低吸濕性交聯(lián)麥芽糊精的制備方法

李芬芬，張本山

1.漢江師范學(xué)院（十堰 442000）；2.華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院（廣州 510640）

麥芽糊精是一種混合物，主要成分為糊精，并含有多聚糖、四糖或四糖以上的低聚糖，還含少量的麥芽糖和葡萄糖[1]。麥芽糊精具有較強的吸濕性，其吸濕性受麥芽糊精中低分子糖的類型和含量影響[2]，葡萄糖、麥芽二糖、麥芽三糖、麥芽四糖等在無定形態(tài)具有較強的吸濕性。在同一相對濕度下，DE值越高，麥芽糊精中的低分子糖分含量越高，吸濕性越強。吸濕性會嚴(yán)重影響粉末產(chǎn)品的性能及貨架期，因此，要求應(yīng)用到該類產(chǎn)品中麥芽糊精吸濕性要小[3-4]。然而，麥芽糊精較強的吸濕性明顯限制其應(yīng)用。因此，對麥芽糊精進行化學(xué)改性很有必要。

國內(nèi)外對麥芽糊精的改性研究并不多。1994年孫曉云等[5]報導(dǎo)麥芽糊精的羧甲基化學(xué)改性，經(jīng)過掃描電鏡觀察其形態(tài)結(jié)構(gòu)與未變性前存在明顯差別，羧甲基化后改變麥芽糊精流動性差的缺點。2001年Lumdubwong等[6]用三偏磷酸鈉制備交聯(lián)麥芽糊精，改善麥芽糊精的溶解性和黏度。Wang等[7]采用化學(xué)改性的方法制備抗性糊精，研究發(fā)現(xiàn)該類產(chǎn)品不僅具有膳食纖維的生理功能，還改善麥芽糊精的吸濕性和乳化活性。試驗分別采用直接法和間接法對麥芽糊精進行交聯(lián)改性，并對改性后麥芽糊精的吸濕性進行比較，期望通過交聯(lián)改性來降低原麥芽糊精的吸濕性，擴大其應(yīng)用范圍，為改性麥芽糊精在工業(yè)中應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試劑與設(shè)備

玉米淀粉（食品級，長春黃龍食品工業(yè)有限公司）；耐高溫α-淀粉酶（酶活力8 177 U/mL）；其他試劑均為分析純。

XMT-DA型超級恒溫水浴鍋（北京市永興明醫(yī)療器械廠）；JB90-D型強力攪拌器（上海標(biāo)本模型廠）；SHZ-D（Ⅲ）型循環(huán)式多用真空泵（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）；CS101-AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱（重慶實驗設(shè)備廠）；JJ2000B電子天平（梅特勒（上海）有限責(zé)任公司）；JB-2型恒溫磁力攪拌器（上海雷磁新徑儀器有限公司）；Delta 320pH計（丹麥梅特勒公司）；YC-015實驗型噴霧干燥機（上海雅程儀器）。

1.2 試驗方法

1.2.1 直接法制備交聯(lián)改性麥芽糊精

1.2.1.1 制備方法

準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的麥芽糊精配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的麥芽糊精溶液，加入三口反應(yīng)燒瓶中充分?jǐn)嚢?0 min，使麥芽糊精溶液均勻。攪勻后移入超級恒溫水浴鍋中，將物料升溫至反應(yīng)溫度。用10%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH到規(guī)定值。加入一定量的三偏磷酸鈉，滴加10%氫氧化鈉溶液保證pH維持在規(guī)定值附近。反應(yīng)完畢后用0.5 mol/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)到pH 5.0，噴霧干燥，得到粗樣。

1.2.1.2 樣品制備

依據(jù)統(tǒng)計學(xué)正交試驗設(shè)計，以三偏磷酸鈉用量、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、pH為考察因子，三偏磷酸鈉取2%，4%和6%，反應(yīng)時間取1.0，1.5和2.0 h，反應(yīng)溫度取45，50和50 ℃，取pH 9.8，10.0和10.2，用正交試驗表L9(34)進行試驗設(shè)計，共制備9個樣[8-11]。

1.2.2 間接法制備交聯(lián)改性麥芽糊精

1.2.2.1 交聯(lián)淀粉的制備

準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的玉米淀粉配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%的淀粉乳，加入三口燒瓶中，在設(shè)定好溫度的恒溫水浴鍋中加熱反應(yīng)，在保持不斷攪拌的條件下，用3%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH到適當(dāng)值，加入一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的三偏磷酸鈉，反應(yīng)到規(guī)定的時間。反應(yīng)過后用0.5 mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液調(diào)節(jié)pH 6.0～6.5，過濾水洗（水洗時用蒸餾水洗2～3次，用工業(yè)酒精洗1次）。水洗后的樣品放入50 ℃恒溫干燥箱中烘干過夜，粉碎、過篩（孔徑0.150 mm標(biāo)準(zhǔn)篩）、保存在聚乙烯密封袋備用[12-14]。

1.2.2.2 沉降積的測定

淀粉與交聯(lián)劑反應(yīng)后，其交聯(lián)度同溶脹度存在著線性關(guān)系，可通過測定沉降積來間接測定交聯(lián)度。沉降體積法：配制100 mL 1.0 g/dL淀粉乳（干基），在沸水浴中煮沸5 min，冷卻后，倒入100 mL量筒中，用水調(diào)至刻度，靜止24 h后測定沉淀體積。沉降體積越小，交聯(lián)度越大[15-16]。

1.2.2.3 交聯(lián)淀粉的酶解

將50 g緩沖液加入到500 mL三頸瓶中，在水浴鍋中攪拌加熱到一定溫度時加入酶的稀釋液，加入一定質(zhì)量的10%交聯(lián)淀粉漿并快速攪拌。反應(yīng)一段時間后，迅速用1 mol/L鹽酸調(diào)pH＜2.0進行滅酶。待冷卻到60 ℃時滅酶結(jié)束，用1 mol/L氫氧化鈉調(diào)至pH 7.0。冷卻到室溫，用蒸餾水定容至250 mL，測定DE值[17]。

1.2.3 吸濕性

將待測樣品在105 ℃下烘干至恒質(zhì)量，稱取1 g絕干樣品放于同樣大小的鋁盒蓋內(nèi)，鋪平，將鋁盒蓋放入裝有飽和鹽溶液（飽和溶液的相對濕度見表1）的干燥器中，將干燥器放入培養(yǎng)箱中，在恒定溫度（30 ℃）下吸濕到恒質(zhì)量[18]。按式（1）計算吸濕率。

表1 飽和溶液的相對濕度

2 結(jié)果與討論

2.1 直接法制備交聯(lián)麥芽糊精吸濕率的分析

圖1中的1～9樣品是以原麥芽糊精為原料制備的交聯(lián)麥芽糊精，10是原麥芽糊精。這9個樣品依照試驗的正交方法制備而成。所有樣品的DE均為18.26，在同一DE值水平，具有可比性。

圖1為直接法制備交聯(lián)麥芽糊精和原麥芽糊精的吸濕率。通過直接法交聯(lián)后的麥芽糊精，其吸濕率高于原麥芽糊精。這可能是由于以麥芽糊精為原料制備交聯(lián)麥芽糊精時，麥芽糊精分子間間距較大，難以發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，因此反應(yīng)后的體系仍是原麥芽糊精的體系，因此吸濕率不能得到改善。由于直接法制備的交聯(lián)麥芽糊精的吸濕率都有著不同程度增大，不能達(dá)到預(yù)期降低麥芽糊精吸濕性的目的，因此舍棄該方法制備交聯(lián)糊精。

2.2 間接法制備交聯(lián)麥芽糊精吸濕率的分析

圖2中的1～8樣品是酶解不同交聯(lián)度的交聯(lián)淀粉制備的交聯(lián)麥芽糊精，其沉降積分別為8.26，10.78，13.56，15.27，19.65，24.34，29.31和32.74 mL。9是直接酶解淀粉得到麥芽糊精。這9個樣品的DE值均在16左右，在同一DE值水平，具有可比性。

圖2為間接法制備交聯(lián)麥芽糊精和原麥芽糊精的吸濕率。通過間接法制備的交聯(lián)糊精，其吸濕率低于原麥芽糊精，并且吸濕性隨著沉降積增加呈現(xiàn)先減小后增加。這可能是由于以淀粉為原料制備交聯(lián)麥芽糊精時，淀粉是顆粒形狀，分子鏈間間距小，容易發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，于是吸濕率減小。由于間接法制備的交聯(lián)麥芽糊精的吸濕率有著不同程度的減小，能得到預(yù)期試驗的目的，因此選擇間接法制備交聯(lián)麥芽糊精。

圖1 直接法交聯(lián)麥芽糊精的吸濕率

圖2 間接法交聯(lián)麥芽糊精的吸濕率

3 結(jié)論

通過對交聯(lián)麥芽糊精制備工藝的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)直接法制備的交聯(lián)麥芽糊精吸濕率比原麥芽糊精大，而間接法制備的交聯(lián)麥芽糊精吸濕率低于原麥芽糊精；不同工藝方法會對交聯(lián)麥芽糊精的性質(zhì)造成影響。這可能是由于麥芽糊精分子間間距大難以發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，而淀粉由于其顆粒形狀，分子鏈間間距小容易發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)所致。但是對于反應(yīng)工藝對交聯(lián)麥芽糊精性質(zhì)影響的機理需要進一步研究，確定造成二者差別的原因。試驗為獲得低吸濕性的麥芽糊精、改善麥芽糊精易吸濕的特點，通過對2種工藝的研究，確定利用間接法制備交聯(lián)麥芽糊精。此外，由于直接法制備交聯(lián)麥芽糊精的過程中，麥芽糊精與三偏磷酸鈉均溶于水，難以分離。相對于直接法制備交聯(lián)麥芽糊精的工藝，間接法制備交聯(lián)麥芽糊精的過程中，淀粉不溶于水，三偏磷酸鈉容易與淀粉分離，因此生產(chǎn)成本更經(jīng)濟。