酶解、二次酸化制取可溶性淀粉

霍明臣，李雪晶

(四平市科學技術(shù)研究院，吉林 四平 136000)

本項目研制的可溶性淀粉，是現(xiàn)代醫(yī)藥行業(yè)不可缺少的藥用輔料之一。它是以玉米淀粉為主要原料，采用生物酶酶解二次酸化技術(shù)路線，經(jīng)生物酶酶解、酸化水解、離心分離、產(chǎn)物中和等工藝過程得產(chǎn)品。其研制技術(shù)手段、產(chǎn)品質(zhì)量指標、使用性能均處于國內(nèi)同類產(chǎn)品的領先水平。可溶性淀粉為白色或類白色粉末，系普通玉米淀粉改性而成。無毒無害、在熱水中溶解性好，化學性質(zhì)穩(wěn)定、還原性小、吸附力強、有較好的流動性，不吸潮。廣泛應用于無糖型顆粒劑、片劑、膠囊劑，作為藥物主成份的載體和藥物稀釋劑。

1 玉米可溶性淀粉的制備

1.1 制備原理

可溶性淀粉屬于酸化淀粉，是玉米淀粉在生物酶酶解酸性條件下水解的產(chǎn)物。生物酶酶解、酸水解縮短了淀粉分子鏈的長度，得到一種較易使用的降解淀粉。首先利用生物酶對淀粉進行均勻斷鏈，提高反應活性，分子均勻性，淀粉分子存在直鏈和支鏈，淀粉顆粒存在結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)，酸對淀粉顆粒的作用可分為兩個階段，最初迅速水解含有支鏈淀粉的非結(jié)晶區(qū)，接著緩慢地作用于結(jié)晶中的直鏈和支鏈。最后整合為所需要的分子結(jié)構(gòu)。

1.2 工藝操作過程

采用生物酶酶解二次酸化技術(shù)路線生產(chǎn)可溶性淀粉，是在40%玉米淀粉乳中加入α-淀粉酶，經(jīng)生物酶降解后，脫液。然后將斷鏈的玉米淀粉分散到水溶液中，經(jīng)二次酸變性，中和、脫液、動態(tài)干燥得成品。

工藝流程：①淀粉乳的配制：稱取一定量的淀粉，溶于一定量的水中，開動反應釜攪拌器，將其配成40%的淀粉乳。②變性劑的配制。在不銹鋼配制釜中，首先加入一定量的鹽酸，開啟攪拌，加入一定量水，配成濃度為3.96%的鹽酸溶液。③酶解：在不銹鋼反應釜中加入40%的淀粉乳，開啟攪拌，加入3%α-淀粉酶，升溫至50℃，20分鐘后停止反應，離心脫液。④酸化：在不銹鋼反應釜中，加入一定量水，開啟攪拌，加入酶解后的淀粉，然后加入變性劑進行第一次酸化，升溫至40℃，2h后，再加入變性劑進行第二次酸化，升溫至50℃，2h后，反應結(jié)束。⑤中和：加入10%液堿，之后再加入 10%碳酸鈉中和。⑥洗滌：在不銹鋼反應釜中加入水，攪拌30min后脫液，洗滌二次后，將洗滌好的物料用防爆離心機脫液。⑦干燥：將離心后的物料送至真空干燥器干燥，物料含水量至13%，停止干燥，出料。⑧粉碎：將干燥好的物料進行粉碎達80目，成品經(jīng)檢驗合格后包裝。

2 結(jié)果與討論

（1）反應時間與酶用量及水解率的關系如表1所示。

表1 淀粉酶水解淀粉方案（反應溫度50℃）

由表1可知，隨著酶用量增加或反應時間的延長，淀粉的水解率都有一定程度的增大。如果反應時間過短(如7號樣)或酶用量過少(如1號樣)，水解程度都比較低。更佳的反應條件是在較短的時間內(nèi)能提高淀粉水解程度，綜合考慮原料成本和能耗，反應30分、酶用量3%的條件下，能獲得合適水解率的淀粉產(chǎn)品。

（2）流度與反應完成時間、酸用量的關系。在反應時，經(jīng)常測定其流度的變化并對時間作圖，用外插法預測反應完成時間。在溫度50℃，酸濃度3.96%時，實驗結(jié)果如表2所示。

表2 50℃時酸量及反應時間對產(chǎn)品流度的影響

表3 反應時間與酸液濃度的關系（淀粉乳濃度40%）

當可溶性淀粉流度達到90Ml時，產(chǎn)品的還原性最小，能滿足用戶要求，從上表可以看出選擇最后兩組反應條件，但當酸用量為8%時，產(chǎn)品中和時變黃，所以，最佳反應條件選擇酸用量6.4%，反應時間4小時，流度達90ml。

（3）酸液濃度對反應的影響。反應溫度、催化劑用量一定時，酸液濃度對反應速度的影響很大，隨著酸液濃度的增加，反應速度加快，反應時間縮短，如表3所示。

催化劑用量6.4%，一次酸化溫度40℃，二次酸化溫度50℃。

從上圖實驗結(jié)果可以看出選擇6%時，反應時間大大縮短，但達到所需流度90ml時，產(chǎn)品中和時變黃。因此，酸液濃度應選擇3.96%，反應時間適中，流度達到90ML時，產(chǎn)品中和也不變黃 。

（4）中和反應過程中原料的選擇。通常制備可溶性淀粉都是用10%的碳酸鈉中和，我們在實際實驗過程中發(fā)現(xiàn)，用10%的碳酸鈉產(chǎn)生大量的泡漠，影響中和效果，之后我們經(jīng)過討論，先用10%的氫氧化鈉中和大量的鹽酸避免大量的泡漠產(chǎn)生，后用10%的碳酸鈉滴定終點，以免產(chǎn)品糊化，還能達到中和效果。

3 可溶性淀粉試驗結(jié)論

（1）生物酶酶解過程中，生物酶用量及酶解時間對水解率影響較大，在反應溫度50℃時，控制淀粉酶用量3%，反應時間30分，能獲得合適水解率的淀粉產(chǎn)品。

（2）酸化過程對產(chǎn)品的流度及穩(wěn)定性影響較大，在反應初期控制溫度，使之低溫酸化。提高反應均勻性。在反應后期提高溫度，以達到所需的流度，一般來說，反應初期控制溫度40℃，時間約為2h，在反應后期溫度應控制在50℃，即可收到較好的效果。

（3）干燥宜采用氣流真空干燥，真空度 0.060～08MPa,干燥溫度60℃左右，時間為5小時，成品水份可在10%以下。

（4）工藝條件。100kg淀粉，120kg水配成40%淀粉乳，3kgα-淀粉酶，反應后加入 20L31%的鹽酸溶液（將其配制成濃度3.96%的鹽酸溶液）、分兩次加入，每次200kg水洗滌2次。

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