專利名稱：一種多孔淀粉的生產(chǎn)及應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用生物技術(shù)從生淀粉生產(chǎn)多孔淀粉的方法，并將多孔淀粉用作吸附劑，吸附各種生物活性物質(zhì)，起到保護(hù)和緩慢釋放目的物的作用，屬于生物變性淀粉領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多孔淀粉是一種具有類似馬蜂窩狀的中空結(jié)構(gòu)的生淀粉顆粒，是在低于淀粉糊化溫度下經(jīng)過生物活性酶水解得到的產(chǎn)品。由于是中空結(jié)構(gòu)，具有較大的吸附能力；而且本身是天然有機(jī)物質(zhì)，可以作為天然有機(jī)吸附劑使用。
多孔淀粉主要由以下幾種方法獲得物理方法，如超聲波處理、機(jī)械撞擊、噴霧、醇變性；生物方法，如酶水解。
在以上幾種方法中，超聲波處理、醇變性、機(jī)械撞擊方法目前無法工業(yè)化生產(chǎn)；而噴霧方法是用純淀粉與明膠等混合后，再噴霧形成的一種實(shí)心端聚體，吸附作用只發(fā)生在表面的凹坑內(nèi)，吸附量有限，應(yīng)用前景并不樂觀；最有實(shí)用價(jià)值的是酶水解方法。因?yàn)樯矸鬯饷竵碓从谖⑸铮ㄟ^發(fā)酵，可大批量工業(yè)化生產(chǎn)酶制劑，而且酶解生產(chǎn)多孔淀粉的工藝簡(jiǎn)單、易于控制。
日本曾用曲霉發(fā)酵生產(chǎn)專用于水解生淀粉的糖化酶，再作用于生淀粉顆粒，從而得到多孔淀粉。而如何利用現(xiàn)有工業(yè)糖化酶和α-淀粉酶的復(fù)合形式生產(chǎn)多孔淀粉，具有較大的開發(fā)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多孔淀粉的生產(chǎn)及應(yīng)用方法。
技術(shù)方案本發(fā)明利用現(xiàn)有工業(yè)糖化酶和α-淀粉酶，通過復(fù)合酶解技術(shù)在低于淀粉糊化溫度下水解生淀粉，大批量生產(chǎn)多孔淀粉，副產(chǎn)物用來生產(chǎn)葡萄糖漿，達(dá)到了原料的全利用或清潔生產(chǎn)工藝。得到多孔淀粉后，利用多孔淀粉的高吸附性能吸附各類物質(zhì)，制備得到緩釋制劑，如粉末咖啡香精(具有緩釋效果)、緩釋化肥(尿素)、緩釋殺蟲劑，以及活性制劑，如雙歧桿菌活菌粉、活性VA粉等。其中多孔淀粉用于雙歧桿菌活菌粉時(shí)，不僅可以使用簡(jiǎn)便、快速、廉價(jià)的噴霧干燥工藝生產(chǎn)，而且得到的制品在貯藏性能上也比原有冷凍干燥工藝產(chǎn)品優(yōu)越。
本發(fā)明工藝流程為淀粉經(jīng)酶解、離心、固形物洗滌、干燥得到多孔淀粉產(chǎn)品；水解上清液經(jīng)脫色、過濾、真空濃縮得到葡萄糖漿副產(chǎn)物。
將生淀粉，如大米淀粉(秈米、粳米及糯米)、玉米淀粉、木薯淀粉、紅薯淀粉以及馬鈴薯淀粉在低于淀粉糊化溫度下，加入具有生淀粉水解活力的糖化酶和淀粉酶的復(fù)合酶與緩沖液混合，配比為生淀粉1kg，糖化酶0.05-0.08kg，α-淀粉酶0.02-0.05kg，pH4左右的0.2mol/L Na2HPO4-0.1mol/L檸檬酸緩沖液1-2L。在不斷攪拌下，恒溫(30-60℃)反應(yīng)一定時(shí)間(20-60h)后，將反應(yīng)體系中的固形物與上清液通過離心分離，固形物用水洗滌，再離心洗滌直至洗滌液呈中性為止，固形物經(jīng)熱風(fēng)干燥即可得到多孔淀粉產(chǎn)品；水解上清液經(jīng)過2％活性炭脫色，過濾，真空濃縮后得到葡萄糖漿副產(chǎn)物。
用本方法生產(chǎn)多孔淀粉，將原料淀粉全部利用，多孔淀粉的得率≥50％，吸油率≥1.2g/g，吸水率≥1.7g/g。副產(chǎn)品為葡萄糖漿，固形物含量≥80％，DE值≥42，淺黃色色澤，熬糖溫度≥126℃。
作為吸附劑，多孔淀粉與天然淀粉相比有如下特性(1)較大的比孔容；(2)較大的比表面積；(3)堆積密度、顆粒密度低；(4)良好的吸水、吸油能力。
另外，多孔淀粉本身還具有以下特征(1)在干燥狀態(tài)下有良好的機(jī)械強(qiáng)度；(2)分散在水及其他溶劑中能保持明顯的結(jié)構(gòu)完整性；(3)加工過程不使用化學(xué)試劑，安全，無毒。
用多孔淀粉吸附目的物后，目的物質(zhì)可被制成粉末狀、液體狀、奶油狀、藥片狀或其他可用形狀。
可以被多孔淀粉吸附的目的物涉及多個(gè)領(lǐng)域，如食用香精、色素、益生菌、殺蟲劑、化肥、農(nóng)藥、藥品、化妝品、油墨、紙漿漿料，可歸類如下(1)空氣中易氧化、分解的或光敏性的物質(zhì)，以及在加工、貯藏過程中需要保護(hù)的物質(zhì)，如魚油DHA、EPA、維生素E、維生素A、β-胡蘿卜素、番茄紅素、色素、雙歧桿菌活菌等；(2)需要緩慢釋放的物質(zhì)，如食用香精、色素、殺蟲劑、化肥、甜味劑(天冬甜素)、酸味劑、香辛料、酶、調(diào)味料；(3)需要粉末化的油脂或脂溶性的物質(zhì)；(4)需要高倍率均質(zhì)稀釋的物質(zhì)或需要均質(zhì)混合的比重大的物質(zhì)，如藥品、色素、胱氨酸、農(nóng)藥；(5)有不良?xì)馕?苦、臭味)的物質(zhì)。
本發(fā)明是通過如下方法實(shí)現(xiàn)多孔淀粉應(yīng)用的利用多孔淀粉的中空結(jié)構(gòu)吸附目的物后直接應(yīng)用，目的物可以是水溶性的、油溶性的或溶解于有機(jī)溶劑的物質(zhì)，吸附后經(jīng)過離心，干燥即得所需制劑。
工藝流程為多孔淀粉與目的物混合、攪拌吸附、再離心(或干燥)得到成品。
多孔淀粉吸附目的物的吸附工藝如下(1)被吸附物質(zhì)是液體時(shí)，將含有被吸附物質(zhì)的溶液噴霧到淀粉顆粒上，或?qū)⒌矸垲w粒加入到含有被吸附物質(zhì)的溶液中，再用過濾或離心分離出已吸附了物質(zhì)的顆粒，然后干燥即可。載荷程度可通過調(diào)節(jié)目的物質(zhì)在溶液中的濃度來控制。
(2)被吸附物質(zhì)是固體時(shí)，將兩種固體高速混合即可。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)利用現(xiàn)有工業(yè)酶制劑的復(fù)合形式生產(chǎn)多孔淀粉，原料方便易得，生產(chǎn)成本大大降低，產(chǎn)品多孔淀粉的吸附率較高；(2)將生產(chǎn)多孔淀粉的上清液制備成葡萄糖漿，做到了原料淀粉的全利用，沒有廢棄物，整個(gè)工藝為清潔生產(chǎn)過程；(3)將多孔淀粉用作吸附劑，吸附目的物后直接應(yīng)用，不需要經(jīng)過再包裹或微膠囊，應(yīng)用工藝簡(jiǎn)單；(4)用多孔淀粉吸附雙歧桿菌活菌等益生菌，直接進(jìn)行噴霧干燥，代替常規(guī)的冷凍干燥工藝，大大降低活菌粉的制備成本。將活菌粉裝入腸溶性膠囊，得到腸溶性活菌。其貯藏性能優(yōu)越于冷凍干燥粉。
綜上所述，本發(fā)明產(chǎn)品多孔淀粉作為天然有機(jī)吸附劑，具有優(yōu)越的吸附性能和巨大的應(yīng)用潛力。
本發(fā)明適用于一般精制淀粉廠家、化學(xué)變性淀粉廠家以及一般食品、醫(yī)藥、化工、農(nóng)藥以及殺蟲劑等廠家。規(guī)?？纱罂尚。浅ｌ`活，適應(yīng)性極強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將1kg秈米淀粉加入到1-2L pH為4左右的0.2mol/L Na2HPO4-0.1mol/L檸檬酸緩沖液中，并不斷攪拌，再加入0.05kg糖化酶和0.05kg α-淀粉酶，恒溫40℃不斷攪拌反應(yīng)24h。離心，將上清液與沉淀分開，沉淀用水洗滌，再離心直至上清液為中性為止。沉淀經(jīng)過熱風(fēng)干燥，即得多孔淀粉產(chǎn)品。
反應(yīng)結(jié)束后的上清液經(jīng)過脫色(加入2％活性炭)，濃縮(真空度0.01Mpa，80℃)，可得到固形物含量≥80％的葡萄糖漿。
實(shí)施例2將1kg玉米淀粉加入到1-2L pH為4左右的0.2mol/L Na2HPO4-0.1mol/L檸檬酸緩沖液中，并不斷攪拌，再加入0.05kg糖化酶和0.05kg α-淀粉酶，恒溫40℃不斷攪拌反應(yīng)20h。離心，將上清液與沉淀分開，沉淀用水洗滌，再離心直至上清液為中性為止。沉淀經(jīng)過熱風(fēng)干燥，即得多孔淀粉產(chǎn)品。
反應(yīng)結(jié)束后的上清液經(jīng)過脫色(加入2％活性炭)，濃縮(真空度0.01Mpa，80℃)，可得到固形物含量≥80％的葡萄糖漿。
實(shí)施例3將1kg木薯淀粉加入到1-2L pH為4左右的0.2mol/L Na2HPO4-0.1mol/L檸檬酸緩沖液中，并不斷攪拌，再加入0.05kg糖化酶和0.05kg α-淀粉酶，恒溫40℃不斷攪拌反應(yīng)24h。離心，將上清液與沉淀分開，沉淀用水洗滌，再離心直至上清液為中性為止。沉淀經(jīng)過熱風(fēng)干燥，即得多孔淀粉產(chǎn)品。
反應(yīng)結(jié)束后的上清液經(jīng)過脫色(加入2％活性炭)，濃縮(真空度0.01Mpa，80℃)，可得到固形物含量≥80％的葡萄糖漿。
實(shí)施例4將1kg馬鈴薯淀粉加入到1-2L pH為4左右的0.2mol/L Na2HPO4-0.1mol/L檸檬酸緩沖液中，并不斷攪拌，再加入0.05kg糖化酶和0.05kg α-淀粉酶，恒溫40℃不斷攪拌反應(yīng)56h。離心，將上清液與沉淀分開，沉淀用水洗滌，再離心直至上清液為中性為止。沉淀經(jīng)過熱風(fēng)干燥，即得多孔淀粉產(chǎn)品。
反應(yīng)結(jié)束后的上清液經(jīng)過脫色(加入2％活性炭)，濃縮(真空度0.01Mpa，80℃)，可得到固形物含量≥80％的葡萄糖漿。
實(shí)施例5將1kg紅薯淀粉加入到1-2L pH為4左右的0.2mol/L Na2HPO4-0.1mol/L檸檬酸緩沖液中，并不斷攪拌，再加入0.05kg糖化酶和0.05kg α-淀粉酶，恒溫40℃不斷攪拌反應(yīng)40h。離心，將上清液與沉淀分開，沉淀用水洗滌，再離心直至上清液為中性為止。沉淀經(jīng)過熱風(fēng)干燥，即得多孔淀粉產(chǎn)品。
反應(yīng)結(jié)束后的上清液經(jīng)過脫色(加入2％活性炭)，濃縮(真空度0.01Mpa，80℃)，可得到固形物含量≥80％的葡萄糖漿。
實(shí)施例6將1kg多孔淀粉與1kg咖啡香精混合，攪拌30min，再離心(300rpm，20min)，即得粉末咖啡香精。然后將該粉末咖啡香精用于口香糖的生產(chǎn)，可得到香味能持久的口香糖產(chǎn)品，可保證在口香糖的使用期間(設(shè)定為30min)一直有濃郁的香味釋放出來。
實(shí)施例7
將1kg多孔淀粉吸附1kg尿素，直接將此吸附物撒在田間，通過模擬自然雨天環(huán)境，結(jié)果發(fā)現(xiàn)即使在施肥后一直連續(xù)滂沱大雨，第4天仍有一定的殘留量，而原淀粉在1天內(nèi)尿素基本全部流失。
實(shí)施例8將1kg敵敵畏或擬除蟲菊酯類殺蟲劑與1kg多孔淀粉混合吸附，裝入塑料袋內(nèi)，每袋裝20g，扎緊口袋，懸掛于室內(nèi)，每40-50立方米的空間掛一袋，關(guān)閉門窗1.5h以上，可殺滅室內(nèi)蚊蠅，持效期約2至3個(gè)月。如果只是將殺蟲劑簡(jiǎn)單地裝入塑料袋，持效期只有1個(gè)月。
實(shí)施例9用多孔淀粉吸附雙歧桿菌活菌，制成40％固形物含量的懸浮液，噴霧干燥(進(jìn)風(fēng)溫度170℃，出風(fēng)溫度65℃)，菌體存活率達(dá)到2.3％。在噴霧干燥過程中多孔淀粉吸附活菌后其活菌存活率比不用多孔淀粉吸附的高了近2個(gè)數(shù)量級(jí)。將噴霧干燥的活菌粉裝入腸溶膠囊，得到具有腸溶性的雙歧桿菌活菌粉。將常規(guī)冷凍干燥活菌粉同樣裝入腸溶膠囊，一起在非嚴(yán)格厭氧條件下加速儲(chǔ)藏，多孔淀粉吸附活菌后噴霧干燥得到的活菌體的存活性能優(yōu)越于冷凍干燥活菌粉的。即設(shè)定在一年內(nèi)菌體活菌數(shù)下降一個(gè)數(shù)量級(jí)，那么，用多孔淀粉吸附的噴霧干燥粉的最低儲(chǔ)藏溫度要求為20.1℃，冷凍粉的最低貯藏溫度為14.7℃。
實(shí)施例10將1kg多孔淀粉吸附1kgVA制劑，通過滾筒干燥熟化，敞口放置兩天，VA殘存99.37％，而用原淀粉吸附的VA殘存只有65.49％。
權(quán)利要求
1.一種多孔淀粉的生產(chǎn)方法，其特征是利用現(xiàn)有工業(yè)用糖化酶和α-淀粉酶，通過復(fù)合酶解技術(shù)在低于淀粉糊化溫度下水解生淀粉生產(chǎn)得到多孔淀粉，反應(yīng)副產(chǎn)物用來生產(chǎn)葡萄糖漿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔淀粉的生產(chǎn)方法，其特征是具體工藝為A)將生淀粉、糖化酶和α-淀粉酶的復(fù)合酶與緩沖液混合，配比為生淀粉1kg，糖化酶0.05-0.08kg，α-淀粉酶0.02-0.05kg，緩沖液1-2L；B)在一定溫度下，30-60℃，并不斷攪拌恒溫反應(yīng)一定時(shí)間，20-60h；C)將反應(yīng)體系中的固形物與上清液通過離心分離；D)固形物用水洗滌，再離心洗滌直至洗滌液呈中性為止；E)固形物經(jīng)過熱風(fēng)干燥，即得多孔淀粉產(chǎn)品；F)在水解上清液中加入2％活性炭脫色，過濾，濃縮，得到葡萄糖漿副產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多孔淀粉的生產(chǎn)方法，其特征是復(fù)合酶解技術(shù)，將原料淀粉全部利用，主要產(chǎn)品多孔淀粉的得率≥50％，吸油率≥1.2g/g，吸水率≥1.7g/g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多孔淀粉的生產(chǎn)方法，其特征是副產(chǎn)物葡萄糖漿，淺黃色色澤，固形物含量≥80％，其DE值≥42，熬糖溫度≥126℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多孔淀粉的生產(chǎn)方法，其特征是原料生淀粉是大米淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、紅薯淀粉或馬鈴薯淀粉。
6.如權(quán)利要求1或2所述方法生產(chǎn)的多孔淀粉的應(yīng)用方法，其特征是A)利用多孔淀粉的中空結(jié)構(gòu)吸附目的物后直接應(yīng)用；B)目的物涉及多個(gè)領(lǐng)域，食用香精、色素、益生菌、殺蟲劑、化肥、農(nóng)藥、藥品、化妝品、油墨、紙漿漿料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多孔淀粉應(yīng)用方法，其特征是多孔淀粉吸附目的物后，如食用香精、色素、殺蟲劑、化肥，具有緩慢釋放被吸附物的功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多孔淀粉應(yīng)用方法，其特征是多孔淀粉吸附目的物后，如活菌、維生素，具有保護(hù)被吸附物的功能。
全文摘要
一種多孔淀粉的生產(chǎn)及應(yīng)用方法，屬生物變性淀粉領(lǐng)域。本發(fā)明將生淀粉，如大米淀粉(秈米、粳米及糯米)、玉米淀粉、木薯淀粉、紅薯淀粉以及馬鈴薯淀粉在低于糊化溫度下，加入具有生淀粉水解活力的糖化酶和α－淀粉酶的復(fù)合酶，在不斷攪拌下，恒溫反應(yīng)一定時(shí)間后，再經(jīng)過離心、洗滌、干燥即可得到多孔淀粉產(chǎn)品，吸油率≥1.2g/g，吸水率≥1.7g/g；副產(chǎn)品為葡萄糖漿，固形物含量≥80％，DE值≥42，熬糖溫度≥126℃。本發(fā)明的應(yīng)用涉及多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，如食用香精、色素、益生菌、殺蟲劑、化肥、農(nóng)藥、藥品、化妝品、油墨、紙漿漿料。用多孔淀粉吸附各類目的物，再直接使用，可達(dá)到緩慢釋放和保護(hù)目的物的功能。
文檔編號(hào)C08B31/00GK1546529SQ20031010651
公開日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2003年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月1日
發(fā)明者姚衛(wèi)蓉, 姚惠源 申請(qǐng)人:江南大學(xué)