入普鲁兰酶10u，在60℃下搅拌反应3小时；
第三步调节pH至6.0，加入中温α-淀粉酶(CLARASE L,杰能科生物工程有限公司)，用量为每克干淀粉加入中温α-淀粉酶2u，在45℃下搅拌反应5分钟后，调节pH至2.8并保持15分钟灭酶；加入用水配置的碘-碘化钾混合溶液，控制碘在混合溶液中的浓度为2mg/mL，控制碘化钾在混合溶液中的浓度为20mg/mL；用量为每克干淀粉加入碘-碘化钾混合溶液0.5mL，70℃保温搅拌15分钟，得混合物；
第四步将步骤(3)所得混合物用0.5mol/L盐酸中和到pH6.3，冷冻干燥，粉碎后得白色粉末状直链淀粉包结络合载体。经测定(检测方法同实施例1)，所得产品的蓝值为1.18。使用该直链淀粉载体对硬脂酸进行包埋，得到的包合物经测定表明(检测方法同实施例1)，包合物中硬脂酸的含量为11.2％，硬脂酸包埋率为75％。
如上所述，即可较好地实现本发明。
Claims (5)
1.一种直链淀粉包结络合载体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)淀粉原料用磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液配成质量百分比浓度为5％～12％的淀粉乳，并调节pH至4.5～6.5，置于密闭容器中在95～99℃下搅拌糊化30～60min；
(2)将步骤(1)得到的糊化液冷却，加入脱支酶，用量为每克干淀粉加入脱支酶10～30u，在45～65℃下搅拌反应1～3小时；
(3)调节pH至5.5～7.0，加入α-淀粉酶，用量为每克干淀粉加入α-淀粉酶1～10u，在45～110℃下搅拌反应1～10分钟；调节pH至2.5～3.0并保持10～15分钟灭酶；加入用水配置的碘-碘化钾混合溶液，控制碘在混合溶液中的浓度为0.5～2mg/mL，控制碘化钾在混合溶液中的浓度为5～20mg/mL；用量为每克干淀粉加入碘-碘化钾混合溶液0.5～2mL，60～80℃保温搅拌10～20分钟，得混合物；
(4)将步骤(3)所得混合物中和到pH 6.0～6.5，干燥，粉碎后得直链淀粉包结络合载体。
2.根据权利要求1所述的直链淀粉包结络合载体的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述淀粉原料是木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉或小麦淀粉中的一种。
3.根据权利要求1所述直链淀粉包结络合载体的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述脱支酶为普鲁兰酶或异淀粉酶。
4.根据权利要求1所述直链淀粉包结络合载体的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述α-淀粉酶是中温或高温α-淀粉酶。
5.根据权利要求1所述直链淀粉包结络合载体的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述的干燥是采用喷雾干燥或冷冻干燥。
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