[发明专利]一种利用交变电场制备多孔淀粉的方法

说明书

本发明公开了一种利用电场高效制备多孔淀粉的方法，该方法以淀粉基材料为原料，以淀粉酶为催化剂，以磷酸盐缓冲液为反应介质，磁力搅拌混合均匀后，在交变电场下处理10‑120min得所述的多孔淀粉。本发明利用交变电场诱导电流通过淀粉‑酶混合液产热，与传统水浴加热相比，具有加热速率快、加热均匀等优点，可节约40％‑80％的能源。

技术领域

本发明属于淀粉加工技术领域，涉及一种利用交变电场高效制备多孔淀粉的方法。

背景技术

多孔淀粉是一种新型变性淀粉，大多通过生物法制备得到，即利用淀粉酶在低于淀粉糊化温度时水解淀粉表面产生小孔。与原淀粉相比，多孔淀粉具有更大的孔隙率、比表面积和较好的吸附性能，已广泛应用于食品、环保、农业、医疗、造纸、化妆品等行业。但是，淀粉致密的半结晶结构限制了其与酶试剂之间的相互作用，传统的酶法制备多孔淀粉通常需要加大酶量或延长反应时间以提高产率。交变电场处理可产生电流通过样品，直接将电能转化成热能，具有加热速度快、加热均匀和能量利用率高等优点。与传统电饭锅蒸煮米饭相比，欧姆加热可节约70％的能量。此外，交变电场可诱导带电的酶分子发生极化，改变酶活。目前已证明中强电场可提高纤维素酶、α-淀粉酶等的活性。因此，交变电场在多糖改性尤其是酶法转变中有着重要的作用。

目前，利用电场酶法改性淀粉的研究少之又少。仅有CN107501600A公开了一种脉冲电场改性多孔淀粉的制备方法，该专利首先利用淀粉酶酶解淀粉制备多孔淀粉，然后再利用脉冲电场强化多孔淀粉的性能。淀粉酶酶解淀粉能得到孔结构好、吸附性能优良的多孔产品，进一步利用脉冲电场的高电压强化处理制得的酶解淀粉，可增加其多孔孔径，得到高吸附性、高透明度、高冻融稳定性和高机械性能的多孔淀粉。但是该专利公布的方法中第一步的酶解法依然存在成本高、耗时长的缺陷，脉冲电场仅仅作为一种后处理技术。因此，本专利直接对淀粉—酶混合液施加交变电场，利用电场产生的焦耳热效应和对酶的极化作用强化淀粉的酶解过程，采用电场和酶解同步处理淀粉，减少了酶用量和作用时间，也改变了物理法仅能作为预处理或后处理的现状。

发明内容

针对现有生物法制备多孔淀粉存在的时间长、酶量大等缺陷，本发明申请人提供了一种高效制备多孔淀粉的方法。本发明利用交变电场诱导电流通过淀粉-酶混合液产生焦耳热效应，快速、均匀产热；同时通过交变电场诱导酶分子构象发生变化，增强酶活。从而，一方面利用交变电场处理替代传统水浴加热，从内部产热，节约能源；另一方面减少了生物法的酶用量与作用时间，降低了生产成本，且该法工艺简单、易实现。

本发明的技术方案如下：

一种利用交变电场制备多孔淀粉的方法，以淀粉基材料为原料，以淀粉酶为催化剂，以磷酸盐缓冲液为反应介质，在磁力搅拌作用下混合均匀后，在交变电场下处理10-120min得所述的多孔淀粉。

本发明所述的方法优选，以磷酸钾或磷酸钠缓冲液中的一种为反应介质，每80mL缓冲液加4.0-16.0g过0.3mm筛的淀粉基材料以及淀粉干基重0.5％-5％的淀粉酶，磁力搅拌混合均匀后，在电场强度1-20V/cm，频率1-400Hz条件下处理10-120min，调整pH为10.0灭酶后过夜，调整pH 7.0-8.0，用超纯水洗涤后离心，沉淀物冻干即为所述的多孔淀粉。

上述具体步骤中所采用的淀粉基材料可以是玉米淀粉、大米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉等纯淀粉，也可以是主要成分为淀粉的农副产品如碎米、马铃薯废料等。

上述具体步骤中所使用的淀粉酶为中温α-淀粉酶、耐高温α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶中的一种或多种，酶的添加量为淀粉干基重的0.5％-5％。

上述具体步骤中酶法降解在缓冲液中进行，缓冲液的pH为酶的最适pH，电导率优选2.8-25.8mS/cm，进一步优选12-25.8mS/cm。

上述具体步骤中电场强度优选5-20V/cm，处理淀粉-酶混合液时间优选20-30min，温度不超过75℃，与传统水浴加热相比，节约40％-80％的能源。