我國甘薯種植麵積達700萬公頃以上,年產鮮薯1億多噸,占世界總產量的80%以上。甘薯是一種重要的澱粉工業原料。但由於薯塊中含有的果膠、纖xian維wei等deng雜za質zhi多duo,且qie在zai加jia工gong過guo程cheng中zhong易yi產chan生sheng褐he變bian,因yin而er長chang期qi以yi來lai,澱dian粉fen工gong廠chang寧ning願yuan以yi玉yu米mi為wei原yuan料liao而er不bu用yong甘gan薯shu,以yi致zhi甘gan薯shu資zi源yuan優you勢shi沒mei有you得de到dao發fa揮hui。
近(jin)年(nian)來(lai)用(yong)新(xin)技(ji)術(shu)獲(huo)得(de)了(le)精(jing)白(bai)澱(dian)粉(fen),並(bing)在(zai)此(ci)基(ji)礎(chu)上(shang)進(jin)而(er)研(yan)究(jiu)了(le)甘(gan)薯(shu)變(bian)性(xing)澱(dian)粉(fen)的(de)製(zhi)取(qu)技(ji)術(shu)和(he)產(chan)品(pin)的(de)理(li)化(hua)特(te)性(xing),這(zhe)對(dui)拓(tuo)寬(kuan)甘(gan)薯(shu)使(shi)用(yong)範(fan)圍(wei),顯(xian)著(zhe)提(ti)高(gao)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)和(he)社(she)會(hui)效(xiao)益(yi),有(you)著(zhe)重(zhong)要(yao)的(de)意(yi)義(yi)。
1.材料與設備
(1)材料 甘薯原澱粉、冰醋酸、澱粉酶、三聚磷酸鈉、HCL、H2SO4、NaOH、Ca(OH)2、I2、KI、KIO3、NaClO、NaSO3、Na2S2O3、Na2CO3o
(2)設備 分樣篩、幹燥箱、恒溫水箱、溫箱、冰箱、離心機、NDJ一1型旋轉粘度計、光學顯微鏡(附測微尺)、721-A型分光光度計。
2.製取工藝
(1)氧化澱粉的製取 氧化澱粉是改變了羧基和羰基含量而聚合度較低的澱粉,本研究采用的氧化劑為次氯酸鈉,基本工藝流程如下:
原澱粉一加水調成澱粉乳、加入次氯酸鈉反應一用亞硫酸鈉終止反應-清洗-幹燥
氧化澱粉的用途主要是造紙和紡織工業,要求產品粘度低。為了尋求生產低粘度甘薯氧化澱粉的最適宜工藝參數,先進行澱粉乳濃度、次氯酸鈉中有效氯含量、添加次氯酸鈉的速度、反應的pH值和時間等單因子試驗,在此基礎上再進行重複試驗。結果為:最佳反應條件是次氯酸鈉中有效氯含量9%,反應體係pH值10左右,澱粉乳組成為澱粉:水=2:5(重量比),反應時間1小時左右。
(2)可溶性澱粉的製取 可溶性澱粉是指在冷水中有較大溶解度的澱粉,實質上是一種糊精化程度低的變性澱粉。下麵介紹二種效果較好的方法。
①酸法工藝流程:
原澱粉一調製澱粉乳-加酸液-恒溫保持-水洗、離心分離-幹燥。
酸法的最佳工藝參數為:鹽酸濃度12%,在20-22℃室溫下處理6天。
⑦酶法工藝流程:
原澱粉-調製澱粉乳-糊化-降溫-加酶液-攪拌-滅活-水洗、離心分離-幹燥 本研究采用澱粉酶固體粉劑,應用正交試驗法,求得最佳工藝參數為:酶用量10單位/克澱粉,澱粉糊化程度55%一75%,作用時間45分鍾。
上述兩法正交試驗的目標值為40℃溫水中澱粉的溶解度(克/100毫升),最佳條件組合的驗證試驗結果比較起來,酸法簡便易行,效果好。
(3)酸變性澱粉的製取 以酸作為催化劑水解澱粉,其產物依水解程度而異。酸變性澱粉即原澱粉局部酸解所得,分別用鹽酸、硫酸處理甘薯原澱粉,均製得酸變性澱粉。為了穩定而有效地生產低粘度(500兆帕·秒左右)酸變性澱粉,采用正交試驗法,對工藝中三個主要因子(鹽酸濃度、反應溫度和時間)進行了研究,從直觀分析和方差分析結果看,各因子效應的大小依次為:時間>溫度>濃度,最佳條件組合為:鹽酸濃度2%,在40℃條件下反應3.5小時。
(4)磷酸澱粉的製取 磷酸澱粉是一種交聯澱粉,交聯可通過酯化和醚化兩條途徑實現。本研究主要目的是把甘薯磷酸澱粉作為食品添加劑,以三聚磷酸鈉(STP)作為酯化劑,用濕法製取磷酸單酪,基本工藝流程如下:
原澱粉一加水調製澱粉乳一加STP水溶液、反應3-4小時-水洗、過濾-幹燥
以粘度作為試驗指標(目標值),根據預備試驗情況,把反應溫度、酯化劑用量和反應體係的pH值確定為主要工藝參數,按正交法進行三因素水平試驗設計,直觀分析和方差分析結果表明,溫度的效應最為顯著,其次是STP用量,再次是pH值。最佳的工藝參數為:反應溫度50℃,反應體係pH值8,STP用量3%.采用最佳條件組合製得的甘薯磷酸澱粉的粘度均在35000-36000兆帕,秒之間。
3.理化特性
將4種甘薯變性澱粉的大多數理化指標的測試結果分述如後。
(1)氧化澱粉的特性 氧化澱粉的粘度為500一l 200兆帕。秒,此原澱粉的粘度(5000兆帕·秒)顯(xian)著(zhe)降(jiang)低(di)。糊(hu)化(hua)溫(wen)度(du)也(ye)比(bi)原(yuan)澱(dian)粉(fen)降(jiang)低(di)。澱(dian)粉(fen)糊(hu)的(de)低(di)溫(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)則(ze)較(jiao)好(hao)。甘(gan)薯(shu)氧(yang)化(hua)澱(dian)粉(fen)遇(yu)碘(dian)呈(cheng)淺(qian)紅(hong)色(se),而(er)原(yuan)澱(dian)粉(fen)呈(cheng)藍(lan)色(se),表(biao)明(ming)氧(yang)化(hua)澱(dian)粉(fen)聚(ju)合(he)度(du)降(jiang)低(di),同(tong)時(shi)氧(yang)化(hua)澱(dian)粉(fen)的(de)膨(peng)脹(zhang)性(xing)比(bi)原(yuan)澱(dian)粉(fen)也(ye)有(you)所(suo)下(xia)降(jiang)。
(2)可溶性澱粉的特性 從表ll中看出,可溶性澱粉的溶解度比原澱粉大大提高,特別是酸法生產的產品,其溶解度相當於原澱粉的16倍(bei),並(bing)遠(yuan)遠(yuan)超(chao)出(chu)市(shi)售(shou)產(chan)品(pin)。對(dui)凝(ning)膠(jiao)性(xing)的(de)觀(guan)察(cha)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming),由(you)於(yu)酸(suan)和(he)酶(mei)的(de)破(po)壞(huai)作(zuo)用(yong),分(fen)子(zi)間(jian)的(de)拉(la)引(yin)力(li)大(da)大(da)降(jiang)低(di),以(yi)致(zhi)凝(ning)膠(jiao)強(qiang)度(du)比(bi)原(yuan)澱(dian)粉(fen)弱(ruo)。酶(mei)法(fa)產(chan)品(pin)粘(zhan)度(du)高(gao),澱(dian)粉(fen)糊(hu)的(de)低(di)溫(wen)穩(wen)定(ding)性(xing)較(jiao)好(hao),在(zai)應(ying)用(yong)時(shi)要(yao)注(zhu)意(yi)上(shang)述(shu)特(te)點(dian)。至(zhi)於(yu)酸(suan)法(fa)產(chan)品(pin)和(he)酶(mei)法(fa)產(chan)品(pin)的(de)粘(zhan)度(du),一(yi)個(ge)大(da)大(da)降(jiang)低(di),一(yi)個(ge)反(fan)而(er)升(sheng)高(gao),表(biao)明(ming)不(bu)同(tong)處(chu)理(li)方(fang)法(fa)作(zuo)用(yong)機(ji)理(li)不(bu)同(tong),從(cong)而(er)使(shi)產(chan)品(pin)性(xing)能(neng)產(chan)生(sheng)差(cha)異(yi)。
(3)酸變性澱粉的特性 粘(zhan)度(du)的(de)顯(xian)著(zhe)降(jiang)低(di),特(te)別(bie)是(shi)熱(re)糊(hu)粘(zhan)度(du)降(jiang)低(di)更(geng)多(duo),而(er)使(shi)冷(leng)糊(hu)粘(zhan)度(du)與(yu)熱(re)糊(hu)粘(zhan)度(du)的(de)比(bi)值(zhi)變(bian)大(da),是(shi)酸(suan)變(bian)性(xing)澱(dian)粉(fen)的(de)第(di)一(yi)個(ge)突(tu)出(chu)特(te)點(dian)。酸(suan)變(bian)性(xing)澱(dian)粉(fen)的(de)堿(jian)數(shu)為(wei)20-25,原澱粉數的堿數為10左(zuo)右(you),前(qian)者(zhe)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)苛(ke)性(xing)鈉(na)臨(lin)界(jie)吸(xi)收(shou)值(zhi),意(yi)味(wei)著(zhe)堿(jian)被(bei)聚(ju)合(he)物(wu)末(mo)端(duan)產(chan)生(sheng)的(de)酸(suan)所(suo)消(xiao)耗(hao),這(zhe)是(shi)對(dui)鏈(lian)長(chang)的(de)一(yi)種(zhong)度(du)量(liang)。本(ben)研(yan)究(jiu)結(jie)果(guo)是(shi),隨(sui)著(zhe)變(bian)性(xing)程(cheng)度(du)的(de)提(ti)高(gao),堿(jian)數(shu)增(zeng)大(da),意(yi)味(wei)著(zhe)鏈(lian)長(chang)縮(suo)短(duan),這(zhe)是(shi)酸(suan)變(bian)性(xing)澱(dian)粉(fen)的(de)又(you)一(yi)個(ge)突(tu)出(chu)特(te)點(dian)。
(4)磷酸澱粉的特性 本研究所得磷酸澱粉的粘度35000一36000兆帕·秒,比原澱粉的6500兆帕·秒提高了4倍以上。糊化溫度75一82℃,比原澱粉的糊化溫度65-75℃稍有提高。澱粉糊的低溫穩定性得到改善。
4.甘暮變性澱粉的應用前景
甘薯氧化澱粉和酸變性澱粉作為紡織廠的粘膠劑,可增強纖維的拉力,或作為造紙廠的表麵膠料,可提高印刷質量;甘薯可溶性澱粉可作為建築、包裝、郵票、廣告等的粘合劑,食品、醫藥的添加劑。甘薯磷酸澱粉則可作為食品的增稠劑、乳化劑,或適用於其他要求(如抗剪切力、低溫保型等)的食品添加劑。
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