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耐加工的低直链淀粉木薯己二酸双淀粉

阅读：1066发布：2020-05-24

IPRDB可以提供耐加工的低直链淀粉木薯己二酸双淀粉专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种使用混合的己二酸酐和乙酸酸酐试剂交联的低直链淀粉木薯淀粉,和含有这种淀粉的组合物。所述淀粉可用于各种食品、药品和工业领域以增加这些组合物的耐加工性。，下面是耐加工的低直链淀粉木薯己二酸双淀粉专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种低直链淀粉木薯己二酸双淀粉。

2.如权利要求1的淀粉，其中所述淀粉具有低于约10％重量的直链淀粉含量。

3.如权利要求1的方法，其中所述淀粉具有低于约5％重量的直链淀粉含量。

4.如权利要求1的方法，其中所述淀粉具有低于约3％重量的直链淀粉含量。

5.一种含有如权利要求1-4任一项的淀粉的组合物。

6.如权利要求5的组合物，其中所述组合物选自纸制品、食品、药品、营养制品、个人护理制品、洗涤剂、乳化剂、包封剂和可生物降解的发泡产品。

7.一种含有木薯淀粉的组合物，其改进包括用低直链淀粉木薯己二酸双淀粉代替组合物中至少一部分淀粉。

说明书全文

耐加工的低直链淀粉木薯己二酸双淀粉

技术领域

本发明涉及低直链淀粉木薯己二酸双淀粉(distarch)以及含有这种淀粉的组合物。

背景技术

一般说来，淀粉含有两类聚合物，即基本上为直链的直链淀粉和支化的支链淀粉。来自木薯的木薯淀粉已经公知了许多年。常规木薯淀粉典型地含有约20-23％wt的直链淀粉；剩余的是支链淀粉。它已用于各种工业领域，包括造纸、食品、制药和个人护理产品。由于各种原因，包括低蛋白含量和相对玉米的清淡风味，因此它常用于代替更常规的玉米淀粉。
为了满足日益增长的食品工业的需要，经常通过许多工业上已知的技术将淀粉改性，从而改变未改性淀粉的行为特性。尽管天然木薯淀粉及其衍生物适用于许多领域，但是理想的是具有低直链淀粉并因此具有用于工业领域时获得提高的官能度的不同性能的木薯淀粉。
本领域已知低直链淀粉。低直链淀粉，或糯性玉米在许多应用领域已使用多年。低直链淀粉大米淀粉获利重大，特别是在亚洲。低直链淀粉马铃薯淀粉也已公开在WO 92/11376。
通过使用能够与相同或不同淀粉分子上的两个或多个不同的羟基反应的双官能或多官能化学试剂交联的淀粉在本领域也为公知。这类化学改性控制了颗粒溶胀并获得一种耐加工的淀粉；即，能够耐受高温、高剪切和/或酸性条件的淀粉。
用通过混合的己二酸酐和乙酸酸酐试剂交联制得的己二酸双淀粉及其生产方法在本领域也为已知。所用的混合酸酐试剂产生在许多典型加工条件下相对稳定的有机酯键。参见例如US2461139(Caldwell，1949年2月8日)。
当将天然木薯淀粉的含水分散体加热时，淀粉颗粒开始溶胀，并且该分散体呈现短的软膏状质地，该质地对于赋予可口性和体系增稠是重要的。然而，在天然淀粉煮制过程中，该质地状态快速地变为一弹性、橡胶状态，溶胀的颗粒在其中破裂。煮制时间、温度和浓度以及剪切和pH的微小变化足以影响这种转变。交联的作用是通过增强氢键来强化这些颗粒，而所述氢键可以使得颗粒保持原样并因此用于克服溶胀淀粉颗粒对操作和加工条件的过度敏感。
现出人意料地发现，己二酸/乙酸交联的低直链淀粉木薯淀粉，与类似交联的常规木薯淀粉以及类似交联的常规和糯性玉米淀粉相比具有优异的耐加工性。
发明概述本发明涉及一种用混合的己二酸酐和乙酸酸酐试剂交联的低直链淀粉木薯淀粉，和含有这种淀粉的组合物。这种淀粉可用于各种食品、药品和工业领域以增加这些组合物的耐加工性。
附图简述图1描述了通过GPC测量的常规和低直链淀粉木薯淀粉的相对分子量分布。
图2描述了由常规和低直链淀粉木薯、玉米淀粉和糯性玉米淀粉制备的己二酸双淀粉的Brabender粘度。
发明详述本发明涉及一种用混合的己二酸酐和乙酸酸酐试剂交联的低直链淀粉木薯淀粉，和含有这种淀粉的组合物。这种淀粉可用于各种食品、药品和工业领域以增加这些组合物耐加工性。
本文所用的低直链淀粉是指含有的直链淀粉比常规木薯淀粉中低得多，特别是低于约10％，尤其是低于约5％，最优选低于约3％直链淀粉的淀粉或面粉。
低直链淀粉木薯淀粉可以通过美国申请号09/832626的方法获得，该文献全文引入本文作为参考。
本发明还包括由低直链淀粉木薯植物获得的低直链淀粉木薯淀粉，该植物可以在自然界中找到，通过标准育种和杂交技术获得，或者通过易位、反转、转化或任何其它的基因或染色体工程以包括其变体的方法获得，由此获得本发明淀粉的性能。此外，从人工突变和上面基因组合物(可以通过已知的突变育种标准方法生产)的变体生长的植物中提取的淀粉也可用于本文。
可以从低直链淀粉木薯植物的根提取基本上纯的淀粉。提取可以是本领域已知的任何方法，包括但不限于将根粉碎并通过水提取将淀粉与剩余组分分离。
用混合的己二酸酐和乙酸酸酐试剂将该天然低直链淀粉木薯淀粉交联。这些试剂和交联反应在使用其它天然淀粉制备己二酸双淀粉的领域中是公知的。例如，低直链淀粉木薯己二酸双淀粉可以通过含水浆液中的淀粉与己二酸/乙酸混合酸酐试剂反应制得。所得淀粉中结合的乙酰基可以由本领域技术人员调整至理想稳定量所需的任何水平，特别是在至多约2.5％结合乙酰基的范围内。本领域技术人员也可以调整反应中所用的己二酸/乙酸混合酸酐的量，从而赋予所得淀粉中所需的抑制效果(交联度)。典型地，混合酸酐的使用量低于约1％。
所得低直链淀粉木薯己二酸双淀粉具有在许多应用领域中独特且理想的性能和官能度。这些低直链淀粉木薯己二酸双淀粉具有比以相同方式改性过的常规木薯、玉米或糯性玉米淀粉高的峰粘度。在酸性条件下，粘度破坏(breakdown)最小并且在到达峰粘度之后慢慢发生。这说明在低pH体系如樱桃馅饼馅或水果制品中的耐加工性。然而，粘度开始并上升至低直链淀粉木薯己二酸双淀粉的峰值与常规木薯己二酸双淀粉的类似。而且，这些低直链淀粉己二酸双淀粉快速到达峰粘度。这些粘度分布图在许多工业领域是特别理想的。
本文公开的低直链淀粉木薯己二酸双淀粉也可以经过进一步改性以增强其性能和官能度。具体地说，这些淀粉二己二酸酯可以经过物理改性，例如通过WO 95/04082(1995年2月9日公开)中所述的热抑制或者通过剪切。
低直链淀粉木薯己二酸双淀粉也可以经过预胶凝化。制备预胶凝化淀粉的例举方法公开在US4280851(Pitchon等)、US4465702(Eastman等)、US5037929(Rajagopalan)、US5131953(Kasica等)和US5149799(Rubens)。淀粉预胶凝化的常规步骤对本领域技术人员来说是公知的并且描述在例如Chapter XXII-＂Production and Use of Pregelatinized Starch＂，Starch：Chemistry and Technology，Vol.III-Industrial Aspects，R.L.Whistler and E.F.Paschall，Editors，Academic Press，New York1967的文章中。
低直链淀粉木薯淀粉己二酸酯可以通过本领域已知的任何方法提纯，从而除去淀粉天然的或者在淀粉改性过程中产生的异味和颜色。优选用于处理本淀粉的提纯方法公开在1992年2月7日由Kasica等递交的US序列号07/832838。也可以使用碱洗涤技术(所述淀粉打算以粒状或预胶凝化形式使用)并描述在US5187272(Bertalan等)的专利族中。也可以在交联至己二酸双淀粉之前对天然低直链淀粉木薯淀粉进行提纯。
为了获得所需的淀粉性能和官能度，本领域技术人员能够将本领域已知的改性方法单独或组合使用。这些改性方法在本领域为公知的，并且所得淀粉性能和官能度将随着，尤其是，所用改性类型、改性程度和反应条件而变化。
本发明的低直链淀粉木薯己二酸双淀粉可用于各种工业领域，包括但不限于纸制品、食品、药品和营养制品、个人护理制品和其它工业品。
纸制品是指包括，但不限于，纸、纸板、挂面纸板、瓦楞纸、卡纸板、袋和信封。
食品是指任何可以食用的产品并包括，但不限于，谷物、面包和面包制品、干酪和仿干酪制品、调味品、糖果、包括可倒出的佐料(dressing)和可舀起的佐料的佐料、包括水果的馅饼馅和奶油馅、沙司，包括牛奶沙司和乳基沙司如干酪沙司、调味汁、仿和淡糖浆、布丁、蛋奶甜羹、酸奶、酸性稀奶油、面食制品、包括乳基饮料的饮料、糖衣、汤和婴儿食品。
药品和营养制品是指包括药用赋形剂、包括泡腾片剂的片剂、撒布淀粉和撒布粉、和益生素制品。
个人护理制品是指包括但不限于除臭剂和止汗剂、包括喷雾剂、胶凝剂、摩丝、洗剂和润发油的头发固定剂、皂和清洁剂、包括眼影、眼粉、眼底和胭脂的化妆品、香波和护理剂、和漱口剂、呼吸清新剂和牙膏。
其它工业产品是指包括但不限于洗涤剂、和可生物降解的发泡产品，包括疏松填料、钢板和金属型材。
低直链淀粉木薯己二酸双淀粉通常可以任何所需量使用，其量取决于获得的官能度。一般说来，该淀粉以约1％-约95％wt的量使用，特别是约5％-约60％wt，更特别是约10％-约40％wt产品的量。
实施例以下实施例进一步描述和解释本发明，但无论如何不应认为是限制本发明。所有所用的百分比都是以重量/重量计。
在以下实施例中，所用木薯样品如下：木薯＝常规木薯淀粉，可从National Starch and ChemicalCompany(Bridgewater，NJ，USA)商购获得。
LATS＝低直链淀粉木薯淀粉，通过以反义模式加入GBSS基因并使用再生木薯植物的FEC遗传生产的。
玉米＝常规玉米淀粉，可从National Starch and ChemicalCompany(Bridgewater，NJ，USA)商购获得。
糯性＝糯性玉米淀粉，可从National Starch and ChemicalCompany(Bridgewater，NJ，USA)商购获得。
实施例1-直链淀粉含量a.通过电位滴定法测定直链淀粉含量。将约0.5g的淀粉样品于10ml浓氯化钙(约30％wt)中加热至95℃持续30分钟。将样品冷却至室温，用5ml的2.5％醋酸双氧铀溶液稀释，充分混合，并在2000rpm下离心5分钟。然后将样品过滤得到澄清溶液。
使用1cm偏振池偏振测定淀粉浓度。然后用标准0.01N碘溶液直接滴定等分样品(通常5ml)，同时使用具有KCl参考电极的铂电极记录其电位。直接测定达到拐点所需的碘的量作为结合碘。通过假定1.0g直链淀粉将结合200mg碘计算直链淀粉的量。
电位滴定的结果示于表1。
表1
从表1可以看出，低直链淀粉木薯淀粉含有比常规木薯淀粉低得多的直链淀粉。
b.通过凝胶渗透色谱法(GPC)检测直链淀粉含量。通过在4g含有5mM硝酸钠的二甲亚砜(DMSO)中浆化4-8mg淀粉并加热至100℃持续2小时制备分析用样品。如果需要的话将样品过滤，并将其(300μl)注射入GPC 150C色谱仪(Waters Corporation，Amherst，MA)中。该凝胶渗透色谱法使用4个柱(保护柱，105、103、102微米(标称)孔径柱，所有都得自Polymer Laboratories，Amherst，MA)。流动相是含5mM硝酸钠的二甲亚砜。该仪器在80℃的温度下操作并使用0.7ml/min的流速。用分子量为5800-850000的支链淀粉标样(ShowaDenko K.K.，Japan)校准这些柱。图1显示了通过GPC的常规和低直链淀粉木薯淀粉的相对分子量分布。从该图可以看出，通过相对log(分子量)为约6.83的峰看出低直链淀粉木薯淀粉具有高得多的支链淀粉。而且，这是唯一的主峰。相反，常规淀粉在相对log(分子量)为约6处具有另一直链淀粉峰。
实施例2-己二酸双淀粉的制备a.将100g低直链淀粉木薯淀粉于150g水中浆化并使其温度为27℃。然后使用3％NaOH溶液将浆液的pH调整至8.0。以淀粉重量为基础计使用3.9％(wt/wt)乙酸酐和0.9％(wt/wt)的1∶9己二酸/乙酸混合酸酐将该试剂混合于一分离烧瓶中。然后以控制比例将该混合物加入到淀粉浆液中，这期间将其pH恒定地保持在pH8.0，直到反应结束。然后使用HCl稀溶液将其pH调整至6.0并将淀粉洗涤和干燥。
b.使用木薯淀粉重复实施例2a的方法。
c.使用玉米淀粉重复实施例2a的方法。
d.使用糯性玉米淀粉重复实施例2a的方法。
实施例3-粘度使用Visco/amylo/graph，VA-1A型(C.W.BrabenderInstrument Co.，Hackensack，NJ，USA 07606)测定实施例2的淀粉的粘度。制备以干重基础计5％淀粉的浆液并使用柠檬酸/柠檬酸三钠缓冲液控制至pH3。以1.5℃/min的速度将460g的总加入量从50℃加热到92℃。然后将浆液在92℃下保持30分钟。在Visco/amylo/graph中加热该浆液的同时测定其热粘度。结果示于图2。
从图2可以看出，低直链淀粉木薯己二酸双淀粉具有比以相同方式改性过的常规木薯、玉米或糯性玉米淀粉高的峰粘度。在酸性条件下，粘度破坏最小并且在到达峰粘度之后慢慢发生。这说明在低pH体系中的耐加工性。开始上升至低直链淀粉木薯己二酸双淀粉的峰的粘度与常规木薯己二酸双淀粉的类似，但是这些低直链淀粉己二酸双淀粉快速到达峰粘度。

标题	发布/更新时间	阅读量
复合变性淀粉-专利编号CN101628945A	2020-05-12	704
功能性淀粉粉末-专利编号CN1823091B	2020-05-13	357
造纸用淀粉-专利编号CN1250631C	2020-05-11	799
造纸用淀粉-专利编号CN1374337A	2020-05-11	613
淀粉提纯法-专利编号CN101696244A	2020-05-11	376
通过异淀粉酶脱支低直链淀粉的淀粉制成的耐性淀粉-专利编号CN1310950C	2020-05-13	186
功能性淀粉粉末-专利编号CN1823091A	2020-05-12	384
复合变性淀粉-专利编号CN101628945B	2020-05-12	855
淀粉酯涂料-专利编号CN1281017A	2020-05-11	742
西米凝胶淀粉-专利编号CN100355789C	2020-05-13	285

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