橡實(shí)淀粉加工技術(shù)研究*

張學(xué)義柴軍紅付婷婷

（1.黑龍江省林副特產(chǎn)研究所，牡丹江　157011；2.牡丹江師范學(xué)院，黑龍江　牡丹江　157011）

橡實(shí)淀粉加工技術(shù)研究*

張學(xué)義1柴軍紅2付婷婷1

（1.黑龍江省林副特產(chǎn)研究所，牡丹江157011；2.牡丹江師范學(xué)院，黑龍江牡丹江157011）

采用循環(huán)樹(shù)脂吸附法對(duì)橡實(shí)淀粉的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)橡實(shí)淀粉提取過(guò)程中脫苦脫色等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，以期為橡實(shí)淀粉的生產(chǎn)及橡子資源的綜合利用提供參考依據(jù)。

橡實(shí)淀粉；加工技術(shù)；脫苦脫色

橡實(shí)在我國(guó)很早就有“木糧”、“木玉米”之稱，是我國(guó)一種良好的，并且可以開(kāi)發(fā)利用的野生經(jīng)濟(jì)植物資源。我國(guó)每年可以產(chǎn)橡子1000萬(wàn)t，僅云南省就可產(chǎn)10萬(wàn)t，黑龍江可產(chǎn)60萬(wàn)t。隨著人們對(duì)橡子的不斷研究和認(rèn)識(shí)，橡子的各種優(yōu)良特性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值逐步被人們所接受。不同品種橡子仁含有淀粉50.6%～70%，蛋白質(zhì)11.7%～16.8%，脂肪2.1%～3.6%，灰分1.3%～2.2%，單寧l0.2%～14.1%；橡殼里還含有大量的色素和單寧等成分。橡子中鋅、鐵含量略低于玉米和高粱，但鉀、鈣、鈉、鎂、鈷、錳的含量均高于玉米和高粱。

橡子淀粉是目前較為主要的橡子加工產(chǎn)品，生產(chǎn)中多采用濕法工藝，大多仍采用傳統(tǒng)的水洗濕法工藝技術(shù)，產(chǎn)品中單寧及蛋白等雜質(zhì)含量比較高，難以達(dá)到出口要求；同時(shí)產(chǎn)品的產(chǎn)率和產(chǎn)量較低，加工周期長(zhǎng)、耗時(shí)多，用水量及廢水產(chǎn)生量大，易造成環(huán)境污染。脫去單寧和蛋白，是加工中的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是目前橡子淀粉加工技術(shù)研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。本試驗(yàn)采用循環(huán)樹(shù)脂吸附法對(duì)橡子淀粉的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，以期為橡子淀粉的生產(chǎn)及橡子資源的綜合利用提供理論支持。

1材料與方法

1.1材料及儀器

橡子：黑龍江地區(qū)采摘（為蒙古櫟橡子）。

試劑：檸檬酸鐵（AR，上海國(guó)藥集團(tuán)），二甲基甲酰胺（AR，上海國(guó)藥集團(tuán)），甲醇（AR，天津大茂化學(xué)試劑廠），鞣酸（AR，天津大茂化學(xué)試劑廠），淀粉酶（AR，山東蘇柯漢生物工程股份有限公司）；對(duì)照橡實(shí)淀粉（購(gòu)自牡丹江市場(chǎng)）。

主要儀器：AAS-600原子吸收光譜儀（美國(guó)PE公司）；AFS-8200原子熒光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）；T6紫外可見(jiàn)分光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）；SKD-800自動(dòng)凱氏定氮儀（上海旦鼎有限公司）。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1橡子淀粉純化工藝

將傳統(tǒng)方法與循環(huán)方法進(jìn)行對(duì)比，在常規(guī)水浸提法、超聲波輔助水浸提法、化學(xué)溶劑法和循環(huán)樹(shù)脂水浸提法之間討論方法上的差異，通過(guò)試驗(yàn)，選擇最佳工藝。工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1　工藝流程

提取方法：應(yīng)用比較試驗(yàn)，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇溫度、轉(zhuǎn)速、提取時(shí)間、固液比為參試因子，以丹寧去除率為指標(biāo)，設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)（表1）。每組試驗(yàn)平行3次，取平均值。

表1　正交試驗(yàn)因素與水平

1.2.2蛋白、脂肪殘留檢測(cè)方法

脂肪、蛋白等依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T5511-2008和GB/T5009.6-2003第二法進(jìn)行檢測(cè)。

樣品檢測(cè)：將提取液回收溶解，濃縮至原體積的1/8，加無(wú)水乙醇至60%以上，靜置24 h，離心，冷凍干燥，取適量熱水超聲溶解，定容于100 mL容量瓶中，移取1 mL上清，依法檢測(cè)。

1.2.3丹寧測(cè)定

以單寧酸作為標(biāo)準(zhǔn)品，用75%的二甲基甲酰胺溶液將其分別稀釋成0、0.001、0.01、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 g/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，分別移取1 mL于試管中，并依次準(zhǔn)確加入5 mL水、1 mL 3.5 g/L檸檬酸鐵銨溶液、1 mL 8.0 g/L氨溶液，振蕩搖勻，室溫避光靜置10 min。將其倒入比色皿中，用分光光度計(jì)于波長(zhǎng)525 nm處測(cè)定吸光度值；同時(shí)以水作為空白對(duì)照。標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.2.4橡子淀粉的理化特性表征

1.2.4.1淀粉溶解度與膨脹性

稱取0.3 g樣品（干基），放入預(yù)稱重的2 mL離心管中，加入30 mL去離子水后，一定溫度下，在恒溫水浴鍋中震蕩30 min；冷卻至室溫后4 000 r/min離心15 min，將上清溶液移入另一已稱重的稱量盒中，（100±1）℃烘干至恒重；膨脹勢(shì)和溶解度按下列公式計(jì)算

1.2.4.2淀粉糊透光率及粘度測(cè)定

準(zhǔn)確稱取0.20 g樣品（干基）加入20 mL去離子水，配制成濃度為1%的淀粉乳，置90℃恒溫水浴鍋中震蕩1 h，保持體積仍為20 mL，冷卻至25℃；以去離子水為空白（透光率100%），應(yīng)用T6 在650 nm波長(zhǎng)處測(cè)定淀粉糊的透光率。

依據(jù)GBT22427/2008規(guī)定，采用去離子水配制成8%的淀粉乳，用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定。

1.2.4.3凝膠質(zhì)結(jié)構(gòu)特性

配制濃度為 5%（w/v）淀粉糊，沸水浴糊化30 min后，快速冷卻至室溫；4℃冰箱中成膠24 h后，將凝膠切成直徑15 mm、高10 mm的圓柱體，采用英國(guó)Texture AnaLyzer測(cè)定膠體質(zhì)構(gòu)特性；選用TPA模式，探頭為PK/100，壓縮比為50%，探頭測(cè)前下降速度1.0 mm/s，測(cè)試速度1.0 mm/s；測(cè)后的上升速度1.0 mm/s，測(cè)定高度為5 mm，觸發(fā)力5.0 g；2次測(cè)定時(shí)間間隔為3 s。

2　結(jié)果與分析

2.1單寧酸去除提取方法比較試驗(yàn)結(jié)果

由試驗(yàn)結(jié)果（表2）可知，循環(huán)樹(shù)脂水浸提法明顯好于常規(guī)水浸提法、化學(xué)溶劑法和超聲波輔助水浸提法，且工藝簡(jiǎn)單、效率高。

表2　提取方法比較試驗(yàn)

2.2正交試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果顯示（表3），最佳工藝為A2B2C3D1，其去除率為97.2%。但是依據(jù)方差分析，A2B1C3D2組合也可能是最佳工藝且不在以上表中，所以對(duì)以上結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，平行3次，結(jié)果去除率為99.22%，因此最佳工藝應(yīng)為A2B1C3D2。影響因素次序分別為C＞A＞D＞B。

表3　正交試驗(yàn)分析結(jié)果

2.3溶解度與膨脹性

橡子淀粉在20～95℃范圍內(nèi)的溶解性與膨脹度計(jì)算結(jié)果（表4）顯示，橡子淀粉隨加熱溫度的升高，溶解度增加，同時(shí)膨脹度也增加，但溶解度與膨脹度均不高。

表4　橡子淀粉的溶解度及膨脹性計(jì)算結(jié)果

橡子淀粉和玉米淀粉相似，顯示出了兩階段的溶解、膨脹特性：在65℃左右，淀粉的溶解、膨脹情形突然加強(qiáng)，即達(dá)到或接近其糊化溫度。與玉米淀粉相比，橡子淀粉更易溶解，膨脹能力更強(qiáng)，這與其中淀粉組成比例有一定關(guān)系，同時(shí)可能與部分金屬含量也有一定關(guān)系；此外，不同含水率也會(huì)對(duì)產(chǎn)品溶解度產(chǎn)生影響。為了消除水分影響，試驗(yàn)中橡子淀粉的含水率控制在1%以內(nèi)。

2.4淀粉糊透光率

經(jīng)過(guò)離子交換樹(shù)脂處理，漂白后的橡子淀粉透光率為11.62%，與常規(guī)處理方法相比提高了3%；玉米淀粉的透光率為18.20%（圖2）。橡子淀粉糊的透明度相對(duì)較差。

圖2　樣品淀粉糊的透光率

2.5淀粉粘度測(cè)定

橡子淀粉的起始糊化溫度較低，為74.4℃，易糊化。與玉米淀粉相比，橡子淀粉糊的熱黏度穩(wěn)定性較弱，冷黏度穩(wěn)定性較強(qiáng)；在堿性條件下起糊更易，峰值黏度顯著增大，其淀粉糊的熱黏度穩(wěn)定性變差，冷糊黏度穩(wěn)定性略有增強(qiáng)；在酸性條件下，起糊溫度升高，峰值黏度基本不變，熱糊黏度穩(wěn)定性變差，冷糊黏度穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)（表5）。

表5　橡子淀粉粘度特征

2.6凝膠質(zhì)構(gòu)特性

試驗(yàn)結(jié)果（表6）表明，相對(duì)來(lái)說(shuō)，本試驗(yàn)采用的原料，在硬度、回彈性、粘聚力等指標(biāo)上均好于韓國(guó)進(jìn)口橡子淀粉。

表6　橡子淀粉質(zhì)構(gòu)特性

2.7成品橡子淀粉質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果

采用本試驗(yàn)選擇的最佳工藝生產(chǎn)成品橡子淀粉，其組成成分檢測(cè)結(jié)果（表7）表明，自產(chǎn)橡子淀粉中總淀粉含量較高（94.12%），蛋白殘留量、脂肪殘留量也較低；河南橡子淀粉中的總淀粉含量較低，蛋白脂肪殘留量均較高。相對(duì)來(lái)看，自產(chǎn)淀粉質(zhì)量要高于韓國(guó)淀粉技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

表7　橡子淀粉質(zhì)量比較

3　結(jié)　論

3.1橡子淀粉的顆粒形狀為卵圓形或球形，溶解性和膨脹性較強(qiáng)；淀粉糊的透光率較低、抗凝沉性較強(qiáng)，凝沉體積為45.4 mL/100 mL。橡子淀粉的起始糊化溫度為74.4℃，糊的熱黏度穩(wěn)定性較差，冷黏度穩(wěn)定性好。在堿性條件下更易起糊，峰值黏度大，穩(wěn)定性差。

3.2在酸性條件下起糊溫度高，峰值黏度基本不變，熱糊穩(wěn)定性差，冷糊穩(wěn)定性增強(qiáng)；淀粉凝膠的硬度為0.866 3 kg、回彈性0.518 7、粘聚性0.718，凝膠質(zhì)結(jié)構(gòu)特性優(yōu)于韓國(guó)淀粉。

3.3實(shí)際生產(chǎn)的黑龍江橡子淀粉中的總淀粉含量為94.12%，蛋白殘留量、脂肪殘留量也較低，相對(duì)來(lái)講，自產(chǎn)淀粉基本高于韓國(guó)淀粉技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

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第1作者簡(jiǎn)介：張學(xué)義（1964-），男，研究員，主要研究方向：林特資源開(kāi)發(fā)應(yīng)用研究。

（責(zé)任編輯：潘啟英）

S792.186，S509.9

A

1001-9499（2016）04-0057-03

*黑龍江省科技攻關(guān)項(xiàng)目（GC12B202）

2016-06-30