淀粉深加工新技术的发展

2021-11-20李书华王振丽

新农业 2021年21期

李书华王振丽

摘要：淀粉及其深加工工业是国民经济中重要的产业之一，淀粉科学技术和应用近年来发展迅速，工业上由谷类和薯类淀粉农作物生产的淀粉又进一步深加工成新产品，种类多，用途广。就国内市场对淀粉深加工产品需求以及大力发展相关产业应注意的几个问题进行了探讨。

关键词：淀粉；深加工；新技术；发展

淀粉深加工产品可大致分为变性淀粉和转化产品两大类，前者仍为淀粉，但经过二次加工改变其某些性质，使更适于应用的要求，效果更好。转化产品用淀粉为原料生产的产品，

如通过水解反应生产的葡萄糖、果糖和其他糖品等；通过发酵、化学反应生产的醇、酮、有机酸、氨基酚、微生物多糖和其他化工产品等。

1 变性淀粉

由淀粉农作物玉米、小麦、马铃薯、木薯等不同原料生产的淀粉产品统称为原淀粉，其化学结构和性质基本上与原来存在于原料中时相同，生产工艺是采用物理方法将非淀粉组成分离开，基本上没引起淀粉发生结构和性质变化。不同品种的原淀粉加用原料名称进行区别，如玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉等，在性质方面存在些差别。例如，新的食品加工技术常使用高速搅拌和高温喷射，影响原淀粉糊的粘度降低，应用效果不好。但通过变性处理能提高淀粉糊抗高速搅拌所产生剪力和抗高温的稳定性，黏度不降低，仍能保证食品的质量。原淀粉糊的冷冻稳定性差，不适用于冷冻食品，冷冻又解冻的过程中，影响食品的胶体组织破坏，但通过变性处理能提高淀粉糊的冷冻稳定性，避免这种缺点。

淀粉的应用普遍是加热淀粉乳，应用所得淀粉糊，所以糊的性质，特别是糊的C度性质至关重要。变性处理主要是改变糊的性质，如糊化温度的高低、热黏度的高低和抗热与机械剪力稳定性、冷黏度的高低、凝沉性的強弱、形成凝胶性的难易和凝胶强度、冷冻稳定性、

胶黏性、成膜性和膜强度等。不同应用，对于这些性质的要求不同，但通过二次加工进行变性处理，能改变这些性质到适当的程度，符合应用的要求，获得最佳效果。变性淀粉技术已达到如此高的水平，对于任何应用都能生产出适用的产品，具有符合要求的优良性质，应用效果好。若是一次变性处理达不到要求，还可进行复合变性，即采用二次或二次以上化学反应处理，如氧化与交联、氧化与醚化等。

2 淀粉糖品

利用淀粉为原料的制糖工业有很久的历史，产品有葡萄糖和糖浆等，但因为甜度较低，不是重要的甜味料。近年来由于若干重大技术的突破，特别是淀粉的酶水解和葡萄糖转变成果糖的酶异构化技术，工业上采用生产含有果糖的果葡糖浆，甜度高，其他性质也好，已成为重要的甜味料，促进淀粉制糖在美国、日本等国家大发展。美国现在各种淀粉糖品的年产量已超过700万吨，糖浆是干基计，已成为该国最重要的糖品，远超过由甘蔗和甜菜生产的蔗糖，其产量分别约为300万吨。按人口平均计算，美国消用淀粉糖品量每人每年达约30公斤。

果糖是广泛存在于各种水果汁中的主要糖分，故得“果糖”之名，它的甜度高，为蔗糖的1.5倍，风味又好，为人们所喜爱。利用酶法液化、糖化淀粉乳得糖化液，葡萄糖含量达95%以上，精制后再经固定化异构酶柱，将其中一部分葡萄糖转变成果糖，得果糖含量42%的糖浆，葡萄糖含量53%，其余为少量低聚糖。精制后，浓缩到71%浓度，为无色透明、粘稠糖浆，甜度与蔗糖相若，风味更好，其他性质也好，应用于饮料、面包、糕点、罐头、乳制品中代替蔗糖或与蔗糖混合使用，深受欢迎。受异构化反应乎衡的限制，不能生产果糖含量更高产品。1981年美国建第一家结晶果糖厂，开始由果葡糖浆生产结晶果糖，经用色谱分离法得果糖含量97%糖浆，浓缩到70%浓度，结晶而得，年产量1万吨，这是淀粉制糖技术的一大进展。

果葡糖浆是年产量最大的一种淀粉糖品，另外还有结晶葡萄糖和淀粉糖浆，美国现年产量各约为50万吨和200万吨。淀粉糖浆是糖粉经不完全水解而得的产品，糖分组成为葡萄糖、麦芽糖、低聚糖和糊精，采用酸法、酸酶法、酶法或不同的酶法工艺，水解到不同程度，能变更这些糖分的组成比例，使其具有不同的甜度和其他性质，符合不同应用的要求，产品的种类多。

与蔗糖生产比较，淀粉糖生产具有若干优点。能用任何种淀粉农作物为原料，生产不受地区和季节限制，工厂全年开工，设备利用率高，规模又能很大。酶法工艺需要的设备较简单，建厂投资的费用省，生产条件温和，耗能低，自动化程度高，用人工少，生产成本低，产品种类多，具有不同甜度和其他性质，符合不同应用的要求。随着食品科学技术的发展，对于糖品性质的要求越来越高，不只是利用其甜味道，其他性质如溶解度、黏度、增稠性、胶黏性、渗透压力、冰点降低、化学稳定性、焦化性、发酵性、吸潮性、保潮性、结晶性等都至关重要，在有的应用中这些性质的一种或几种起到重要作用，比较甜度还重要。淀粉制糖的产品种类多，具有不同的这些性质，符合不同食品的应用，效果好，这是优点。

淀粉制糖技术虽已达到很高水平，进行中的基础理论和工艺技术的研究很多，特别是酶制剂和酶法工艺方面，这些工作的成果将会推进生产技术水平不断提高。例如，工业上新近采用脱枝酶与糖化酶合并糖化，促进糖化速度和提高糖化率；新型异构酶？ Sweetzyme？T每公斤的生产能力达约10吨，较先前的？Sweetzyme？ Q提高约5倍。美国最近研究成功声音振动新干燥技术，能将果葡糖浆于燥成粉末产品，工业上很快将要生产。果葡糖浆的干燥问题解决了，又是一个重大技术进展，将会促进应用的发展。

3 有机化工产品

微生物低聚糖环状糊精和多糖黄原胶及普鲁蓝等都是新发展的产品，用途多。环状糊精为6、7或8葡萄糖单位组成环状低聚糖，环外具有亲水性，环内具有疏水性，对于许多种物质具有包接作用，低浓度的黏度高，抗酸、碱、盐和热影响的稳定性高，并能抗生物酶降解，与其他化学物质的共容性好，为好的增稠剂、乳化剂和悬浮剂，在食品、医药、化工、石油等工业用途多。普鲁蓝为多聚麦芽三糖，能制成薄膜、纤维、塑料等，具有优良性质。

普通淀粉是由链淀粉和支淀粉两种高分子多糖组成，有几种方法能分离开来。20世纪60年代工业上曾有链淀粉生产，为直链高分子，能制成薄膜、纤维、塑料，可能用途多，但因价格高，未能发展。美国培育成功高链玉米品种，其中链淀粉含量高达约70%，已大量种植，并加工成高链玉米淀粉，这是很大优点。乙烯或氯乙烯薄膜不能被霉菌降解，需要人工取出，费工，又难处理，只能烧掉，又会导致空气污染，这是一个长期未能解决的问题。淀粉填加量约为40%，能使薄膜具有适当的霉菌降解速度，又能降低成本。

聚醚的制备是用环氧丙烷与多元醇起反应而得，来自淀粉的甲基萄葡糖甙和山梨醇，以及蔗糖早已应用。一种新发展的多元醇为乙二醇葡萄糖甙是淀粉直接与乙二醇起反应而得，工艺简单，成本便宜，性质好。一种利用乙二醇葡萄糖甙制备热固塑料方法，先用聚醚与二异氰酸酯起反应生成预聚体，再与淀粉混合热压，所得产品具有高强度，能代替钢材制作机械部件或代替木材作为工程材料。淀粉起了填充作用，也起了交联作用，增加强度和抗磨损性。因为加入大量价格便宜的淀粉，聚醚也是来自淀粉，成本便宜。