低吸湿性交联麦芽糊精的制备方法

李芬芬，张本山

1.汉江师范学院（十堰 442000）；2.华南理工大学轻工与食品学院（广州 510640）

麦芽糊精是一种混合物，主要成分为糊精，并含有多聚糖、四糖或四糖以上的低聚糖，还含少量的麦芽糖和葡萄糖[1]。麦芽糊精具有较强的吸湿性，其吸湿性受麦芽糊精中低分子糖的类型和含量影响[2]，葡萄糖、麦芽二糖、麦芽三糖、麦芽四糖等在无定形态具有较强的吸湿性。在同一相对湿度下，DE值越高，麦芽糊精中的低分子糖分含量越高，吸湿性越强。吸湿性会严重影响粉末产品的性能及货架期，因此，要求应用到该类产品中麦芽糊精吸湿性要小[3-4]。然而，麦芽糊精较强的吸湿性明显限制其应用。因此，对麦芽糊精进行化学改性很有必要。

国内外对麦芽糊精的改性研究并不多。1994年孙晓云等[5]报导麦芽糊精的羧甲基化学改性，经过扫描电镜观察其形态结构与未变性前存在明显差别，羧甲基化后改变麦芽糊精流动性差的缺点。2001年Lumdubwong等[6]用三偏磷酸钠制备交联麦芽糊精，改善麦芽糊精的溶解性和黏度。Wang等[7]采用化学改性的方法制备抗性糊精，研究发现该类产品不仅具有膳食纤维的生理功能，还改善麦芽糊精的吸湿性和乳化活性。试验分别采用直接法和间接法对麦芽糊精进行交联改性，并对改性后麦芽糊精的吸湿性进行比较，期望通过交联改性来降低原麦芽糊精的吸湿性，扩大其应用范围，为改性麦芽糊精在工业中应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试剂与设备

玉米淀粉（食品级，长春黄龙食品工业有限公司）；耐高温α-淀粉酶（酶活力8 177 U/mL）；其他试剂均为分析纯。

XMT-DA型超级恒温水浴锅（北京市永兴明医疗器械厂）；JB90-D型强力搅拌器（上海标本模型厂）；SHZ-D（Ⅲ）型循环式多用真空泵（巩义市予华仪器有限责任公司）；CS101-AB型电热鼓风干燥箱（重庆实验设备厂）；JJ2000B电子天平（梅特勒（上海）有限责任公司）；JB-2型恒温磁力搅拌器（上海雷磁新径仪器有限公司）；Delta 320pH计（丹麦梅特勒公司）；YC-015实验型喷雾干燥机（上海雅程仪器）。

1.2 试验方法

1.2.1 直接法制备交联改性麦芽糊精

1.2.1.1 制备方法

准确称取一定质量的麦芽糊精配制成质量分数50%的麦芽糊精溶液，加入三口反应烧瓶中充分搅拌30 min，使麦芽糊精溶液均匀。搅匀后移入超级恒温水浴锅中，将物料升温至反应温度。用10%氢氧化钠溶液调节pH到规定值。加入一定量的三偏磷酸钠，滴加10%氢氧化钠溶液保证pH维持在规定值附近。反应完毕后用0.5 mol/L盐酸溶液调节到pH 5.0，喷雾干燥，得到粗样。

1.2.1.2 样品制备

依据统计学正交试验设计，以三偏磷酸钠用量、反应时间、反应温度、pH为考察因子，三偏磷酸钠取2%，4%和6%，反应时间取1.0，1.5和2.0 h，反应温度取45，50和50 ℃，取pH 9.8，10.0和10.2，用正交试验表L9(34)进行试验设计，共制备9个样[8-11]。

1.2.2 间接法制备交联改性麦芽糊精

1.2.2.1 交联淀粉的制备

准确称取一定质量的玉米淀粉配制成质量分数40%的淀粉乳，加入三口烧瓶中，在设定好温度的恒温水浴锅中加热反应，在保持不断搅拌的条件下，用3%氢氧化钠溶液调节pH到适当值，加入一定质量分数的三偏磷酸钠，反应到规定的时间。反应过后用0.5 mol/L盐酸标准溶液调节pH 6.0～6.5，过滤水洗（水洗时用蒸馏水洗2～3次，用工业酒精洗1次）。水洗后的样品放入50 ℃恒温干燥箱中烘干过夜，粉碎、过筛（孔径0.150 mm标准筛）、保存在聚乙烯密封袋备用[12-14]。

1.2.2.2 沉降积的测定

淀粉与交联剂反应后，其交联度同溶胀度存在着线性关系，可通过测定沉降积来间接测定交联度。沉降体积法：配制100 mL 1.0 g/dL淀粉乳（干基），在沸水浴中煮沸5 min，冷却后，倒入100 mL量筒中，用水调至刻度，静止24 h后测定沉淀体积。沉降体积越小，交联度越大[15-16]。

1.2.2.3 交联淀粉的酶解

将50 g缓冲液加入到500 mL三颈瓶中，在水浴锅中搅拌加热到一定温度时加入酶的稀释液，加入一定质量的10%交联淀粉浆并快速搅拌。反应一段时间后，迅速用1 mol/L盐酸调pH＜2.0进行灭酶。待冷却到60 ℃时灭酶结束，用1 mol/L氢氧化钠调至pH 7.0。冷却到室温，用蒸馏水定容至250 mL，测定DE值[17]。

1.2.3 吸湿性

将待测样品在105 ℃下烘干至恒质量，称取1 g绝干样品放于同样大小的铝盒盖内，铺平，将铝盒盖放入装有饱和盐溶液（饱和溶液的相对湿度见表1）的干燥器中，将干燥器放入培养箱中，在恒定温度（30 ℃）下吸湿到恒质量[18]。按式（1）计算吸湿率。

表1 饱和溶液的相对湿度

2 结果与讨论

2.1 直接法制备交联麦芽糊精吸湿率的分析

图1中的1～9样品是以原麦芽糊精为原料制备的交联麦芽糊精，10是原麦芽糊精。这9个样品依照试验的正交方法制备而成。所有样品的DE均为18.26，在同一DE值水平，具有可比性。

图1为直接法制备交联麦芽糊精和原麦芽糊精的吸湿率。通过直接法交联后的麦芽糊精，其吸湿率高于原麦芽糊精。这可能是由于以麦芽糊精为原料制备交联麦芽糊精时，麦芽糊精分子间间距较大，难以发生交联反应，因此反应后的体系仍是原麦芽糊精的体系，因此吸湿率不能得到改善。由于直接法制备的交联麦芽糊精的吸湿率都有着不同程度增大，不能达到预期降低麦芽糊精吸湿性的目的，因此舍弃该方法制备交联糊精。

2.2 间接法制备交联麦芽糊精吸湿率的分析

图2中的1～8样品是酶解不同交联度的交联淀粉制备的交联麦芽糊精，其沉降积分别为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麦芽糊精。这9个样品的DE值均在16左右，在同一DE值水平，具有可比性。

图2为间接法制备交联麦芽糊精和原麦芽糊精的吸湿率。通过间接法制备的交联糊精，其吸湿率低于原麦芽糊精，并且吸湿性随着沉降积增加呈现先减小后增加。这可能是由于以淀粉为原料制备交联麦芽糊精时，淀粉是颗粒形状，分子链间间距小，容易发生交联反应，于是吸湿率减小。由于间接法制备的交联麦芽糊精的吸湿率有着不同程度的减小，能得到预期试验的目的，因此选择间接法制备交联麦芽糊精。

图1 直接法交联麦芽糊精的吸湿率

图2 间接法交联麦芽糊精的吸湿率

3 结论

通过对交联麦芽糊精制备工艺的研究，结果发现直接法制备的交联麦芽糊精吸湿率比原麦芽糊精大，而间接法制备的交联麦芽糊精吸湿率低于原麦芽糊精；不同工艺方法会对交联麦芽糊精的性质造成影响。这可能是由于麦芽糊精分子间间距大难以发生交联反应，而淀粉由于其颗粒形状，分子链间间距小容易发生交联反应所致。但是对于反应工艺对交联麦芽糊精性质影响的机理需要进一步研究，确定造成二者差别的原因。试验为获得低吸湿性的麦芽糊精、改善麦芽糊精易吸湿的特点，通过对2种工艺的研究，确定利用间接法制备交联麦芽糊精。此外，由于直接法制备交联麦芽糊精的过程中，麦芽糊精与三偏磷酸钠均溶于水，难以分离。相对于直接法制备交联麦芽糊精的工艺，间接法制备交联麦芽糊精的过程中，淀粉不溶于水，三偏磷酸钠容易与淀粉分离，因此生产成本更经济。