一种粉葛直接干法分离制备变性淀粉的方法与流程

1.本发明涉及农产品资源加工利用领域，具体涉及一种粉葛直接干法分离制备变性淀粉的方法。


背景技术：

2.粉葛(pueraria lobata(willd.)ohwi var.thomsonii(benth.)vaniot der maesen)为豆科葛属植物葛的变种甘葛藤的地下根，盛产于中国南方山区，富含淀粉、异黄酮类物质及钙、硒、铁等十多种人体所必需的微量元素，其性平，味甘、辛，具有解肌退热、生津止渴功效，是一种药食同源的天然植物资源。粉葛有“南葛北参”和“南方人参”之美誉。
3.葛根，为豆科植物野葛的地下根，习称野葛。秋、冬二季采挖，趁鲜切成厚片或小块后干燥。其味甘、辛，凉，与粉葛相似，都有解肌退热，生津止渴等功效。
4.近年来，对粉葛和葛根的研究多集中葛根素(如公布号为cn102936242a的发明专利)和葛根多糖(如公布号为cn106916233a的发明专利)的提取和精制。然而，鉴于粉葛和葛根本身的高营养和保健价值，更多的是以粉葛和葛根为原材料制成葛根淀粉后再进一步制备食品。
5.淀粉是高分子碳水化合物，由葡萄糖分子聚合而成，有直链淀粉和支链淀粉之分。抗性淀粉(resistant starch，简称rs)又称抗酶解淀粉、难消化淀粉，在小肠中不能被酶解，但在人的肠胃道结肠中可以与挥发性脂肪酸起发酵反应而发挥有益生理作用的一类淀粉，具有减肥瘦身、降低胆固醇含量、控制糖尿病、预防结肠癌等作用。
6.目前传统的葛根淀粉多采用湿法水洗工艺，主要包括除杂、切块、浸泡、打浆、沉降、分离等工序，水力洗粉是使淀粉游离溶出的过程，一方面，不仅需要使用大量的水资源，在水洗的同时异黄酮类物质等营养成分还会随水流失，导致葛根淀粉营养及保健功效的降低。另一方面，采用上述传统工艺获得的葛根淀粉中抗性淀粉的含量较低，通常在6％左右。
7.公布号为cn102181076a的发明专利，针对葛根资源利用时只关注淀粉或黄酮的利用，特别是葛粉生产中采用洗粉工艺产生大量废水污染以及水洗造成葛根黄酮流失，造成葛根资源的浪费的不足，采用无污染的汽爆技术破壁与简单机械分离等清洁制备富含葛根黄酮的葛粉，有效缩短得到葛粉的工艺周期，将分离葛粉后残余的含有部分淀粉及纤维等的物料进行固态发酵生产化学品如乙醇、柠檬酸等，实现葛根资源的高值化综合利用。但是，该发明所得葛粉淀粉中的抗性淀粉含量较低，粉葛淀粉的应用价值不高。


技术实现要素：

8.本发明要解决的技术问题是提供一种粉葛直接干法分离制备变性淀粉的方法，该方法通过特殊的温度处理以获得高抗性淀粉含量的粉葛淀粉。
9.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
10.一种粉葛直接干法分离制备变性淀粉的方法，将粉葛洗净，切块后置于汽爆罐内汽爆处理，所得物料直接过筛或干燥后过筛，分别得到通过筛网的富含淀粉部分和被截留
的含少量淀粉的残渣部分；将富含淀粉部分用50～80℃的温水配成浓度为10～50wt％的淀粉乳液，之后直接置于-2～2℃条件下成核保存2～8h，再置于8～12℃条件下冷藏24～48h，离心，干燥，得到高抗性淀粉含量的变性淀粉。
11.上述方法中，作为原料的粉葛优选为新鲜粉葛，通常是洗净后切成5～10cm的块状。当以干燥后的粉葛为原料时，在进行汽爆处理时需要加入适量的水，通常水的加入量为粉葛重量的1～2倍。进行汽爆处理的操作与现有技术相同，优选是在压力为0.5～2.0mpa条件下汽爆处理120～240s。对汽爆处理后所得物料进行过筛的筛网的孔径与现有技术相同，优选为60～80目。
12.上述方法中，成核温度及重排结晶生长的温度对所得成品淀粉中抗性淀粉含量的影响至关重要，申请人在实验中发现，将富含淀粉部分用60～70℃的温水配成浓度为25～35wt％的淀粉乳液，之后直接置于0～2℃条件下成核保存3～5h，再置于10～12℃条件下冷藏24～30h，更有利于抗性淀粉含量的提高。最为优选的是，将富含淀粉部分用60℃的温水配成浓度为30wt％的淀粉乳液，之后直接置于0℃条件下成核保存4h，再置于12℃条件下冷藏24h，这样可以使所得成品淀粉中的抗性淀粉含量达到近30％。
13.为了实现对粉葛的综合利用，还可以将被截留的未通过筛网的含少量淀粉的残渣部分进行干燥后再超微粉碎，以得到富含黄酮的粉葛膳食纤维粉。其中所述的干燥通常在50～70℃条件下进行，超微粉碎后通常是过200目筛，收集筛下物即为粉葛膳食纤维粉。采用该方法所得的粉葛膳食纤维粉中黄酮含量超过5.0mg/g，可食性膳食纤维为10～15％。
14.与现有技术相比，本发明的特点在于：
15.1.采用汽爆处理使淀粉的支链淀粉结构断链，增加直链淀粉含量，然后用热水将富含淀粉部分配成淀粉乳液结合后期经过急速低温成核及提高温度促进淀粉重排晶核生长的技术手段，起到显著提高抗性淀粉含量的效果，所得成品淀粉中抗性淀粉的含量从传统水洗工序的6％提高到15％以上，大幅提高了粉葛淀粉的应用价值。
16.2.本发明所述方法获得粉葛淀粉的周期短且省水，更关键的是，所得粉葛淀粉中抗性淀粉的含量得到显著的提升。
17.3.进一步的，对被截留的未通过筛网的含少量淀粉的残渣部分进行超微粉碎，得到了黄酮含量且可食性膳食纤维含量高的粉葛膳食纤维粉，实现了粉葛资源的综合利用。
具体实施方式
18.为了更好的解释本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。若未特别指明，实施例中所用的技术特征可以替换为具有在不背离发明构思前提下等同或相似功能或效果的其他本领域已知的技术特征。
19.以下各实施例及对比例中的百分比均为重量百分比。
20.以下各实施例及对比例中抗性淀粉含量的检测采用美国分析化学家学会(aoac)推荐的酶-重力法测定。具体的测试方法如下：首先，准确称取待测淀粉m0，用耐热的α-淀粉酶(5000u/g干基淀粉)在93℃水浴中搅拌酶解30min，然后升温至100℃灭酶15min；冷却至室温，以10mmol/l浓度hcl溶液调节物料ph值为4.5；然后加入葡萄糖淀粉酶(5000u/g干基淀粉)水浴中继续水解上述淀粉30min后，取出冷却至室温；将淀粉水解液布氏漏斗抽滤，沉淀用蒸馏水洗涤三次以上；沉淀在80℃条件下干燥，105℃恒重，冷却称重，获得rs重量m1，
并计算rs含量。计算公式为：其中m1酶解处理后的抗性淀粉重量，m0为检测前原淀粉的重量。
21.实施例1
22.取新鲜粉葛原料1000g，清除杂质、洗净后横切成5～10cm的块状，然后置于汽爆罐内，在0.5mpa的蒸汽压力汽爆处理240s，汽爆处理后将物料干燥，过60目筛，分别得到筛下物即富含淀粉部分和筛上物即含少量淀粉的残渣部分；其中得到的富含淀粉部分中直链淀粉占比为45％，平均链长度为80。将富含淀粉部分用50℃热水配置成浓度为30％的淀粉乳液，迅速置于0℃环境中(配好乳液后立即将其置于0℃环境中)成核保存4h，后转移至8℃冷藏处理36h，然后过滤，干燥，得到粉葛淀粉。经检测，所得粉葛淀粉中抗性淀粉含量为24.3％。将纤维残渣部分于60℃干燥后进行超微粉碎处理，过200目筛，得到粉葛膳食纤维粉，经检测，所得粉葛膳食纤维粉中可溶性膳食纤维含量为10.59％，总黄酮含量为5.03mg/g。
23.对比例1
24.将实施例1中经汽爆处理后过筛得到的筛下物即富含淀粉部分作为粉葛淀粉，并对其中抗性淀粉含量进行测定。结果显示，其中抗性淀粉含量为6.3％。
25.对比例2
26.采用传统工艺制备粉葛淀粉，具体步骤如下：
27.1)人工清洗：取1000g粉葛清洗除去葛根表面的泥、砂以及其他杂物；
28.2)碎解：将清洗干净的粉葛切成5～10cm的块状，按粉葛和水的比例(1:2)加入水打浆；
29.3)筛分：所得的浆液用分离圆筛将纤维和淀粉分开，为了充分提取游离出来的淀粉，反复多次加清水洗涤而最终提净废渣中的游离淀粉，要求为检测渣中淀粉含量低于15％(以干基计)；
30.4)自然沉降：沉降后除去上清液和表层暗色浆物，得到淀粉乳浆；
31.5)脱水干燥：得到的淀粉乳浆用真空脱水机进行固液的分离，得到湿淀粉(含水约为38％)，然后将湿淀粉干燥，得到粉葛淀粉。经检测，所得粉葛淀粉中抗性淀粉含量为5.89％。
32.对比例3
33.重复实施例1，不同的是：将淀粉乳液迅速置于-3℃环境中成核保存4h，后转移至7℃冷藏处理36h。对本对比例所得粉葛淀粉中的抗性淀粉进行检测，其含量为12.5％。
34.对比例4
35.重复实施例1，不同的是：将淀粉乳液迅速置于3℃环境中成核保存4h。对本对比例所得粉葛淀粉中的抗性淀粉进行检测，其含量为14.7％。
36.对比例5
37.重复实施例1，不同的是：将淀粉乳液在0℃环境中成核保存4h后转移至7℃冷藏处理36h。对本对比例所得粉葛淀粉中的抗性淀粉进行检测，其含量为18.5％。
38.对比例6
39.重复实施例1，不同的是：将淀粉乳液迅速置于-3℃环境中成核保存4h，后转移至
13℃冷藏处理36h。对本对比例所得粉葛淀粉中的抗性淀粉进行检测，其含量为13.6％。
40.实施例2
41.取新鲜粉葛原料2000g，清除杂质、洗净后横切成5～10cm的块状，然后置于汽爆罐内，在1.0mpa的蒸汽压力汽爆处理180s，汽爆处理后将物料干燥，过60目筛，分别得到筛下物即富含淀粉部分和筛上物即含少量淀粉的残渣部分；其中得到的富含淀粉部分中直链淀粉占比为48％，平均链长度为100。将富含淀粉部分用80℃热水配置成浓度为40％的淀粉乳液，迅速置于-2℃环境中成核保存2h，后转移至10℃冷藏处理24h，然后过滤，干燥，得到粉葛淀粉。经检测，所得粉葛淀粉中抗性淀粉含量为20.2％。将纤维残渣部分于60℃干燥后进行超微粉碎处理，过200目筛，得到粉葛膳食纤维粉，经检测，所得粉葛膳食纤维粉中可溶性膳食纤维含量为12.21％，总黄酮含量为5.09mg/g。
42.实施例3
43.取新鲜粉葛原料1000g，清除杂质、洗净后横切成5～10cm的块状，然后置于汽爆罐内，在2.0mpa的蒸汽压力汽爆处理120s，汽爆处理后将物料干燥，过60目筛，分别得到筛下物即富含淀粉部分和筛上物即含少量淀粉的残渣部分；其中得到的富含淀粉部分中直链淀粉占比为55％，平均链长度为106。将富含淀粉部分用70℃热水配置成浓度为50％的淀粉乳液，迅速置于2℃环境中成核保存6h，后转移至12℃冷藏处理24h，然后过滤，干燥，得到粉葛淀粉。经检测，所得粉葛淀粉中抗性淀粉含量为15.7％。将纤维残渣部分于60℃干燥后进行超微粉碎处理，过200目筛，得到粉葛膳食纤维粉，经检测，所得粉葛膳食纤维粉中可溶性膳食纤维含量为13.64％，总黄酮含量为5.19mg/g。
44.实施例4
45.取新鲜粉葛原料1000g，清除杂质、洗净后横切成5～10cm的块状，然后置于汽爆罐内，在1.5mpa的蒸汽压力汽爆处理180s，汽爆处理后将物料干燥，过60目筛，分别得到筛下物即富含淀粉部分和筛上物即含少量淀粉的残渣部分；其中得到的富含淀粉部分中直链淀粉占比为60％，平均链长度为66。将富含淀粉部分用60℃热水配置成浓度为30％的淀粉乳液，迅速置于0℃环境中成核保存4h，后转移至12℃冷藏处理24h，然后过滤，干燥，得到粉葛淀粉。经检测，所得粉葛淀粉中抗性淀粉含量为29.8％。将纤维残渣部分于60℃干燥后进行超微粉碎处理，过200目筛，得到粉葛膳食纤维粉，经检测，所得粉葛膳食纤维粉中可溶性膳食纤维含量为13.64％，总黄酮含量为5.19mg/g。