變性淀粉的制備方法及應(yīng)用研究

◎ 陳大坤

（陽西美味鮮食品有限公司，廣西 陽西 529800）

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，變性淀粉在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用也變得越來越普遍。但由于變性淀粉的加工工藝較為復(fù)雜，再加上在當(dāng)前工業(yè)發(fā)展過程中對(duì)淀粉加工工藝的標(biāo)準(zhǔn)要求也越來越高，使得變性淀粉在制備過程中需要關(guān)注多方面的要素，才能夠取得較好成效。當(dāng)前我國變性淀粉加工企業(yè)的實(shí)際情況來看，很多企業(yè)在變性淀粉制備與管理的過程中還存在較多問題，不僅無法保證變性淀粉的質(zhì)量，還帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。基于此，本文對(duì)變性淀粉的制備方法與應(yīng)用領(lǐng)域展開全方位的研究。

1 變性淀粉的制備方法分析

1.1 變性淀粉的類型與制備分析

1.1.1 物理變性淀粉的類型與制備分析

物理變性淀粉主要是指使用超高壓、機(jī)械法、濕熱法等物理手段獲取變性淀粉的方法。這種方式整體來說較為便捷，同時(shí)還具有綠色環(huán)保等特點(diǎn)，現(xiàn)結(jié)合這些制備方法來探索物理變性淀粉的內(nèi)在性能。

（1）超高壓法。在使用超高壓法后，淀粉的內(nèi)部分子質(zhì)量分布、內(nèi)部力學(xué)結(jié)構(gòu)等多種參數(shù)均會(huì)發(fā)生較大的變化。通過進(jìn)一步研究可以得知，這種變化主要與原生淀粉的種類有關(guān)，并在淀粉α-1,4糖苷鍵和α-1,6糖苷鍵等要素的比例變化方面表現(xiàn)也較為顯著[1]。這類變性淀粉可以作為增稠劑、涂膜劑等物質(zhì)使用，在谷類食品和培烤食品中已經(jīng)得到了較好的應(yīng)用。

（2）機(jī)械法。機(jī)械法通常都體現(xiàn)為機(jī)械研磨，可以直接改變淀粉的物理性質(zhì)。在機(jī)械研磨過程中，淀粉的內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)直接遭到破壞。特別是在對(duì)小麥淀粉進(jìn)行機(jī)械研磨時(shí)，淀粉的顆粒形態(tài)、結(jié)構(gòu)性質(zhì)、糊化特性等很多參數(shù)都會(huì)產(chǎn)生較大變化。部分學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)，使用超微粉碎法后淀粉的黏度出現(xiàn)了顯著下降，溶解度則明顯增加[2]。

（3）濕熱法。濕熱法處理對(duì)淀粉的形態(tài)、糊化、熱性能等參數(shù)均會(huì)產(chǎn)生顯著影響。這主要是因?yàn)榈矸墼诮?jīng)過濕熱法處理后，內(nèi)部的直鏈淀粉和支鏈淀粉分子結(jié)構(gòu)發(fā)生重組，從而引起自身性能的變化。有學(xué)者指出，采用濕熱法處理木薯淀粉時(shí)，分子之間的穩(wěn)定性會(huì)顯著提高，使得這類淀粉在加熱和剪切的過程中可以保持較高的穩(wěn)定性[3]。

1.1.2 化學(xué)變性淀粉的類型與制備分析

化學(xué)變性淀粉主要是指使用氧化、酸改性、醚化等化學(xué)手段獲取變性淀粉的方法。這類方法可以顯著改善淀粉的功能性質(zhì)，使得變性淀粉可以更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)的相關(guān)需求。

（1）氧化淀粉。這類變性淀粉主要是在生產(chǎn)制備過程中使用雙氧水、過硫酸鈉等專項(xiàng)氧化劑對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行處理，改變淀粉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部性能。在具體制備的過程中，技術(shù)人員還要做好外部溫濕度環(huán)境、氧化反應(yīng)時(shí)間、氧化劑種類等各類要素的靈活選擇，保證氧化淀粉的制備效果。有學(xué)者分析了高碘酸鉀作為氧化劑的氧化淀粉制備方式，并探究了這類氧化淀粉加入到工業(yè)材料中對(duì)材料性能的具體影響，拓展了氧化淀粉的工業(yè)應(yīng)用途徑[4]。

（2）酸改性淀粉。這類變性淀粉在制備過程中主要是通過酸處理活動(dòng)優(yōu)化淀粉內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得內(nèi)部的長鏈斷裂轉(zhuǎn)化為短鏈，同時(shí)直鏈也顯著增加，在冷卻時(shí)可以快速形成凝膠。這種特性也使得酸改性淀粉在果凍、軟糖等食品的制作過程中發(fā)揮較好的作用。

（3）醚化淀粉。這類變性淀粉主要是在堿性環(huán)境中與環(huán)氧丙烷進(jìn)行醚化反應(yīng)，最終得到具有更強(qiáng)的透明度和水溶性的變性淀粉。經(jīng)過這類處理的變性淀粉有著更好的親水性和熱穩(wěn)定性，使得變性淀粉的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域也得到了較好的拓展。

1.1.3 酶變性淀粉的類型與制備分析

酶變性淀粉的制備效率較高，同時(shí)最終成品也具有抗老化等多種優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)實(shí)踐環(huán)境中，經(jīng)常使用的酶主要有α-淀粉酶、糖化酶等。經(jīng)過這類處理的變性淀粉在結(jié)晶度、黏度等參數(shù)方面有所降低，但溶解度顯著增加。有學(xué)者針對(duì)基于α-淀粉酶的酶變性淀粉制備過程進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)加入α-淀粉酶后，淀粉內(nèi)部顆粒狀結(jié)構(gòu)直接被破壞，并從非晶體結(jié)構(gòu)變?yōu)榫w結(jié)構(gòu)，改善了淀粉的多種性能[5]。

1.1.4 復(fù)合變性淀粉的類型與制備分析

復(fù)合變性淀粉是指通過多種處理方式的綜合運(yùn)用而形成的變性淀粉，具體分為交聯(lián)酯化淀粉、交聯(lián)醚化淀粉等。這類淀粉通過多種方式綜合處理以后，各項(xiàng)性能也變得更加突出，較好拓展了變性淀粉的應(yīng)用場(chǎng)景。有學(xué)者將氧化以后的玉米淀粉采取乙醚化處理以后，就可以較好改善淀粉的糊化力學(xué)性能，降低其凝膠能力，并提高親水性和水溶性。

1.2 變性淀粉的安全制備策略

結(jié)合我國變性淀粉生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)營現(xiàn)狀來看，變性淀粉在生產(chǎn)制備過程中發(fā)生了粉塵爆炸、干燥塔爆炸等安全事故，直接帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。在這種情況下，企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)變性淀粉制備過程的動(dòng)態(tài)管理，提前甄別各類安全隱患，降低變性淀粉制備的安全風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于變性淀粉生產(chǎn)企業(yè)來說，可以結(jié)合不同種類的變性淀粉制備過程展開全面分析，同時(shí)探索工藝流程中的主要危險(xiǎn)源，形成基于各類危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)矩陣體系，完成變性淀粉制備過程的動(dòng)態(tài)安全管理工作。這里也結(jié)合變性淀粉制備的各個(gè)環(huán)節(jié)，探討安全制備的有效策略。

①投料環(huán)節(jié)。在投料過程中應(yīng)該做好叉車設(shè)備輪胎的靜電檢測(cè)工作，同時(shí)還要使用防爆電機(jī)，并定期檢查防爆片。②淀粉干燥環(huán)節(jié)。淀粉干燥時(shí)需時(shí)刻觀察燃燒器的運(yùn)作狀態(tài)，保證燃料的充分燃燒。與此同時(shí)，技術(shù)人員還要收集壓力排放數(shù)據(jù)，檢查送粉螺桿中的粉塵厚度，使其低于5 mm。此時(shí)，操作人員一定不能使用壓縮空氣吹掃設(shè)備處理粉塵，避免引發(fā)粉塵爆炸。③淀粉收集與包裝環(huán)節(jié)。這個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)做好防靜電工作，同時(shí)還要控制傳動(dòng)帶、金屬探測(cè)器、踢包機(jī)等各個(gè)設(shè)備的粉塵厚度不能超過5 mm。另外，技術(shù)人員還要做好生產(chǎn)環(huán)境的相對(duì)濕度控制，充分降低現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的點(diǎn)火能，盡可能降低粉塵點(diǎn)燃爆炸的安全事故。

除此之外，變性淀粉生產(chǎn)企業(yè)還要定期進(jìn)行生產(chǎn)場(chǎng)所巡視工作，明確生產(chǎn)場(chǎng)所中存在的安全隱患。為了更好明確當(dāng)前存在的安全隱患，變性淀粉生產(chǎn)企業(yè)也可以結(jié)合生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)內(nèi)容，提取安全生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)源與風(fēng)險(xiǎn)條件，最終制定相對(duì)完善的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，可以在變性淀粉生產(chǎn)過程中進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，且便于，企業(yè)以后隨時(shí)考察變性淀粉的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，使得安全生產(chǎn)理念可以貫穿到變性淀粉生產(chǎn)制備的全過程中，充分保證生產(chǎn)活動(dòng)的安全性。

2 變性淀粉的應(yīng)用領(lǐng)域分析

變性淀粉在當(dāng)前我國很多行業(yè)中都得到了較為廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也取得了突出的應(yīng)用效果。這里也結(jié)合我國行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，立足于變性淀粉的各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景和行業(yè)領(lǐng)域展開全方位的探索與分析。

2.1 在食品行業(yè)中的應(yīng)用

淀粉本身就是一種食品輔料，經(jīng)過物理、化學(xué)、酶處理等重新制備而成的變性淀粉，在食品行業(yè)中仍有較好的應(yīng)用。結(jié)合當(dāng)前我國食品行業(yè)的實(shí)際情況來看，變性淀粉在面制品、烘焙食品、速凍食品和制品等諸多食品制作過程中都得到了較好的應(yīng)用。特別是在烘焙食品領(lǐng)域中，變性淀粉可以充分發(fā)揮自身在吸水膨脹方面的能力，顯著提高烘焙食品的含水量，同時(shí)還可以解決原生淀粉口感差、穩(wěn)定性不高等問題。目前，很多烘焙食品已經(jīng)開始積極使用變性淀粉來改善食品的整體口感，具體有烘焙果醬、裱花果膏、蛋糕制品等。

2.2 在紡織行業(yè)中的應(yīng)用

結(jié)合我國工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，變性淀粉在紡織行業(yè)中也得到了較好的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在紡織生產(chǎn)所用的漿料方面，目前我國紡織輕紗上漿經(jīng)常會(huì)使用到變性淀粉。隨著變性淀粉漿料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，紡織行業(yè)發(fā)展過程中結(jié)合自身行業(yè)生產(chǎn)需求和特點(diǎn)對(duì)變性淀粉的專項(xiàng)研究，在創(chuàng)新研發(fā)新型紡織產(chǎn)品時(shí)對(duì)變性淀粉的專用設(shè)計(jì)，這都說明了變性淀粉對(duì)紡織行業(yè)的發(fā)展具有十分重要的作用，同時(shí)也直接決定了紡織品的生產(chǎn)水平和創(chuàng)新成效。但需要注意的是，變性淀粉在紡織行業(yè)中應(yīng)用也有可能帶來安全事故，比如粉塵爆炸等。因此紡織行業(yè)在使用變性淀粉的時(shí)候一定要做好安全防控工作，避免發(fā)生不必要的安全事故。

2.3 在化妝品行業(yè)中的應(yīng)用

在當(dāng)前化妝品行業(yè)中，變性淀粉也得到了較好的應(yīng)用。特別是在當(dāng)前我國社會(huì)民眾生活品質(zhì)顯著提升的背景下，消費(fèi)者也開始關(guān)注化妝品使用的安全性，綠色化妝品受到了更多消費(fèi)者的青睞。在制作綠色化妝品時(shí)，相關(guān)工作者對(duì)天然原料進(jìn)行合理改性，改性后的產(chǎn)品既保持其原有的綠色性能，又克服了不足之處，變性淀粉就是其中的一種。經(jīng)一系列處理后的變性淀粉，其性能得到了較大優(yōu)化，克服了原生淀粉的不足，同時(shí)也使乳液類化妝品的外觀特征得到了較好優(yōu)化，并且在使用時(shí)也可以強(qiáng)化肌膚柔軟光滑的效果。

2.4 在環(huán)保行業(yè)中的應(yīng)用

在環(huán)保行業(yè)中，變性淀粉也取得了較好的應(yīng)用成效。目前我國環(huán)保行業(yè)領(lǐng)域中出現(xiàn)了很多變性淀粉吸附劑，在污水處理中取得了突出的應(yīng)用效果。在使用變性淀粉制作吸附劑以后，不僅可以有效降低吸附劑的成本，同時(shí)也能夠顯著提高污水吸附過濾處理的綠色性。目前我國關(guān)于變性淀粉吸附劑的研究還處于起步狀態(tài)，在未來較長時(shí)間里也具有較為突出的應(yīng)用前景。

3 結(jié)語

綜合來看，變性淀粉按照其處理方式不同，可以分為物理、化學(xué)、酶處理3大類，不同類別的變性淀粉在制備方法上也有顯著不同。在具體制備變性淀粉時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合變性淀粉的種類，設(shè)計(jì)完善全面的制備方案與工藝流程，做好安全管控工作，保證變性淀粉制備工作可以具有較高的綜合效益。