一種高純度直鏈淀粉的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及天然高分子材料領域，具體的說涉及一種高純度直鏈淀粉的制備方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著高分子工業的迅速發展和石油資源的日益枯竭，人類已面臨著2個難以解決 的難題：環境污染和資源短缺。為了解決世界性的塑料環境污染及開拓非石油基塑料原料 的來源問題，研宄、開發和推廣環境友好高分子材料受到了世界范圍內的關注。淀粉作為天 然高分子材料的一種，因其豐富的來源，低廉的價格以及可自然全降解的特性被視為重要 的潛在替代品。淀粉不是單一的物質，而是直鏈淀粉和支鏈淀粉的混合物，其中直鏈淀粉 是線性直鏈狀分子的多糖，支鏈淀粉是高度分支的多糖。普通淀粉中直鏈淀粉的含量只有 22 %~27 %，而高直鏈淀粉中直鏈淀粉含量一般為40 %~70 %。直鏈淀粉因其特殊的結構 和理化性質，相較于支鏈淀粉，在材料領域有著更多重要潛在應用。用其制備的高強度淀粉 薄膜，可應用于全降解包裝材料領域。研宄表明，抗性淀粉的含量與直鏈淀粉含量成正比， 因此直鏈淀粉顯示出潛在健康益處，例如促進改善糖尿病患者糖代謝。作為環糊精的結構 同系物，直鏈淀粉分子能夠將其他化合物分子包裹在分子螺旋間或者中心疏水腔內，這個 重要性質能夠應用于高附加值產業，包括藥物控制緩釋以及食品風味封裝。
[0003] 盡管直鏈淀粉擁有如此多的潛在重要應用，但高價格限制了其應用和發展，特別 是高純度直鏈淀粉。因為提純直鏈淀粉是一個復雜，高成本的過程。目前制備最常用制備 高純度直鏈淀粉的方法有兩種：（1)用水或者堿液糊化分散普通淀粉后，直接利用正丁醇 絡合沉淀直鏈淀粉分子，離心分離洗滌沉淀后得到高純度直鏈淀粉。這種方法的問題在 于，由于支鏈淀粉分子的存在，需用正丁醇多次沉淀提純，操作步驟復雜，純度有限，產量低 (高煒麗等，丁醇沉淀法分離粗直鏈淀粉的研宄.食品科學，2007 (28) :271-274 ;洪雁等， 直鏈淀粉和支鏈淀粉純品的提取及其鑒定.食品工業科技，2004(6) :86-87)。（2)在普魯 蘭酶切支高直鏈淀粉后，利用正丁醇絡合沉淀直鏈淀粉分子，離心分離洗滌沉淀后得到高 純度直鏈淀粉。這種方法的缺陷在于，高直鏈淀粉替代普通淀粉作為原料，成本高昂。高 直鏈淀粉需在高溫高壓和氮氣保護下才能糊化分散，耗時耗能，工藝復雜（Vorwerg W，et al., Carbohydrate Polymers, 2002(47):181-189)〇
【發明內容】
：
[0004] 為解決上述現有技術的不足之處，本發明旨在提供一種經濟，高效簡便的高直鏈 淀粉的制備方法。本發明制備的直鏈淀粉直鏈含量可以達到90%以上。
[0005] 本發明的目的由以下技術方案實現的：
[0006] 一種高純度直鏈淀粉的制備方法，包括如下步驟：
[0007] (1)淀粉溶液預處理
[0008] 將濃度為0. 4~0. 6mol/L堿液加入到淀粉懸浮液中，輕微攪拌，在20~30度下 靜置作用5~20分鐘，形成淀粉溶液；
[0009] (2)酶切支處理淀粉溶液
[0010] 用鹽酸溶液中和步驟（1)預處理過的淀粉溶液，使淀粉質量在淀粉溶液和鹽酸溶 液的總質量中占4%~6%，于60~80°C水浴糊化30~90分鐘，調節pH為4~5,溫度為 55~65°C，加入適量的普魯蘭酶切支10~20分鐘后，加熱至85°C以上，滅酶處理10~30 分鐘；
[0011] (3)直鏈淀粉的提純分離
[0012] 將步驟（2)處理過的淀粉溶液溫度降至65~75°C，加入一定量的正丁醇絡合沉淀 直鏈淀粉分子，攪拌45~75分鐘后，降溫至40°C，緩慢攪拌18~24小時，去除上層清液， 抽濾得到沉淀物，無水乙醇洗滌3~4次，鼓風烘箱中50~70°C烘干，即可得到高純度的直 鏈淀粉；
[0013] 其中，所述步驟（2)中的普魯蘭酶用量為12. 5~100U/g淀粉，所述步驟（3)中的 正丁醇用量為40~70ml/L淀粉溶液。
[0014] 所述步驟（1)中的堿液為氫氧化鈉或者氫氧化鉀溶液，堿液與淀粉懸浮液的體積 比為2:1，淀粉懸浮液為玉米，大豆，馬鈴薯和木薯等天然淀粉懸浮液，淀粉所占質量分數為 15%~25%。
[0015] 本發明與現有技術相比具有以下優點和有益效果
[0016] (1)堿液預處理淀粉，提高淀粉對酶的敏感性，提高酶作用效率。
[0017] (2)選取天然淀粉作為原料，價廉并且可水浴糊化，操作方便簡單。
[0018] (3)利用普魯蘭酶切支支鏈淀粉分子，排除支鏈分子干擾，提高產品的純度，正丁 醇一次絡合沉淀直鏈分子，不需重復沉淀，大大提高制備效率，減少產物損失。切支支鏈分 子后可以得到短支鏈直鏈淀粉分子，從而提高產量。
[0019] (4)抽濾分離代替離心分離，簡便了制備操作。
【具體實施方式】
[0020] 下面實施例進一步描述本發明，但所述實施例僅用于說明本發明而不是限制本發 明。
[0021] 實例 1
[0022] (1)配置淀粉質量分數為25 %的天然木薯淀粉懸浮液100mL (淀粉25g)，加入 200ml 0.5mol/L氫氧化鈉溶液，輕微攪拌，靜置作用10分鐘。得到預處理的淀粉溶液。
[0023] (2)200ml 0. 5mol/L鹽酸中和步驟（1)中淀粉溶液，60°C水浴糊化45分鐘。調節 pH值為4,溶液溫度為60°C。加入普魯蘭酶12. 5U/g淀粉，切支作用15分鐘后，沸水浴加 熱至85 °C，滅酶處理20分鐘。
[0024] (3)當步驟（2)中淀粉溶液降至70°C時，加入26ml正丁醇沉淀絡合直鏈淀粉分 子，攪拌60分鐘。然后降溫至40°C，緩慢攪拌20小時。去除上層清液，抽濾得到沉淀物， 無水乙醇洗滌3次，鼓風烘箱中60°C烘干，得到高直鏈淀粉5. 9g，產率23. 6%，直鏈含量 95. 8%〇
[0025] 實例 2
[0026] (1)配置淀粉質量分數為25 %的天然木薯淀粉懸浮液100mL (淀粉25g)，加入 200ml 0.5mol/L氫氧化鈉溶液，輕微攪拌，靜置作用10分鐘。得到預處理的淀粉溶液。
[0027] (2)200ml 0. 5mol/L鹽酸中和步驟（1)中淀粉溶液，60°C水浴糊化60分鐘。調節 pH值為4. 5,溶液溫度為60°C。加入普魯蘭酶，25U/g淀粉，切支作用15分鐘后，沸水浴加 熱至90 °C，滅酶處理15分鐘。
[0028] (3)當步驟（2)中淀粉溶液降至70°C時，加入26ml正丁醇沉淀絡合直鏈淀粉分 子，攪拌60分鐘。然后降溫至40°C，緩慢攪拌20小時。去除上層清液，抽濾得到沉淀物， 無水乙醇洗滌4次，鼓風烘箱中60°C烘干，得到高直鏈淀粉5. 9g，產率23. 6%，直鏈含量 98. 5%〇
[0029] 實例 3
[0030] (1)配置淀粉質量分數為25 %的天然木薯淀粉懸浮液100mL (淀粉25g)，加入 200ml 0.4mol/L氫氧化鈉溶液，輕微攪拌，靜置作用10分鐘。得到預處理的淀粉溶液。
[0031] (2)200ml 0. 4mol/L鹽酸中和步驟（1)中淀粉溶液，60°C水浴糊化45分鐘。調節 pH值為4. 5,溶液溫度為60°C。加入普魯蘭酶25U/g淀粉，切支作用15分鐘后，沸水浴加熱 至85 °C，滅酶處理20分鐘。
[0032] (3)當步驟（2)中淀粉溶液降至70°C時，加入26ml正丁醇沉淀絡合直鏈淀粉分 子，攪拌60分鐘。然后降溫至40°C，緩慢攪拌20小時。去除上層清液，抽濾得到沉淀物， 無水乙醇洗滌3次，鼓風烘箱中60°C烘干，得到高直鏈淀粉5. 3g，產率21. 2%，直鏈含量 97. 1% 〇
[0033] 盡管對本發明已作了詳細的說明并引證了一些具體實例，但對本領域技術人員來 說，只要不離開本發明的精神和范圍，作各種變化或修正是顯然的。
[0034] 表1本發明制備的實例樣本與已有方法的對比
[0035]
[0036] 對比可以發現，通過本方法制備的高純度直鏈淀粉，直鏈淀粉的得率和直鏈含量 都有提高，特別是得率，提高顯著。這說明本發明是切實有效的。
【主權項】
1. 一種高純度直鏈淀粉的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： (1) 淀粉溶液預處理 將濃度為0. 4~0. 6mol/L的堿液加入到淀粉懸浮液中，輕微攪拌，在20~30°C下靜置 作用5~20分鐘，形成淀粉溶液； (2) 酶切支處理淀粉溶液 用鹽酸溶液中和步驟（1)預處理過的淀粉溶液，使淀粉質量在淀粉溶液和鹽酸溶液的 總質量中占4%~6%，于60~80°C水浴糊化30~90分鐘，調節pH為4~5,溫度為55~ 65°C，加入適量的普魯蘭酶切支10~20分鐘后，加熱至85°C以上，滅酶處理10~30分鐘； (3) 直鏈淀粉的提純分離 將步驟（2)處理過的淀粉溶液溫度降至65~75°C后，加入一定量的正丁醇絡合沉淀直 鏈淀粉分子，攪拌45~75分鐘后，降溫至40°C，緩慢攪拌18~24小時，去除上層清液，抽 濾得到沉淀物，無水乙醇洗滌3~4次，鼓風烘箱中50~70°C烘干，即可得到高純度的直鏈 淀粉； 其中，所述步驟（2)中的普魯蘭酶用量為12. 5~100U/g淀粉，所述步驟（3)中的正丁 醇用量為40~70ml/L淀粉溶液。2. 如權利要求1所述的高純度直鏈淀粉的制備方法，其特征在于，所述方法步驟（1)中 的堿液為氫氧化鈉溶液或者氫氧化鉀溶液，堿液與淀粉懸浮液的體積比為2:1。3. 如權利要求1所述的高純度直鏈淀粉的制備方法，其特征在于，所述方法步驟（1)中 的淀粉懸浮液為玉米、大豆、馬鈴薯或木薯天然淀粉懸浮液中的一種，淀粉在懸浮液中所占 質量分數為15%~25%。
【專利摘要】本發明涉及一種高純度直鏈淀粉制備方法。其特征為，以天然淀粉為原料，經0.4～0.6mol/L的堿溶液預處理后，以12.5～100U/g淀粉的普魯蘭酶切支淀粉中支鏈淀粉分子，然后利用40～70ml/L淀粉溶液的正丁醇絡合沉淀直鏈淀粉分子，抽濾分離沉淀，乙醇洗滌后烘箱烘干。利用碘比色法測定，本發明的直鏈淀粉純度可達到90％以上。本發明解決了現有技術中直鏈淀粉純化成本高，過程復雜，產量和純度低的難題。
【IPC分類】C08B30/20
【公開號】CN104926949
【申請號】CN201510404965
【發明人】郭衛紅, 任佳偉, 戴寶杰, 王楷, 崔中紋, 崔曉倩, 張唯舟, 徐衡
【申請人】華東理工大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年7月10日