大公尺是中國乃至亞洲最主要的糧食品種之一，其產量佔全國糧食的40%，中國有60%的人口以大公尺為主食。但因每年儲糧損耗率過高，給國家財政和糧庫帶來嚴重的負擔和壓力。因此我國必須建力糧食轉化能力，迅速提公升糧食的利用價值和附加值，促進我國糧食的可持續發展。
澱粉和蛋白質是大公尺的主要成分，其中澱粉含量高達80%左右，蛋白質達8%左右。雖然澱粉工業的三大原料是玉公尺、小麥和馬鈴薯,大公尺澱粉只佔13%,不到玉公尺的一半,列第4位,但是大公尺澱粉卻因其獨特的效能和用途,具有很好的市場前景。目前國際市場對高純度公尺澱粉需求很大（蛋白質含量低於0.
5%左右），將糙公尺、黴公尺、碎公尺等不宜於人類食用的公尺製備成大公尺澱粉大大提高其附加值。而且顆粒表面蛋白質-類脂物殘留低的高純度澱粉在儲存期間不易發生酸敗，可長期儲存，從而解決庫存穀物嚴重浪費的問題。
1.大公尺澱粉的製備
大公尺澱粉具有顆粒細小,分子大小範圍窄,低過敏等特點,在化妝品粉底、脂肪替代品、嬰兒食品、纖維織物的上漿劑、照相紙以及洗衣業上都有特殊的用途[7～9]。因此,儘管其生產成本較高,但仍有部分大公尺或碎公尺用來加工製取澱粉。比利時、德國、荷蘭和義大利等國家的大公尺澱粉生產量大一些,美國、埃及和敘利亞等也有生產。
1.1鹼浸法
大公尺澱粉是以復粒形式緊緊包含在蛋白質網路中,兩者之間的結合力非常緊密,水或亞硫酸液無法破壞這種結合力。因大公尺蛋白中至少有80%的是鹼溶性蛋白,因此可用稀鹼液來浸泡軟化公尺粒,國內外有關鹼浸法製備大公尺澱粉的文獻報道很多[9～12]。通常生產時,首先將碎的大公尺在0.
3%～0.5%氫氧化鈉水溶液中浸泡12～24h,濕磨得到的懸浮液靜置10～
12h,然後篩除纖維質並用離心機分離出分散的澱粉粒,水洗乾燥後即為成品澱粉。浸泡水和沖洗水經鹽酸中和進行蛋白質的**,提純後可供食用或飼料用。這是最常用的製備大公尺澱粉的工業方法,但這種方法往往會降低所提取蛋白質和澱粉的品質,同時還會產生鹽和其它有害的廢料。
1.2表面活性劑法
此方法是實驗室製備大公尺澱粉的常用方法。將精公尺在3～4倍體積表面活性劑(常用的是1%～2%dobs～0.12%na2so3)中浸泡24～48h,倒掉上層清液,殘餘部分經過乾燥後在研缽中研磨成粉即可以得到成品大公尺澱粉。
1.3超聲波法
將約5g精公尺粉末溶於45ml蒸餾水中,用10khz超聲波作用10～20min。然後採用200目篩網過濾均漿,靜置濾液,除去上層暗黑層,將下層物質清洗數遍,經乾燥粉碎得成品大公尺澱粉。
1.4酶法
傳統鹼浸法會產生大量鹼性廢液,造成環境汙染,同時還會產生鹽和其它有害的廢料影響產品質量,因此此方法將逐漸被酶法所替代。取濕磨大公尺粉配成約35%公尺粉乳液,於55℃、ph10條件下加入0.5%蛋白酶,溫和攪拌l8h,反應過程中要補充naoh以維持ph恆定。
反應後乳液經200目篩過濾,離心(3000g/20min),去除上層黑黃色上清液,沉澱層用50ml水清洗兩遍,再離心(3000g/15min),去除上清液,重複此清洗過程,後將沉澱物分散於50ml水中,調節ph到7,再離心(1000g/20min),刮掉暗色上層,用水將下層沉澱物清洗3遍,乾燥即得成品。此法製備大公尺澱粉成本約為鹼法兩倍,這主要是蛋白酶成本較高。
1.5物理分解法
近60年來,世界各國生產大公尺澱粉的加工方法一直沒有很大的改進,基本是將糙公尺浸泡在氫氧化鈉溶液中達數小時,以分解其中含有的蛋白質和澱粉－－－即鹼浸法。經過4年的研究,美國科學家最近發明了一種價效比更高的新方法,即利用一種特別的均質器所產生的高壓,對大公尺中的澱粉和蛋白質聚成塊進行物理分解。大公尺只需一次性通過這種裝置,即可產生水狀的顆粒均勻的澱粉和蛋白質微分子,然後通過基於密度的傳統分離工藝對其中的澱粉和蛋白質進行分離。
這種新工藝可保留所提取大公尺蛋白質和澱粉原有的品質,生產出的蛋白質和澱粉與傳統的加工方法相比具有更好的完整性與功能性。美國科學家認為,這種新方法有可能對大公尺澱粉和蛋白質生產業帶來革命性變化。這種新方法預計將於2023年正式投入商業性應用。
同時,美國科學家正在研究採用同樣的工藝從公尺糠中提取蛋白質、油以及澱粉。
2.大公尺澱粉的應用
大公尺澱粉顆粒細小,糊化的公尺澱粉吸水快,質構非常柔滑似奶油,具有脂肪的口感,且容易塗抹開[15,16]。蠟質公尺澱粉除了有類似脂肪的性質外,還具有極好的冷凍-解凍穩定性,可防止冷凍過程中的脫水收縮[16,17]。此外,大公尺澱粉還具有低過敏[9,16,17]的特性等。
基於這些特性,大公尺澱粉的用途很廣泛。
2.1化妝品撲粉
如前所述,大公尺澱粉顆粒微小,即使有微細的凹凸也能很好地添埋而變成平滑的表面,使之具有光溜、平滑的觸感。另外,由於它的顆粒呈角形,很少會發生像馬鈴薯澱粉那樣脫落的現象,能很好地附著在人的**表面,而且化妝的潤飾程度良好
2.2照相紙的粉末和造紙施膠
作為照相紙粉末用,這是利用大公尺澱粉能良好地吸著鹼性色素、且能很好地固定在紙表面的凹處等特性。利用這些性質可以獲得印字和印像鮮明、不易擦掉的**和拷貝。另外,在造紙的施膠方面也有同樣的用途。
2.3潤滑劑
和前述化妝品的情況一樣,大公尺澱粉能很好地固定在凹點,不易脫落,常用在食品和橡膠工業等方面作為手粉、撤粉等潤滑劑用。
2.4糖果的糖衣和藥片的賦形劑
大公尺澱粉顆粒小,吸水快,質構細膩,白度高,是理想的糖衣製劑;而且其抗過敏性反應低,香味柔和,同樣可用於藥片的賦形劑。
2.5生產澱粉醣
以公尺澱粉為原料,採用生物技術可直接生產各種型別的澱粉醣,如葡萄糖漿、結晶葡萄糖、麥芽糊精、麥芽糖漿、超高麥芽糖、結晶麥芽糖、麥芽低聚醣以及異麥芽低聚醣,主要應用於食品工業和醫藥工業中作為增稠劑、填充劑、賦形劑和功能因子。用量比例很高也不致影響食品或藥品的風味,可以直接使用在糖果、餅乾、麵包、果醬、果凍、冷飲、飲料、冰激凌、香腸、火腿腸、糕點、固體飲料、乳兒糕、速食麵等各類食品中,使食品的結構向功能化方向轉變。
2.6生產改性公尺澱粉
變性後的大公尺澱粉具有更優良的性質,應用更方便,適合新技術操作要求,提高應用效果,並開闢新用途。目前美國和歐洲興起了澱粉研究開發的熱潮。應用現代生物技術可以將包括碎公尺、陳秈稻、早秈稻等在內的稻公尺澱粉改性後,轉化為抗性澱粉、多孔澱粉、緩慢消化澱粉、新脂肪替代物等更具特色和新用途的產品。
2.6.1緩慢消化澱粉
緩慢消化澱粉是一種可以被酶完全緩慢降解的澱粉。美國農業部南部研究中心研究開發的改進公尺澱粉新產品"ricemic",是以大公尺粉為原料,先分離蛋白質,再經加熱和酶處理工藝加工成100%延緩消化、50%加快消化和50%延遲消化的改性公尺澱粉製品。這類改性公尺澱粉經臨床應用證明,可有效改善糖負荷,將成為一種糖尿病患者的新食品。
這種產品的另一種用途是作為運動員,尤其是馬拉松等長跑運動員的碳水化合物補充劑,因為這種緩慢消化的澱粉能夠使運動員在運動過程中有乙個穩定特久的能量釋放來保持耐力。
2.6.2澱粉基脂肪替代物
大公尺澱粉製取脂肪替代物技術,是應用生物技術等把公尺澱粉轉化為無油脂肪的高新技術。新脂肪替代物十分適合加工酸奶和部分替代奶油的乳製品,它具有奶油的外觀及口感,通過不同含量的調配,可加工成供人造奶油生產的加氫油脂。如世界上最大的公尺澱粉生產商－－－比利時a&bingredient公司已將改性公尺澱粉正式用於無奶油乳酪、低脂肪冰激淋、無脂肪人造奶油、沙司和涼拌菜調味料的生產,取得了可觀的經濟收益。
據資料報道,大公尺澱粉是脂肪模擬品的良好原料。因為它不會像脂肪酸酯那樣因攝入過多而引起腹瀉和腹部絞痛等***,影響機體吸收某些脂溶性的維生素和營養素;也不會像蛋白質為基質的脂肪模擬品使某些人群產生過敏反應。大公尺澱粉採用澱粉酶水解製備的低de值麥芽糊精可以作為脂肪替代品在食品中廣泛應用,王俊芳等就曾研究過大公尺酶解製備麥芽糊精在蛋糕中應用。
同樣,經過超微粉碎後,大公尺澱粉也可以製備脂肪替代物。
2.6.3抗性澱粉
抗性澱粉的開發,是澱粉研究領域的嶄新課題。這是一類特殊的澱粉,不能被胰澱粉酶酶解,因而不能被小腸消化吸收參加新陳代謝,但是能進入結腸,從而被其中的微生物**酵利用。美國路易斯安那州南方研究所已經發明了一種以大公尺為基質的抗性澱粉產品,適合於肥胖和糖尿病患者。
它不像一般纖維成分會吸收大量水分,當新增於低水分產品時不影響其口感,也不改變食物風味,可作為低熱量的食物新增劑。進入結腸後可促進有益細菌的增殖,改善結腸菌落結構,對**腸道類疾病有特殊功效。應用抗性澱粉作為食物原、配料時,除提供多種健康功能外,且可作為低熱量的食物新增劑,而且研究表明:
新增顆粒抗性澱粉的食品比新增傳統纖維的食品具有更好的外觀、質地和口感,顆粒抗性澱粉可以改善一些食品的膨脹性和脆性。
2.6.4多孔澱粉(微孔澱粉)
多孔澱粉是將天然澱粉經過酶解處理後,形成的一種蜂窩狀多孔性澱粉載體。由於其表面具有很多伸向澱粉粒中心的小孔,澱粉顆粒中心是中空的,因而具有良好的吸附效能,可用作功能性物質的吸附載體,廣泛應用於醫藥、化工和食品等行業。大公尺澱粉顆粒小,比表面積大,因此所製備的產品比其他種類澱粉的具有更強的吸附力。
多孔澱粉吸附的目的物質主要有:!在空氣中易氧化、分解和光敏性物質,如dha、epa、維生素e、維生素a、胡蘿蔔素、番茄紅素、色素;"需要緩慢釋放的物質,如藥品、農藥、香料、甜味劑(天冬甜素)、酸味劑、香辛料、酶、調味料;需要粉末化的油脂或脂溶性的物質需要高倍率均質稀釋的物質或需要均質混合的密度大的物質,如藥品、色素、胱氨酸、農藥有不良氣味(苦、臭味)的物質。
迄今,多孔澱粉的研究只有不到l0年的時間。有關多孔澱粉的理論和應用研究正在深入進行。多孔澱粉的應用除了日本有少數產品以外,其它的基本上還處於研究階段。
利用多孔澱粉吸附各種物質後的保護作用以及延緩釋放效能,分別以口香糖用咖啡香精、尿素、殺蟲劑、雙歧桿菌、維生素a為目的物,再新增到各種食品中,可以製成各種功能性食品,如嬰幼兒食品、老年食品及其它的特殊人群食品。
總之,由於大公尺澱粉具有自身獨特的物理化學性質,人們對它的研究將是方興未艾,必定會摸索出一套工藝流程簡單、生產成本低廉、產品純度高的製備方法,同時由於產品純度的提高必將會給其應用帶來更加廣闊的前景。
參考文獻】
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進展[j].糧食與油脂,2004,(4):14-16.
公尺飯 澱粉和碘酒的變化
使用範圍 教科版小學科學六下第二單元 物質的變化 作者 潘曉芬 作者單位 浙江省台州臨海市哲商小學 撰稿時間 2011年7月 教材分析及設計意圖 公尺飯 澱粉和碘酒的變化 一課是教科版小學科學六 下 物質的變化 的第三課。教材共分四個部分 會變味的公尺飯 公尺飯 澱粉和碘酒 尋找澱粉的蹤跡 製作神秘...
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《澱粉酶對澱粉和蔗糖的水解作用》的教學設計
指導老師 組長 組員 姓名 學號 一 教學目標 1 知識 初步學會探索酶催化特定化學反應的方法 探索澱粉酶是否只能催化特定的化學反應 2 能力 學習實驗 的方法 初步掌握評價和報告實驗結果的能力 3 情感態度價值觀 變被動地接受式學習為主動地 式學習。對學生進行嚴格訓練，培養學生的科學態度，在實驗中...