顆粒狀冷水可溶(granulecold—waterswelling，GCWS)澱粉主要是指採用物理的方法將原澱粉進行變性處理而得到的一種可在冷水中溶解成糊的變性澱粉。實際套用時可直接將其用水調成糊，無需加熱蒸煮，非常方便，因而受到日益廣泛的關注。
基本介紹
- 中文名：顆粒狀冷水可溶澱粉
- 外文名：granulecold—waterswelling
- 特點：變性澱粉
- 套用：直接將其用水調成糊
簡介,製備,特性,顆粒特性,結晶特性,熱焓特性,
簡介
早期套用的冷水可溶澱粉為預糊化澱粉，因具有方便經濟、黏性大、在冷水中迅速糊化等特點，使其用途極為廣泛，國外已廣泛套用於食品、醫藥、化工、飼料、鑄造、石油鑽探、紡織和造紙等工業中。國內對預糊化澱粉的研究和開發始於20世紀80年代，近幾年來預糊化澱粉工業迅速發展起來，全國各地投產了許多條預糊化澱粉生產線。在套用方面，預糊化澱粉廣泛地套用在水產飼料中，特別是鰻魚飼料以及深水魚飼料。但是，預糊化澱粉也存在一些缺陷，如少光澤、柔性不夠等，用它生產出的方便食品還是趕不上蒸煮食品，而使用顆粒狀冷水可溶性澱粉則能滿足要求。
製備
用於顆粒狀冷水可溶澱粉的製備技術主要有以下四種。
1．雙流噴嘴噴霧乾燥法1981年Pitchon等使用雙流噴嘴噴霧乾燥器製備顆粒狀冷水可溶澱粉。此乾燥器與一般噴霧乾燥器的區別是採用了特製的雙流噴嘴。其生產過程為：固形物含量為35%～45%的澱粉乳用O．01%的交聯劑交聯，於21℃溫度下，以4．6L/min的流速注入噴嘴中。同時壓力為1050kPa的加熱蒸汽以172kg/h的流速從另一路進入密封的雙流噴嘴腔內，其腔內溫度可達155℃。兩者混合使澱粉乳霧化並糊化，糊化的澱粉顆粒迅速離開雙流噴霧小室而進入乾燥塔。乾燥塔進口溫度可達150～195℃，出口溫度為80～95℃。一般噴霧乾燥法只能處理固形物含量10%的澱粉乳，而採用雙流噴嘴的噴霧乾燥器可處理固形物含量大於15%的澱粉乳，生產時濃度可達35%～40%。此種方法生產的顆粒狀冷水可溶澱粉有80%保持原澱粉顆粒狀態，且均勻並完全被糊化。但此種方法反應條件要求嚴格，需要特製的雙流噴嘴，設備造價高，需要高溫高壓加熱蒸汽，耗能大。
2．高溫高壓醇法取10～25份(質量比，乾基)的未糊化玉米澱粉及50～75份質量比的乙醇或丙醇，與13～30份質量比的水混合配成澱粉乳液，此澱粉乳液含水量為15%～35%(包括原澱粉中的水分)，即乙醇或丙醇與水的質量比為(5．7～1．9)：1。此澱粉乳在密閉容器中加熱至149～182℃並保溫1～30min，加熱後，澱粉乳冷卻至49℃左右，經過濾或離心從乳液中分離出GCwS澱粉，然後用乙醇洗滌，在110℃下乾燥4h。該法可以基本保持原澱粉的顆粒狀態，但生產過程需要高溫高壓，且該方法不能套用於高支鏈澱粉。
乙醇鹼法是製備顆粒狀冷水可溶澱粉的主流工藝．具體操作過程如下。原澱粉(100g，乾基)與質量400700g的乙醇溶液(質量分數40%)混合一加入220～500g的NaOH溶液(3mol/L)一攪拌反應一室溫下靜置，分離取下層澱粉顆粒一質量分數40%乙醇水溶液洗滌一HCl(3mol/L，溶於無水乙醇溶液)中和一靜置過濾一再用無水乙醇脫水洗滌一乾燥一過篩一成品反應過程中，體系始終處於30～40。C的恆溫條件下，並不斷攪拌。這種方法對多種澱粉(包括普通玉米澱粉、高直鏈玉米澱粉、蠟質玉米澱粉)都有效。
特性
顆粒特性
顆粒形貌
採用掃描電子顯微鏡對GCWS澱粉進行觀察，發現其仍保持原有的顆粒狀，
未受損傷或未改性的澱粉團粒表面相當平滑，並無小孑L、裂隙或破面。雙流噴嘴噴霧乾燥法產品有8。%保持了原澱粉的顆粒狀態。高溫高壓醇法生產的冷水可溶顆粒狀玉米澱粉產品和小麥澱粉產品與原澱粉比形狀有改變，但還是顆粒形狀，顆粒表面較光滑。常壓多元醇法生產的冷水可溶顆粒狀玉米澱粉產品、小麥澱粉產品和木薯澱粉產品為顆粒形狀，但顆粒表面不是光滑的。
蠟質玉米澱粉具有很高的支鏈澱粉含量，在處理過程中較其他澱粉更容易膨脹，顆粒表面出現大量的凹痕。從顯微圖片中可以看出，在乙醇鹼法處理過程中，大顆粒更容易膨脹，而在同樣的處理條件下，小顆粒具有較強的抑制膨脹的能力。在GCWS澱粉的製備過程中，少量可溶性澱粉進入上清液，蠟質玉米澱粉、玉米澱粉和高直鏈玉米澱粉(HA5、HA7)的失重分別為0．01%、0．4%和1．9%。Jane和Chen(1992)採用GPC(sepharoseCL-2B)分析表明，溶於上清液中的主要是線性小分子，具有較高的藍值。可溶性澱粉的分子質量約為1．02×104Da。對上述成分用異澱粉酶脫支處理，處理前後的GPC(Bio—GelP6)圖譜表明，澱粉經酶處理後GPC圖譜上的峰強度稍有降低，並出現肩峰，這表明，溶解的澱粉是具有輕度分支的。另外，採用乙醇鹼法製備的GCWS澱粉時，不同種類的澱粉顆粒形貌變化情況也不相同。相對於玉米澱粉，馬鈴薯澱粉受到影響較大，表現為馬鈴薯澱粉顆粒膨脹程度較大，處理後澱粉表面出現大量的凹痕，而玉米澱粉則變化相對較溫和。而且研究表明，不同來源的馬鈴薯澱粉處理後的表面狀態也存在差異，但總體來講，澱粉顆粒越大，受到的影響也越明顯。
顆粒成分
顆粒成分乙醇鹼法反應時用鹽酸中和後有微量的鹽殘留在GCWS澱粉顆粒中，灰分含量達到了原澱粉的2～5倍，而脂質含量則降低了20%～40%。表5—30表明了原澱粉與GCWS澱粉灰分和類脂含量的變化情況。
結晶特性
J．CHEN等研究了乙醇鹼法製備的GCWS澱粉的結晶結構(圖5-83)。結果表明，除了以蠟質玉米澱粉為原料製備的GCWS澱粉呈非晶結構外，絕大部分GC—WS澱粉形成V型結晶結構。這可能是因為，無論是直鏈澱粉還是支鏈澱粉，在製備過程中加熱處理時雙螺旋結構被打開，然後與加入體系中的乙醇結合後都形成V型結晶複合物，去除乙醇後的澱粉處於亞穩狀，可溶於冷水。
