浅谈多孔淀粉的制备和应用.docx

浅谈多孔淀粉的制备和应用1多孔淀粉酶法制备的类型不管是单一酶法还是复合酶法制备多孔淀粉，其基本工艺流程为3:原料淀粉调浆酶解灭酶洗涤(脱酶)离心烘干粉碎多孔淀粉。由于单一酶法存在产品得率低、吸水性和吸油性不高等问题，复合酶法成为目前多孔淀粉制备研究的热门。唐洪波5等的研究表明，糯玉米淀粉乳经a淀粉酶和糖化酶在一定水解条件下酶解，糯玉米多孔淀粉与原糯玉米淀粉相比，孔状构造明显，吸油率和比外表积显著增大。张洪微4等先采用a淀粉酶在50、pH60的作用条件下水解玉米淀粉14h后，再参加糖化酶在50、pH40的作用条件下水解14h，复合酶配比为12，所制备多孔淀粉的得率为8879%，吸油率为5662%，高于单酶作用的效果。曹新志等6研究表明，在作用时间18h、温度55、pH50、a淀粉酶和糖化酶的复配比为13、酶用量15%的条件下酶解蕉藕淀粉，所得多孔淀粉得率为51%，吸油率为7123%，得到了较高吸油率的蕉藕多孔淀粉。由此可见，复合酶法制得多孔淀粉的得率和吸油率均较高，十分是a淀粉酶和糖化酶的联合使用更是效果明显。这是由于在a淀粉酶的内切作用下，a淀粉酶任意水解淀粉分子中的a1，4糖苷键，并逐步水解淀粉颗粒内部，为糖化酶的外切作用提供新的非复原末端的位点，糖化酶不仅能很快把直链淀粉从非复原性未端依次切下葡萄糖单位，还能缓慢切开支链淀粉的a1，6糖苷键，水解成葡萄糖1，7。这种协同作用使得淀粉水解比拟完全，较易构成淀粉颗粒的中空多孔构造。2多孔淀粉酶法制备的影响因素21原淀粉种类不是所有的淀粉都能够用来制备多孔淀粉，如香蕉、百合、莲子就只能在颗粒外表构成鳞片状构造。这主要是由于不同淀粉颗粒构造、直链淀粉含量以及聚合度等不同，对酶的敏感程度也就不同。有研究表明，直链淀粉含量越高的淀粉，水解率越低，越难构成多孔淀粉8。国内外很多学者研究表明，木薯淀粉、玉米淀粉、芋类淀粉、大麦淀粉、小麦淀粉、籼米淀粉、马铃薯淀粉等可作为制备多孔淀粉的原料。生淀粉中所含的蛋白质、脂质等物质也会影响多孔淀粉的构成，且含量越高对酶解速率影响越大9。姚卫蓉10研究表明，蛋白质含量越高，水解速率越低;张赛11研究表明，玉米淀粉和糙米淀粉经过去脂肪、去蛋白质后，水解速率均加快，多孔淀粉的吸油率比原料淀粉均明显增加。这可能是由于蛋白质、脂质等物质以氢键或离子键与淀粉分子的羟基结合，构成的复合物制约着酶对淀粉的水解，导致酶解速率降低。因而，酶解前除去生淀粉中含有的蛋白质、脂质等物质，能够提高酶解速率。22淀粉酶的种类淀粉酶的;和特性是影响多孔淀粉构成的一个重要因素。目前采用的酶主要有a淀粉酶、糖化酶、淀粉酶。但淀粉酶水解生淀粉能力较弱，而a淀粉酶和糖化酶水解生淀粉的能力较强。徐忠、缪铭等12在一样反响条件下采用a淀粉酶、淀粉酶、糖化酶、普鲁兰酶、胰酶分别水解粒度为100目的玉米淀粉，通过测定所得多孔淀粉的吸水率和吸油率评价多孔淀粉的制备效果，结果显示a淀粉酶和糖化酶水解能力最强，淀粉酶水解能力最弱。王后生13指出，在酶活力相当的情况下，a淀粉酶酶解制得的多孔淀粉比糖化酶酶解制得的多孔淀粉，吸水率和吸油率均要高。也有研究表明，被a淀粉酶和糖化酶作用后淀粉颗粒的不同之处在于外表构造，有的淀粉颗粒外表小孔分布均匀，孔深明显，而有的只是在外表构成不规则的形状9。23淀粉的预处理淀粉预处理的主要目的是改变淀粉颗粒构造、毁坏淀粉结晶区以及增加淀粉溶解性，提高生淀粉对酶的敏感性。目前应用较多的淀粉预处理方式有超声波、微波和湿热处理等。杨永美等14利用超声波微波协同组合条件制备玉米多孔淀粉，结果表明，在微波功率150W、超声波功率400W、a淀粉酶与糖化酶复合比为16、作用时间45min、温度56等条件下，制得的玉米多孔淀粉吸油率较高，且孔数较多、孔径不大、孔深适中、颗粒完好。Shariffa15等研究结果显示，经60水浴预热30min后木薯和甜土豆淀粉，其颗粒外表粗糙多孔，对酶的敏感性显著提高，水解率增加。交联反响能够改变淀粉颗粒的构造，加强抗溶解、抗溶胀、冻融稳定性，提高成糊温度，改善多孔淀粉的流变学性质16。在实际应用中常采用化学交联处理淀粉后，再用酶解法制备多孔淀粉，可显著改善多孔淀粉的性能。周琼17研究表明，经交联处理的多孔淀粉与未处理过的多孔淀粉相比，颗粒外表孔数不多，孔大而深，孔状内部构造呈内环层，吸油率和吸水率分别增长714%和75%。同时，交联多孔淀粉的抗糊化和抑制膨胀能力加强，可知足较高温度制备多孔淀粉的要求。24作用条件酶法制备多孔淀粉，既要使淀粉颗粒外表布满小孔，又要保持颗粒的完好性。因而，水解率是制备多孔淀粉的重要控制指标，这就需要选择适宜的制备条件。酶法制备多孔淀粉受反响时间、温度、pH值及酶用量等酶解条件的影响。目前研究主要讨论复合酶配比和用量以及作用时间、温度、pH值等因素对多孔淀粉特性指标的影响，得到最佳酶解条件。杨圣岽18等人研究表明，马铃薯多孔淀粉的最佳制备工艺为a淀粉酶和糖化酶配比为16、总酶量为10%、作用时间8h、温度45、pH40、底物浓度014g/mL，所制备多孔淀粉的吸油率到达702%，水解率为3416%。而曹新志19则表明，高吸油率玉米多孔淀粉的最佳制备工艺为a淀粉酶和糖化酶配比为13、总酶量为15%、作用时间18h、温度55、pH50，在此工艺条件下的吸油率为7065%。3多孔淀粉在食品中的应用31吸附剂多孔淀粉的吸附作用可提高被吸附物质的稳定性和利用率，可以降低某种物质对人体的伤害。吴培龙20用玉米多孔淀粉吸附茶多酚，表明多孔淀粉是一种良好的吸附载体，其吸附量高达6865mg/g，是原淀粉的21倍。王宗英21探索多孔淀粉在卷烟滤嘴中应用效果，结果表明，比照于普通醋纤滤嘴和活性炭复合滤嘴总粒相物分别降低了39%和07%，焦油降低了54%和31%，CO降低了27%和20%，烟碱降低了35%和0%。近年来，多孔淀粉用于制备粉末制品获得了较好成效。液态物质被多孔淀粉吸附并包埋在淀粉颗粒中，通过喷雾枯燥制成粉末制品。此法不仅生产工艺简单而且还最大限度地保留了原料中的风味。谷绒22等用羧甲基多孔淀粉吸附酱油，制成粉末状，其感官、吸潮稳定性、氨基酸态氮与原酱油相当。陈三宝23用多孔淀粉吸附适量薄荷油，经包埋制成粉末薄荷油，既阻碍了薄荷油的挥发、保留香味，又使薄荷油具有良好的分散性和缓释性能，更适用于在食品、药品中添加。32脂肪替代物多孔淀粉粉碎后，能作为脂肪替代物能够减少食品中的热量。多孔淀粉通过交联、酯化或醚化等处理后，可改变其流变学性质和感官性质，提高其均一性，能用于食品中替代部分脂肪，减少能量的摄入17。Whistler24曾对多孔淀粉进行了一系列处理，如用双功能团试剂如三偏磷酸钠、二羧酸衍生物对多孔淀粉进行交联，以改变其流变学特性和感官性质，然后粉碎构成011m小粒，用于食品中部分或完全替代其中脂肪，以减少热量摄入，并获得了一定的成功。朱仁宏25用多孔淀粉替代贡丸中的部分脂肪，有效改善了贡丸弹性差以及脂肪含量高的问题，同时维持了贡丸良好的口感和风味。33微胶囊的芯材多孔淀粉独特的中空凹孔构造使其具有较强的载物能力，是制备微胶囊的良好芯材，再选用合适的生物降解材料作为壁材进行包埋即得微胶囊。这种制得的微胶囊产品既可显著提高被吸附物质的稳定性和水溶性，又可控制被吸附物的释放速度，掩盖不良气味，延长储存时间。用多孔淀粉吸附含有DHA的鱼油并微胶囊化，能有效防止DHA的氧化，并能够掩盖鱼腥味。邱英华26等研究表明以木薯多孔淀粉为芯材，玉米醇溶蛋白为壁材，按芯材与壁材比为1:025的比例制备蚕蛹油微胶囊，有效改善了蚕蛹油易酸败、氧化、不耐储存等问题。姜黄色素为天然食用着色剂，由于水溶性和稳定性较差影响其在食品中的应用，怎样提高其水溶性和稳定性一直是研究的热门和难点。王煜、张玉凤27以多孔淀粉为吸附剂，明胶为壁材，制备姜黄色素微胶囊，试验结果表明，微胶囊化能够显著提高姜黄色素的水溶性，加强姜黄素耐高温、耐光和耐强酸的能力。4瞻望酶法制备多孔淀粉具有制备工艺简单易行，产品得率高，安全无污染等特点，但由于生产经过中酶解时间长、成本较高、影响因素较多等，目前还主要停留在试验研究阶段。怎样寻求更有效的原淀粉预处理方式，改变淀粉的性质，提高酶解速度和效率，为多孔淀粉的工业化生产提供必要条件，成为将来研究的重点。多孔淀粉具有诸多优良特性，加大对多孔淀粉生产工艺和技术的研究，并将多孔淀粉的应用拓宽到医药、化工等更多的行业，对推动我国淀粉工业和经济的发展具有重要意义。