一种从腰果仁中获得高直链淀粉的方法

1.本发明属于食品领域，具体涉及一种腰果仁中淀粉的提取方法。


背景技术：

2.淀粉的提取方法主要有碱浸法、表面活性剂法及酶法。其中酶法提取淀粉，可提高淀粉的纯度，使其蛋白质含量降低，但蛋白酶的市场价格较昂贵，不适合淀粉的大规模工业化生产；表面活性剂法提取淀粉的过程中，会使用大量试剂，从而提高了生产成本，表面活性剂法会使淀粉的提取率和品质都偏低，并且活性剂的清洗工作会对环境造成污染；碱浸法提取的淀粉的品质和纯度都较高，虽然淀粉的提取率比酶法稍低，但提取成本低廉，提取后的废液可用于中和酸性土壤并且不会对环境造成污染，适合淀粉的大规模工业化生产。
3.腰果仁经榨油后剩余的饼粕，可开发淀粉系列产品。目前对腰果仁淀粉研究及利用较少。深入研究腰果仁淀粉的加工品质，有助于了解腰果仁在加工、使用及储存过程中的结构特征，为解决腰果仁淀粉的深加工产品的老化问题提供理论依据，通过研究腰果仁淀粉的降血糖作用，明确腰果仁的营养保健功效，将有力的提升腰果仁的产业价值，为腰果仁产品精深加工工艺及综合利用提供有价值的参考。


技术实现要素：

4.针对目前腰果综合利用开发及精深加工比较少的问题，本发明提供一种腰果仁淀粉的提取方法，提取率高，淀粉品质高，工艺简单，适合规模化生产。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
6.一种腰果仁中淀粉的提取方法，包括以下步骤：（1）将腰果仁脱脂后粉碎，获得脱脂腰果仁粉；（2）将步骤（1）获得的物料脱脂腰果仁粉进行水提，获得淀粉浆；（3）将步骤（2）的淀粉浆纯化、干燥后得高直链淀粉。
7.步骤（1）中，所述粉碎目数要求不低于100目。
8.步骤（2）中，所述水提条件为水与物料的体积质量比分别（25-45）:1ml/g，ph为8.5-10.5，提取温度30-50℃，提取时间为1-3h。
9.优选的，步骤（2）中，所述水提条件为水与物料的体积质量比分别35:1ml/g，ph为10，提取温度为45℃，提取时间为2h。
10.步骤（3）中，所述纯化步骤为：将淀粉按1:20的比例移入正丁醇-水（1:8v/v）混合溶液中，在100℃水浴中加热搅拌10min使其溶解至透明，冷至室温后，置于４℃环境中静置24h，离心（4500r/min，20min）后得沉淀物，重复前述操作2次，将沉淀物再用无水乙醇洗涤3次。
11.本发明具有以下优点：本发明的提取方法操作简单，提取率高，淀粉品质高，适合规模化生产；获得的腰果仁淀粉中直链淀粉含量达到65%以上，有利于作为直链淀粉原料，进行功能性食品的研
发。本发明解决了腰果仁饼粕利用价值低的问题，为腰果仁产品精深加工工艺及综合利用提供有价值的参考。
附图说明
12.图1是提取液ph对腰果仁淀粉提取效果的影响；图2是提取温度对腰果仁淀粉提取效果的影响；图3是提取时间对腰果仁淀粉提取效果的影响；图4是液固比对腰果仁淀粉提取效果的影响；图5是提取液ph、提取温度、提取时间、液固比的响应面图及相应等高线图，其中1为温度-ph，2位时间-ph，3为液固比-ph，4为时间-温度，5为液固比-温度，6为液固比-时间；图6是直链淀粉和支链淀粉吸收曲线扫描图；图7是四种淀粉在不同温度的溶解度；图8是四种淀粉在不同温度的膨胀度。
具体实施方式
13.下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明，但本发明不受下述实施例的限制。
14.实施例1腰果仁淀粉的提取1.腰果仁脱脂取腰果仁进行去油脂处理，按比例1:20加入6号抽提溶剂进行脱脂处理4h，重复2-3遍，干燥后粉碎，目数为100目，得脱脂腰果仁粉，细度为100目，脂肪含量小于5%。
15.2.腰果仁淀粉的提取（1）ph值对淀粉提取量的影响i.将步骤1获得的5g脱脂腰果仁粉按如下条件进行水提：液固比例为35:1(水与物料体积质量比ml:g)，提取温度45℃，提取时间为2h，分别用naoh调节将水的ph调节为8.5、9、9.5、10、10.5，获得淀粉浆。
16.ii.将步骤i的淀粉浆用ph=7的水进行2-4次水洗，水洗后的淀粉浆进行冷冻干燥处理，即得腰果仁淀粉。
17.测定淀粉提取率：淀粉提取率（%）=（提取的腰果仁淀粉质量/脱脂腰果仁粉质量）
×
100%；结果如图1所示，随着提取液ph的升高，淀粉提取量也随之增加，当提取液ph＞9.5时，淀粉提取量急剧降低，这可能是由于淀粉在碱性环境下可能遭受破坏，导致淀粉提取量降低。
18.（2）提取温度对淀粉提取量的影响参考（1）ph值对淀粉提取量的影响中的步骤，不同在于步骤i中ph值为10，提取温度分别设置为30℃、35℃、40℃、45℃、50℃。
19.结果如图2所示，随着提取温度的升高，淀粉提取量不断增大，当提取温度达到40℃时达到最大提取量，此时淀粉的提取量是2.37g。随着温度的升高淀粉提取量降低，原因可能是适当的提取温度有利于淀粉的提取，但温度过高会使淀粉糊化，淀粉吸水膨胀，氢键
结构被破坏，从而降低了淀粉的提取量。
20.（3）提取时间对淀粉提取量的影响参考（1）ph值对淀粉提取量的影响中的步骤，不同在于将步骤i中ph值为10，提取时间分别设置为1h、1.5h、2h、2.5h、3h。
21.结果如图3所示，最佳的提取时间为2h，此时淀粉的提取量是2.17g。提取时间过短，腰果仁中淀粉得不到充分的溶解，所得淀粉提取量较低；随着提取时间的加大，淀粉的提取量逐步降低，可能是由于淀粉颗粒长时间浸泡而导致其结构松散，难以沉淀。
22.（4）液固比对淀粉提取量的影响参考（1）ph值对淀粉提取量的影响中的步骤，不同在于将步骤i中ph值为10，物料与水的比例为25:1、30:1、35:1、40:1、45:1（ml:g）。
23.结果如图4所示，当液固比逐渐增加时，淀粉提取量随液体量的增加而增大；当液固比为35:1时腰果仁淀粉的提取量达到最高，为1.96g，当液固比继续增加时，腰果仁淀粉提取量随液体量的增加而减小。由于液体量增大到一定程度时，会导致淀粉的颗粒结构变得疏松，不利于沉淀，从而降低了腰果仁淀粉的提取量。
24.（5）响应面试验设计a.回归模型方程的建立及回归方程系数的显著性检验选取提取液ph值、提取温度、提取时间和液固比4个因素作为自变量，进行中心组合试验设计，运用design-expert8软件对多组试验得出的数据进行处理，采用box-behnken设计响应曲面试验。最终得到优化的试验工艺参数，响应面设计因素水平的确定见表1、表2。
25.表1腰果仁淀粉提取试验响应面设计表表2box-benhnken设计试验因素及编码水平利用design-expert对表3的数据进行多元回归拟合，得到腰果仁淀粉提取率对ph、提取温度（℃）、提取时间（h）和液固比（ml/g）的回归方程：y=74.51+1.65
×
a+3.56
×
b+0.8330
×
c-0.2317
×
d-4.77
×a×
b-0.4655
×a×
c-1.79
×a×
d-1.72
×b×
c+0.2855
×b×
d-0.0248
×c×
d-5.23
×a2-7.28
×b2-3.47
×c2-3.46
×
d2。
26.表3腰果仁淀粉提取试验方案与试验结果由表4可知，该模型的p＜0.0001，说明试验选用的几种因素对腰果仁淀粉提取量的影响极其显著。失拟项p值为0.1189(p＞0.05)，表示设计的模型的失拟项不显著，两值能够进行很好的拟合，模型建立的回归方程能准确的分析响应结果和预测最佳的提取工艺条件。
27.表4响应曲面二次回归方程模型方差分析结果
注：p《0.01，差异极显著（**）；0.01《p《0.05，差异显著（*）；p》0.05差异不显著。
28.b.响应面分析根据design-expert8.0分析得出不同因素间（ph、提取温度、提取时间、液固比）的响应面图及相应等高线图，如图5。响应面图可直观的反映各因素对腰果仁淀粉提取量影响的两两交互作用。
29.由图5可知，在两两因素的作用下，得到各因素对腰果仁淀粉响应值提取量影响程度的大小顺序为：b＞a＞c＞d，即提取温度＞ph＞提取时间＞液固比。优化后的腰果仁淀粉的最佳提取条件为：ph值为10，提取温度为45℃，提取时间为2h，液固比35:1，该条件下的腰果仁淀粉提取率为75.992%，与理论预测值吻合，因此通过响应面法得到的优化提取参数准确可靠。
30.3.腰果仁淀粉纯化（1）称取步骤（2）中的腰果淀粉200g移入2000ml水正丁醇混合溶液中（水和正丁醇为8:1），在沸水浴中加热搅拌10min使其溶解至透明，冷至室温后，置于4℃冰箱中静置24h，离心（4000r／min，20min）后得沉淀物；（2）重复上述操作，提纯次数为2次；（3）最后用无水乙醇浸泡24h后，沉淀物再用无水乙醇洗涤3次，将沉淀物置于40℃干燥设备中干燥，即得高纯腰果直链淀粉样品，该样品命名为腰果仁淀粉s1。
31.对比例1水提法提取腰果仁中淀粉（1）采用实施例1中的脱脂腰果仁粉为原料，按照液固比20:1（g/ml）的比例，以25℃-30℃的纯化水水洗1h；水洗后固液分离，然后再次水洗，共洗3次，合并水洗液体然后干燥；
（2）按照实施例1中步骤3的方法纯化，获得腰果仁淀粉d1。
32.实施例2不同淀粉中直支链淀粉含量的检测（1）标曲的制备参考谭亮等[谭亮,董琦,耿丹丹,胡风祖.双波长比色法测定不同产地和品种青稞中直链淀粉和支链淀粉的含量[j].食品工业科技,2015,36(02):79-84.]的方法绘制淀粉的标准曲线，准确移取淀粉标准溶液0.5ml，置于25ml容量瓶内，加入15ml纯净水，以1mol/l冰乙酸溶液调节ph为3.5左右，加入0.25ml碘试剂，加入纯净水稀释至刻度，摇匀。室温静置15min，以纯净水为对照，用双光束酶标仪在450-900nm波段范围内进行扫描，并绘制淀粉的吸收曲线。在同一个坐标系里（450-900nm）用绘图法将上述两种淀粉标准溶液的吸收曲线进行叠加，因为溶液中某溶质在两波长下均有吸收，依据两波长的吸收差值与该溶质浓度成正比的原理，通过等吸收点消除法确定淀粉的测定波长和参比波长。
[0033]
（2）样品溶液的制备和含量测定精密称取已过80目筛的腰果仁样品0.1g，置于25ml容量瓶内，加入无水乙醇0.5ml，涡旋，使样品润湿，加入1mol/l氢氧化钠溶液2ml，涡旋混匀，置沸水浴中加热l0min，取出，冷却至室温，加入纯净水稀释至刻度，摇匀，离心。准确移取两份上清液各1.0ml置于25ml容量瓶中（一份为样品测定液，一份为样品空白对照液），加入15ml纯净水，以1mol/l冰乙酸调节溶液，使其ph在3.5左右，其中，空白对照液中不加碘试剂，样品测定液中加入0.25ml碘试剂，均加入纯净水稀释至刻度并摇匀，室温静置15min，以空白液为对照，分别在直链淀粉的参比波长λ1、测定波长λ2和支链淀粉的参比波长λ3、测定波长λ4处测定吸光度值aλ1、aλ2、aλ3和aλ4，得
△
a支=aλ4-aλ3和
△
a直=aλ2-aλ1。分别在直、支链淀粉标准曲线上求得相应的
△
a值所对应的淀粉质量，即可计算出腰果仁淀粉中直、支链淀粉含量，二者之和即为总淀粉含量。
[0034]
通过绘图法将两种淀粉标准溶液的吸收曲线叠加在同一个坐标系里（450-900nm），结果见图6，经检测直链淀粉（y=0.101x+0.0036，r2=0.9981）的参比波长、测定波长分别为λ1=500nm、λ2=560nm；支链淀粉（y=0.0364x+0.0038，r2=0.9982）的参比测定波长、测定波长分别为λ3=620nm和λ4=545nm。
[0035]
通过双波长比色法测定四种淀粉中支、直链淀粉的含量，二者之和即为总淀粉含量。由表5可知，腰果仁s1总淀粉含量（71.7%）与高直链玉米总淀粉含量（72.56%）相差不大，其中直链淀粉占比最高为91.63%，属于高直链淀粉，而腰果仁d1总淀粉含量为62.21，直链淀粉含量为69.12%。
[0036]
表5不同种类淀粉的直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量注：数据以平均值
±
标准偏差表示；同一列中不同字母表示存在显著差异（p《0.05）。
[0037]
实施例3不同淀粉糊的溶解度与膨润力
参考li（li,j.-y.,&yeh,a.-i.(2001).relationshipsbetweenthermal,rheologicalcharacteristicsandswellingpowerforvariousstarches.journaloffoodengineering,50(3),141-148.）的方法测定高直链玉米淀粉（购于河南新孚望新材料科技有限公司）、马铃薯淀粉（购于宁夏雪冠淀粉公司）、腰果仁淀粉s1、d1四种淀粉糊的溶解度和膨润力并稍做改动，将50ml质量分数2.0%的淀粉乳分别在30、40、50、60、70、80、90℃的水浴中搅拌30min，以3000r/min的速度离心15min，将上清液倾入烘干至恒重的铝盒中，将铝盒置于90℃水浴上蒸干，然后移入干燥箱，在105℃下烘干称重，得被溶解的淀粉质量a，离心管中沉淀物质量p。按下列公式计算溶解度和膨润力：式中：w为样品干基质量/g；a为被溶解的淀粉质量/g；p为离心管中沉淀物质量/g。
[0038]
一定温度下，淀粉在水中的溶解质量就是溶解度，从表6和图7可以看出，腰果仁淀粉的溶解度在70℃之前没有明显的变化，70℃之后迅速增加，当加热温度超过70℃后，淀粉颗粒在水分子的作用下发生崩解，淀粉的游离使得其溶解度增大。四种样品的溶解度基本都呈现出随温度的升高而增大的趋势，且腰果仁淀粉s1的溶解度在80℃的时候明显高于其他三种淀粉。腰果仁淀粉d1糊化温度呈平缓上升趋势。
[0039]
表6四种淀粉样品的溶解度注：数据以平均值
±
标准偏差表示；同一列中不同字母表示存在显著差异（p《0.05）。
[0040]
由表7和图8可知，四种淀粉样品的膨胀度都随着温度的升高而不断增加，这是因为淀粉颗粒在逐渐受热过程中发生糊化。在温度达到90℃时，腰果仁淀粉s1的膨胀度（9.623%）低于马铃薯淀粉淀粉（10.379%），高于高直链玉米淀粉（8.445%），这说明腰果仁淀粉s1颗粒内部的氢键结合力介于两者之间。腰果仁淀粉s1的膨胀过程属于典型的二度膨胀淀粉，而且也受淀粉直支比、颗粒形态、分子大小等的影响。腰果仁淀粉d1由于提取率较低或者存在杂质，淀粉膨胀度数据比较平稳。
[0041]
表7四种淀粉样品的膨胀度
注：数据以平均值
±
标准偏差表示；同一列中不同字母表示存在显著差异（p《0.05）。
[0042]
实施例3淀粉糊的透明度参照汪丹媚（汪丹媚,高群玉,黄立新.蚕豆淀粉的性质研究[j].食品科技,2004(09):4-7.）等人测定淀粉糊透明度的方法并稍加改动，称取一定量的淀粉样品，加适量水配成质量分数1%（w/v）的淀粉乳。在沸水浴中加热20min，使之糊化，然后冷却至室温，用uv-2000型紫外分光光度计在620nm波长下，以蒸馏水为空白对照，测定腰果仁原粉s1、d1、高直玉米淀粉和马铃薯淀粉淀粉糊的透光率。
[0043]
表8四种淀粉糊的透明度注：数据以平均值
±
标准偏差表示；同一列中不同字母表示存在显著差异（p《0.05）淀粉用于食品方面时会牵扯到成品的外观。淀粉糊应用于这些产品时重要的考虑因素是透明度。不同食品对淀粉的透明度要求不同，因此需要对不同淀粉糊透明度有所了解，以使被用作食品添加剂或充填料时能赋予产品好的外观而不影响产品。
[0044]
四种淀粉糊的透明度如表7所显示，腰果仁淀粉糊s1的透明度（6.166%）显著高于高直链玉米淀粉（5.664%），但显著低于马铃薯淀粉（13.92%），说明腰果仁淀粉糊的透明度较高，这与水的互溶能力、膨胀度、溶解度较高的实验结果是一致的；而采用水提法获得的腰果仁淀粉d1的透明度较低。