專(zhuān)利名稱(chēng)：超高頻電磁波提取馬鈴薯淀粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于淀粉生產(chǎn)技術(shù)。
背景技術(shù)：
馬鈴薯(學(xué)名Solanum tuberosum,英文Potato)又名土豆、洋芋、洋山芋、山藥蛋等。馬鈴薯是世界上僅次于小麥、水稻和玉米的第四種主要作物，也是除小麥、玉米之外的第三大淀粉原料，是一種營(yíng)養(yǎng)成分較全面的食物資源。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，發(fā)展中國(guó)家的馬鈴薯產(chǎn)區(qū)面積增長(zhǎng)就已經(jīng)超過(guò)了其他糧食作物，為維護(hù)全球性糧食安全帶來(lái)了巨大希望。中國(guó)馬鈴薯種植面積和總產(chǎn)量均居世界首位，種植面積超過(guò)I億畝，單產(chǎn)突破1200公斤，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的20%。與其他作物相比，馬鈴薯集糧、菜、飼、工業(yè)原料兼用于一身，是新世紀(jì)最有發(fā)展前景的高產(chǎn)經(jīng)濟(jì)作物之一，馬鈴薯的種薯及各種加工產(chǎn)品已成為全球經(jīng)濟(jì)貿(mào)易中的重要組成部分。目前世界農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)上，馬鈴薯的銷(xiāo)售量與谷物不相上下，居第·三位。馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)豐富，鮮馬鈴薯塊莖含20%左右的碳水化合物，2%左右的蛋白質(zhì)及1%左右的無(wú)機(jī)鹽及豐富的維生素C(40mg/100g)。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為其和胃健脾、解毒消腫、美容護(hù)膚、延緩衰老。馬鈴薯淀粉品質(zhì)優(yōu)良，廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)及化工業(yè)等。目前，我國(guó)馬鈴薯淀粉工業(yè)技術(shù)水平相對(duì)落后，淀粉得率低，產(chǎn)品品質(zhì)差、耗水量大、產(chǎn)生大量工藝廢水、環(huán)境污染嚴(yán)重等，極大地制約著馬鈴薯淀粉工業(yè)快速良性發(fā)展。近年來(lái)，隨著水資源匱乏和水污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重與需水量迅猛增加的矛盾越來(lái)越突出。馬鈴薯中含有多酚氧化酶(PPO)，鮮切過(guò)程中內(nèi)源性多酚類(lèi)底物及酚類(lèi)衍生物在酶的催化作用下多酚類(lèi)物質(zhì)氧化成鄰醌，醌是氧化反應(yīng)的第一個(gè)產(chǎn)物它既不能被還原為酚也不能有效的去除，醌類(lèi)物質(zhì)再進(jìn)一步氧化聚合成黑色素，嚴(yán)重影響馬鈴薯制品的感官品質(zhì)和商品價(jià)值。PPO催化的酶促褐變反應(yīng)分兩步進(jìn)行單酚羥化為二酚，然后二酚氧化為二醌。酚類(lèi)物質(zhì)分布于植物液泡中，PPO則位于質(zhì)體中，PPO與底物不能相互接觸。而馬鈴薯破碎過(guò)程中，破壞膜系統(tǒng)，打破了酚類(lèi)與酶類(lèi)的區(qū)域化分布，酶與PPO接觸，使酚類(lèi)物質(zhì)氧化成醌，進(jìn)行一系列的脫水、聚合反應(yīng)，最后形成黑褐色物質(zhì)。馬鈴薯傳統(tǒng)抗褐變的方法主要包括物理法和化學(xué)法。物理法如燙漂、蒸汽處理及驅(qū)逐或隔絕氧等?；瘜W(xué)法主要局限于抗氧化劑與酸性物質(zhì)的添加，如抗壞血酸、檸檬酸、亞硫酸鹽等控制馬鈴薯產(chǎn)品的褐變。由于亞硫化物食品安全問(wèn)題，目前對(duì)亞硫酸鹽類(lèi)酶抑制劑在食品工業(yè)應(yīng)用受到限制。目前國(guó)內(nèi)外馬鈴薯淀粉生產(chǎn)方法主要為水提取沉淀法，工藝流程為馬鈴薯一清洗、去皮一破碎(粒度80目)一常溫水浸潰(料水比1: 4-6，時(shí)間l-2h，添加二巰基丙醇、亞硫酸鈉、半胱氨酸、檸檬酸等化學(xué)護(hù)色劑)一篩分與分離一洗滌精制一脫水干燥一馬鈴薯淀粉。淀粉提取率為80%左右，每噸馬鈴薯淀粉約耗水15-20噸，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生大量廢水，污染環(huán)境，必須經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理才能排放。酶是生物活細(xì)胞中存在的具有催化功能的蛋白質(zhì)，它與其它蛋白質(zhì)一樣，也有等電點(diǎn)和蛋白質(zhì)變性作用。蛋白質(zhì)不可逆性變性導(dǎo)致酶鈍化失活，熱處理方法是最有效的蛋白質(zhì)變性方法，但常規(guī)加熱法使酶失活的時(shí)間較長(zhǎng)，熱處理使酶變性的同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致質(zhì)地軟化、淀粉糊化，使馬鈴薯淀粉提取率大幅度下降，甚至無(wú)法進(jìn)行淀粉提取。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種超高頻電磁波提取馬鈴薯淀粉的方法，以解決目前制備馬鈴薯淀粉過(guò)程中使用護(hù)色劑，導(dǎo)致產(chǎn)物有化學(xué)試劑殘留的問(wèn)題。本發(fā)明采取的技術(shù)方案包括下列步驟
(一).馬鈴薯前處理
馬鈴薯挑選剔除腐敗、霉?fàn)€的變質(zhì)部分，清洗去皮，破碎物粒度為40-60目，密閉、隔絕空氣保存?zhèn)溆茫? (二).馬鈴薯淀粉提取與精制
將上述處理好的馬鈴薯加水，調(diào)成料水比1: (l_2)g/ml的懸浮液，置于超高頻電磁波振蕩環(huán)境中提取馬鈴薯淀粉，電磁波頻率為2450±50MHz，功率300w-1500w/kg馬鈴薯，電磁波振動(dòng)間歇時(shí)間20-30s，電磁波振動(dòng)處理時(shí)間3-6min，物料溫度35_45°C ;過(guò)80-100目篩分離除渣，殘?jiān)尤?-2倍水洗滌2-3次，過(guò)80-100目篩分離除渣，合并濾液；離心沉降8-10min,轉(zhuǎn)速3000_4000r/min，取沉淀物為濕淀粉，干燥。頻率為2450 ± 50MHz的超高頻電磁波也稱(chēng)為微波。超高頻電磁波作用于植物體系時(shí)即存在電磁場(chǎng)，也存在溫度場(chǎng)，能大大加強(qiáng)被處理物料中蛋白質(zhì)的變性作用，尤其偶極子在電磁場(chǎng)中的高頻振蕩作用，刺破植物細(xì)胞壁，具有極強(qiáng)的細(xì)胞破壁效果，可在較低溫度下使酶結(jié)構(gòu)及成分發(fā)生不可逆變化、鈍化，失去催化活性。另外在超高頻電磁波振蕩作用下，可以促進(jìn)植物成分由胞內(nèi)向胞外析出，完成胞內(nèi)成分的提取和萃取，高頻電磁波振蕩提取法成為近幾年國(guó)內(nèi)外用于植物有效成分提取的一種新技術(shù)，該法在提取時(shí)電磁波可瞬間穿透物料，加熱升溫是由內(nèi)向外進(jìn)行，并且在破壞細(xì)胞破壁的同時(shí)進(jìn)行萃取，與傳統(tǒng)熱水萃取相比，目的物提取率及純度均較高，而且提取時(shí)間短，可有效保護(hù)食品物料中的功能成分，因而超高頻電磁波提取兼有殺菌、滅酶作用，鈍化氧化酶，較好地保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。本發(fā)明采用超高頻電磁波振蕩處理提取馬鈴薯淀粉方法，提取過(guò)程中鈍化導(dǎo)致褐變的酶類(lèi)，避免使用任何護(hù)色劑，產(chǎn)物無(wú)化學(xué)試劑殘留，本發(fā)明方法與傳統(tǒng)水提法相比具有高效，節(jié)水、省時(shí)、無(wú)污染，無(wú)化學(xué)試劑殘留、降低粉碎能耗等優(yōu)點(diǎn)，并可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)。萃取物及萃余物都最大限度保留了馬鈴薯天然活性成分，再利用價(jià)值高，排放水無(wú)污染物，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯高值化、資源化及環(huán)境友好化利用。本發(fā)明獲得的產(chǎn)品，即可作為食品加工輔料、食品添加劑或保健食品及藥品的填充助劑使用，也可用于化工原料。


圖1是采用本發(fā)明方法提取的馬鈴薯淀粉的掃描電鏡圖2是采用傳統(tǒng)水提沉淀法提取的馬鈴薯淀粉的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一.馬鈴薯前處理
馬鈴薯挑選剔除腐敗、霉?fàn)€的變質(zhì)部分，清洗去皮，破碎物粒度為60目，密閉、隔絕空氣保存?zhèn)溆茫?br> 二.馬鈴薯淀粉提取與精制
將上述處理好的馬鈴薯加水，調(diào)成料水比1:1 g/ml的懸浮液，置于超高頻電磁波振蕩環(huán)境中提取馬鈴薯淀粉，電磁波頻率為2450±50MHz，功率300w/kg馬鈴薯，電磁波振動(dòng)間歇時(shí)間20-30S，電磁波振動(dòng)處理時(shí)間6min，物料溫度35°C ;過(guò)80目篩分離除渣，殘?jiān)尤隝倍水洗滌3次，過(guò)80目篩分離除渣，合并濾液；離心沉降lOmin，轉(zhuǎn)速3000r/min，取沉淀物為濕淀粉，干燥處理得到含水量15%以下的馬鈴薯淀粉。 實(shí)施例2
一·馬鈴薯前處理
馬鈴薯挑選剔除腐敗、霉?fàn)€變質(zhì)部分，清洗去皮，破碎物粒度為60目，密閉、隔絕空氣保存?zhèn)溆茫?br> 二.馬鈴薯淀粉提取與精制
將上述處理好的馬鈴薯加水，調(diào)成料水比1:1 g/ml的懸浮液，置于超高頻電磁波振蕩環(huán)境中提取馬鈴薯淀粉，電磁波頻率為2450±50MHz，功率500w/kg馬鈴薯，電磁波振動(dòng)間歇時(shí)間20-30S，電磁波振動(dòng)處理時(shí)間4min，物料溫度40°C ;過(guò)80目篩分離除渣，殘?jiān)尤隝倍水洗滌2次，過(guò)80目篩分離除渣，合并濾液；離心沉降9min，轉(zhuǎn)速3500r/min，取沉淀物為濕淀粉，干燥處理得到含水量15%以下的馬鈴薯淀粉。實(shí)施例3
一·馬鈴薯前處理
馬鈴薯挑選剔除腐敗、霉?fàn)€變質(zhì)部分，清洗去皮，破碎物粒度為40目，密閉、隔絕空氣保存?zhèn)溆茫?br> 二.馬鈴薯淀粉提取與精制
將上述處理好的馬鈴薯加水，調(diào)成料水比1:1. 5g/ml的懸浮液，置于超高頻電磁波振蕩環(huán)境中提取馬鈴薯淀粉，電磁波頻率為2450±50MHz，功率llOOw/kg馬鈴薯，電磁波振動(dòng)間歇時(shí)間20-30S，電磁波振動(dòng)處理時(shí)間3min，物料溫度45°C ;過(guò)100目篩分離除渣，殘?jiān)尤?. 5倍水洗滌2次，過(guò)100目篩分離除渣，合并濾液；離心沉降9min，轉(zhuǎn)速3500r/min，取沉淀物為濕淀粉，干燥處理得到含水量15%以下的馬鈴薯淀粉。實(shí)施例4
一·馬鈴薯前處理 同實(shí)施例2。二.馬鈴薯淀粉提取與精制
將上述處理好的馬鈴薯加水，調(diào)成料水比1: 2 g/ml的懸浮液，置于超高頻電磁波振蕩環(huán)境中提取馬鈴薯淀粉，電磁波頻率為2450±50MHz，功率1500w/kg馬鈴薯，電磁波振動(dòng)間歇時(shí)間20-30S，電磁波振動(dòng)處理時(shí)間6min，物料溫度45°C ;過(guò)100目篩分離除渣，殘?jiān)尤?倍水洗滌2次，過(guò)100目篩分離除渣，合并濾液；離心沉降8min，轉(zhuǎn)速4000r/min，取沉淀物為濕淀粉，干燥處理得到含水量15%以下的馬鈴薯淀粉。實(shí)施例5一.馬鈴薯前處理 同實(shí)施例3。二.馬鈴薯淀粉提取與精制
將上述處理好的馬鈴薯加水，調(diào)成料水比1:1 g/ml的懸浮液，置于超高頻電磁波振蕩環(huán)境中提取馬鈴薯淀粉，電磁波頻率為2450±50MHz，功率llOOw/kg馬鈴薯，電磁波振動(dòng)間歇時(shí)間20-30S，電磁波振動(dòng)處理時(shí)間4min，物料溫度40°C ;過(guò)80目篩分離除渣，殘?jiān)尤?倍水洗漆2次,過(guò)80目篩分離除洛,合并濾液；離心沉降8min,轉(zhuǎn)速3500r/min,取沉淀 物為濕淀粉，干燥處理得到含水量15%以下的馬鈴薯淀粉。實(shí)施例6。一.馬鈴薯前處理 同實(shí)施例1。二.馬鈴薯淀粉提取與精制
將上述處理好的馬鈴薯加水，調(diào)成料水比1:1. 8g/ml的懸浮液，置于超高頻電磁波振蕩環(huán)境中提取馬鈴薯淀粉，電磁波頻率為2450±50MHz，功率1300w/kg馬鈴薯，電磁波振動(dòng)間歇時(shí)間20-30S，電磁波振動(dòng)處理時(shí)間4min，物料溫度40°C ;過(guò)100目篩分離除渣，殘?jiān)尤隝倍水洗滌3次，過(guò)100目篩分離除渣，合并濾液；離心沉降8min，轉(zhuǎn)速4000r/min，取沉淀物為濕淀粉，干燥處理得到含水量15%以下的馬鈴薯淀粉。利用掃描電子顯微鏡觀察淀粉顆粒的形貌及大小。從放大400倍電鏡圖可以看出，圖1超高頻電磁波提取的馬鈴薯淀粉顆粒大的呈橢圓形，小的呈圓形，大小較均勻，粒徑范圍為14 83μπι，平均粒徑為23. Ιμπι。超高頻電磁波使淀粉降解，分子量降低，導(dǎo)致平均粒徑減小，水溶性提高。超高頻電磁波提取的馬鈴薯淀粉直鏈淀粉含量為35%，支鏈淀粉含量為62%。圖2傳統(tǒng)水提沉淀法馬鈴薯淀粉顆粒大的呈不規(guī)則的牡蠣殼狀，小的呈圓形，大小不均勻，粒徑范圍為 Γ83μπι，平均粒徑為31. 7μπι。超高頻電磁波提取的馬鈴薯淀粉提取率94%，比傳統(tǒng)提取方法高出7%。而傳統(tǒng)提取方法直鏈淀粉含量為25 %，支鏈淀粉含量為72%。超高頻電磁波提取的馬鈴薯淀粉潔白有光澤，峰值粘度為1332BU，溶解度、膨潤(rùn)力、透明度、凝沉性適當(dāng)，蛋白質(zhì)為O. 13%，灰分為O. 25%，符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
權(quán)利要求
1.一種超高頻電磁波提取馬鈴薯淀粉的方法，其特征在于包括下列步驟(一).馬鈴薯前處理馬鈴薯挑選剔除腐敗、霉?fàn)€等變質(zhì)部分，清洗去皮，破碎物粒度為40-60目，密閉、隔絕空氣，保存?zhèn)溆茫?二)·馬鈴薯淀粉提取與精制將上述處理好的馬鈴薯加水，調(diào)成料水比1: (l_2)g/ml的懸浮液，置于超高頻電磁波振蕩環(huán)境中提取馬鈴薯淀粉，電磁波頻率為2450±50MHz，功率300w-1500w/kg馬鈴薯，電磁波振動(dòng)間歇時(shí)間20-30s，電磁波振動(dòng)處理時(shí)間3-6min，物料溫度35_45°C ;過(guò)80-100目篩分離除渣，殘?jiān)尤?-2倍水洗滌2-3次，過(guò)80-100目篩分離除渣，合并濾液；離心沉降 8-10min,轉(zhuǎn)速3000_4000r/min，取沉淀物為濕淀粉，干燥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超高頻電磁波提取馬鈴薯淀粉的方法，屬于淀粉生產(chǎn)技術(shù)。將新鮮馬鈴薯清洗、去皮、粉碎處理后，調(diào)成一定料水比的懸浮液，置于超高頻電磁波振蕩環(huán)境中提取馬鈴薯淀粉。在超高頻電場(chǎng)中，調(diào)整鮮馬鈴薯具有適當(dāng)?shù)牧６取⒓铀?、處理溫度及處理時(shí)間進(jìn)行馬鈴薯淀粉的萃取，經(jīng)分離、洗滌、精制獲得高純度馬鈴薯淀粉。本發(fā)明萃取物及萃余物都無(wú)有機(jī)溶劑殘留，提高原料的綜合利用價(jià)值，無(wú)廢渣、廢汽及有害物質(zhì)產(chǎn)生；節(jié)約資源，且對(duì)環(huán)境友好。
文檔編號(hào)C08B30/04GK102993317SQ201210576969
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者劉婷婷, 王大為, 張艷榮 申請(qǐng)人:吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)