全 文 ：工 艺 技 术 Vol . 33 , No . 01 , 2012
2012年第1期
张 忠，胡居吾，熊 华*，杜研学，白春清，蒋 研，李 婕
（南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，江西南昌 330047）
摘 要：采用α-淀粉酶和糖化酶水解籼米淀粉制备多孔淀粉，为优化制备条件，以吸油率为指标，对水解温度、pH、反
应时间、酶配比等参数进行了研究，并将多孔淀粉吸附微藻油DHA作为芯材，以包埋率为指标，考察不同含量的多孔
淀粉对包埋率的影响，并测定水分含量。 结果表明：以酶配比8∶1，pH4.5，温度45℃，水解12h，多孔淀粉吸油率最高为
104.12%，用于微藻油DHA微胶囊化，包埋率达到92.08%，水分含量为3.78%，基本符合添加于奶粉的要求。
关键词：多孔淀粉，DHA，微胶囊，包埋率
Study on porous starch preparation and adsorption micro-algae oil
DHA microcapsules
ZHANG Zhong，HU Ju-wu，XIONG Hua*，DU Yan-xue，BAI Chun-qing，JIANG Yan，LI Jie
（State Key Laboratory of Food Science and Technology，Nanchang University，Nanchang 330047，China）
Abstract：In order to optimize preparation conditions of rice porous starch，the effect of hydrolysis temperature，
pH，reaction time，enzyme ratio of glucoamylase and α-amylase were investigated by setting micro-algae oil
DHA adsorption ratio as an index. Results indicated that the optimum conditions were enzyme ratio 8∶1，pH4.5，
temperature 45℃，hydrolyzed 12 hours. Using the porous starch absorbed micro-algal oil as core materials，
the spray-dried microcapsules had an encapsulation efficiency of 92.08% ，a moisture content of 3.78% ，and
the two values were both according with basic requirements of milk powder.
Key words：porous starch；docosahexaenoic acid（DHA）；microcapsules；encapsulation efficiency
中图分类号：TS210.1 文献标识码：B 文 章 编 号：1002-0306（2012）01-0211-04
收稿日期：2011－01－24 * 通讯联系人
作者简介：张忠（1987-），男，硕士研究生，研究方向：多孔淀粉与分子
印迹。
基金项目：国家“863”计划项目（2008AA10Z332）；江西省研究生创新
专项资金。
多孔淀粉是由天然淀粉经酶或酸等处理后形成
的一种具有蜂窝状结构的新型变性淀粉。因其表面
具有多个向中心延伸的微孔，使其与原淀粉相比，具
有较强的吸附能力，可以吸附除膏状物质以外的任
何形态的物质[1-4]。目前，多将其作为微胶囊芯材、吸
附剂及功能物质的吸附缓释载体广泛应用于医药、
食品、日用化工等行业。江西是我国重要的稻谷主产
区之一，生产的大米主要为籼米，以其为原料制备多
孔淀粉，势必会提高其附加值，具有重大的经济效益
和社会效益。DHA，二十二碳六烯酸，俗称脑黄金，是
一种对人体非常重要的多不饱和脂肪酸[5-6]。目前添
加于食品和直接用做营养补充剂的DHA主要来源于
鱼油和微藻油，富含DHA的微藻油因有异味[7]，且对
光、热氧敏感，极易氧化，使营养保健和生理活性功
能丧失，甚至还会对人体造成危害，极大地限制了其
在食品加工中的应用，目前多采用微胶囊技术对其
进行包埋处理[8-9]。用多孔淀粉吸附微藻油，用微胶囊
技术进行包埋，可有效提高微藻油中多不饱和脂肪
酸的稳定性，防止它们的氧化变质，并可使得到的微
胶囊粉末颗粒大小分布均匀，提高微胶囊化效率[10-11]。
本研究采用α-淀粉酶和糖化酶协同水解籼米淀粉制
备多孔淀粉，并采用正交实验优化制备工艺，以制备
出吸油率高的产品。通过吸附微藻油DHA作为芯材
制备微胶囊实验，进一步验证多孔淀粉的吸附性能，
为其作为吸附剂在粉末油脂加工中的进一步应用奠
定基础。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
大米淀粉 江苏宝宝集团公司；α-淀粉酶，糖化
酶 山东龙科特生物工程有限公司；微藻油 武汉百
奥科技发展有限公司；酪蛋白 河南曙光生物科技
有限公司；吐温-80 上海申宇医药化工有限公司；
籼米多孔淀粉制备及
微藻油DHA微胶囊化的研究
211
DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2012.01.064
Science and Technology of Food Industry 工 艺 技 术
2012年第1期
乳化剂 江西维尔宝食品有限公司；以上试剂及分
析所用化学试剂 均为分析纯。
QZR-8型喷雾干燥机 无锡市林洲干燥机厂；
GY50-6S均质机 上海东华高压均质机厂；JB-3型
定时恒温磁力搅拌器 上海雷磁新泾仪器有限公
司；梅特勒-托利多HR83型水分测定仪 东莞市吉
之垄电子仪器有限公司；R205旋转蒸发仪 上海申
生科技仪器厂；755B紫外-可见分光光度计 上海精
密科学仪器有限公司；THZ-82恒温振荡器 常州国
华电器有限公司；FA1004电子分析天平 上海上平
仪器公司。
1.2 实验方法
1.2.1 淀粉酶活力的测定 2.5g/mL籼米淀粉悬浮液
2.0mL加入到50mL三角瓶，加pH4.6的0.2mol/L HAc-
NaAc缓冲液2.0mL。40℃预热10min，加入1.0mL适当
稀释的酶液，在40℃恒温下振荡反应30min后，加
0.5mL质量分数4%的NaOH溶液终止反应。反应液用
3000r/min离心3min，上层清液用DNS法测还原糖含
量[12-13]。酶活定义：在以上分析条件下，以1h释放1mg
葡萄糖的酶量定义为一个酶活力单位。
1.2.2 多孔淀粉的制备 称取10g大米淀粉，加入一
定pH的HAc-NaAc缓冲液配成悬浮液，在40℃预热
10min，精确加入适量的α-淀粉酶和糖化酶，恒温搅
拌，反应一段时间后，用质量分数4%的NaOH中止反
应，以3000r/min的速度离心20min，分离上清液，用于
测定水解率，沉淀物用蒸馏水充分洗涤，在40℃下真
空干燥，高速粉碎机粉碎，过筛，即可制得多孔淀粉。
1.2.3 多孔淀粉的表面形态观察 用电子扫描显微
镜（SEM）观察籼米多孔淀粉表面形态。先在样品台
上贴上一层导电胶，将粉末轻轻撒在上面并吹去多
余的粉末，然后在样品上喷金（厚度100μm）供SEM
观察，加速电压为1kV，观察时间应尽可能短些，以免
电子束长时间照射引起人工损伤。
1.2.4 籼米多孔淀粉吸油率测定 称取1.0g籼米多
孔淀粉m1，恒温下与5mL大豆色拉油混合搅拌30min，
置于已知重量的砂芯坩埚中m2，抽滤至没有油滴滴
下，称重为m3。计算砂芯坩埚前后的重量差，计算吸
油率。
吸油率（%）= m3-m1-m2m1
×100%
1.2.5 淀粉水解率测定 取反应完离心的上清液稀
释到一定浓度，用DNS法测还原糖含量，计算水解的
淀粉含量，除以总的淀粉量计算水解率。
1.2.6 多孔淀粉吸附DHA微胶囊的制备 称取一定
比例的多孔淀粉，乳化剂用量4%、酪蛋白用量3.5%、
芯材含量30%，溶解在65～70℃的水中，恒温搅拌，将
微藻油加热到70℃，加入到上述水相中混合均匀，用
高压均质机均质处理，得均一的稳定乳液，乳液在进
风温度185℃、出风温度85℃条件下，喷雾干燥即可得
到以多孔淀粉吸附DHA为芯材的微藻油微胶囊产品。
1.2.7 微胶囊包埋率的测定 称取2g左右的微胶囊
粉末（m）至恒质量的三角瓶（m1）中，加入30mL沸程
为30～60℃的石油醚，振荡提取10min。用已知质量的
滤纸（m2）过滤上述样品，并用10mL石油醚洗涤三角
瓶和滤渣。将三角瓶和带滤渣的滤纸转移到60℃烘
箱中，20min后取出，冷却称量（m3）[14]。包埋率平行测
定3次。n为配料中芯材的含量（%）。
包埋率（%）=(1- m3-m1-m2m×n ）×100%
1.2.8 水分含量的测定 用梅特勒-托利多HR83型
水分测定仪测定微胶囊产品中的水分含量。
2 结果与分析
2.1 酶活力测定
将糖化酶和α-淀粉酶分别稀释一定的倍数，在
pH4.6，温度40℃的条件下进行测定，平行测定三次。
结果见表1。
2.2 加酶量对多孔淀粉吸油率的影响
以反应温度40℃、酶配比6∶1、pH4.5、反应时间
12h为实验条件，根据2.1测定的酶活力，考察加入不
同量淀粉酶对吸油率的影响，结果见图1。
由图1可以看出，当加酶量小于理论酶解淀粉的
40%时，吸油率随着加酶量的增加而增大；当加酶量
超过40%时，继续添加酶，更多的淀粉颗粒会被酶水
解为更小的颗粒和葡萄糖，导致淀粉颗粒的瓦解和
孔结构的破坏，从而使得吸油率反而下降。根据实验
结果，后续实验加酶量，都以12h理论酶解40%的淀
粉为加酶量。
2.3 酶解正交实验
在形成多孔的过程中，是两种酶的协同作用，糖
化酶是外切型淀粉酶，反应初期在淀粉颗粒表面酶
解，形成一个个很小的孔。随着水解的进行，孔洞慢
慢变大，淀粉颗粒吸水溶胀，α-淀粉酶接近颗粒内
部，α-淀粉酶随机内切作用，为糖化酶提供新的接触
位点，两种酶复合协同作用不仅提高水解速率，也促
使水解从更多点逐步向淀粉分子内部推进；与此同
时，小孔的孔径逐渐扩大，最后在中心附近相互贯
通，形成一个中空且仍保持基本颗粒形状的结构[15]。
前期的实验研究发现，影响酶水解的因素主要
有反应温度、酶配比、pH、反应时间等。根据所选用的
糖化酶和α-淀粉酶的最适pH和最适温度，以吸油率
表1 酶活力测定
Table 1 Determination of enzymatic activity
酶的种类 酶活力（IU/mL） 标准偏差
糖化酶 7916.1 78.23
α-淀粉酶 864.7 56.23
图1 加酶量对吸油率的影响
Fig.1 Effect of enzyme amount on the oil absorption rate
吸
油
率
（
%）
30 35 40 45 50 55
110
105
100
95
90
85
80
加酶量（%）
212
工 艺 技 术 Vol . 33 , No . 01 , 2012
2012年第1期
和水解率为指标，以反应温度、酶配比、pH、反应时间
等为考察因素，设计四因素三水平的正交实验，制备
多孔淀粉最佳反应条件。正交实验因素水平见表2，
结果见表3。
由表3可知，对水解率来说，各因素影响程度大
小为：时间>温度>pH>酶配比。对吸油率来说，各因
素主次顺序为：pH>时间>温度>酶配比。水解率表示
酶水解淀粉的高低程度，开始时水解率提高，吸油率
也会不断升高。当水解率超过一定程度时，水解作用
不仅能对淀粉颗粒起到成孔作用，还会完全水解部
分淀粉，造成吸油率下降，就不能完全反映吸油率的
高低。吸油率才是反映多孔淀粉成孔好坏的主要指
标，多孔淀粉能将油吸附于微孔之中，相比原淀粉，
吸油率提高了30%~40%，成孔情况越好，吸油率越
高。根据吸油率，得到最佳工艺条件为酶配比8∶1，温
度45℃，12h，pH4.5。按照优化的最优工艺条件，重复
三次，所得多孔淀粉的平均吸油率为105.17%，水解
率为49.67%。
2.4 多孔淀粉的表面形态
用扫描电镜观察制备的籼米多孔淀粉，观察多
孔淀粉的表面形态，多孔淀粉的吸油率与其颗粒结
构密切相关，颗粒产生多孔结构，同时保持颗粒结
构，能有较好的吸油效果。
图2为籼米多孔淀粉颗粒放大11000倍的表面结
构电镜图，多孔淀粉粒径大约为6μm左右，颗粒表面
产生了许多小孔，淀粉颗粒比较完整，保持了淀粉颗
粒的骨架结构，相比原淀粉，大大提高了淀粉的比表
面积，可以用于吸附油脂。
2.5 多孔淀粉吸附DHA实验
以优化后的工艺条件制备多孔淀粉，吸附微藻
油作为微胶囊的芯材。根据实验室配方，添加酪蛋
白、乳清粉等壁材，考察不同含量的多孔淀粉，使得
制备的DHA微胶囊具有最大的包埋率。实验结果见
图3。
多孔淀粉的中空多孔结构，具有较大的比表面
积，可以有效吸附包埋微藻油DHA，掩盖它的不良风
味，从图3中可以看出，适当地提高多孔淀粉的比例，
可以有效提高微胶囊的包埋率，但多孔淀粉没有乳
化性，如果含量过高，会导致料液的乳化性不足，从
而影响成膜性，使微胶囊包埋率降低。从图3中可以
看出，多孔淀粉的用量在10%左右具有最佳的包埋
率92.08%，达到微胶囊壁材的指标要求。
2.6 微胶囊水分含量的测定
多孔淀粉吸附微藻油微胶囊的水分含量为3.78%，
国家标准中奶粉的水分含量要低于5%，符合含水率
指标要求。
3 结论
采用正交实验法，优化了酶法制备多孔淀粉的
工艺条件，得到的多孔淀粉吸油率最高为105.17%，
相比原淀粉，提高了30%～40%。用于吸附微藻油
DHA作为芯材，制备微胶囊，得到在多孔淀粉添加量
为10%时，包埋率达到92.08%，同时得到的微胶囊，
颗粒分布比较均匀，色泽洁白，流动性和溶解性较
好，基本符合添加于奶粉中的要求。
参考文献
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表2 正交实验因素水平表
Table 2 Factors and levels in the orthogonal array design
水平
因素
A酶配比 B酶解温度（℃） C酶解时间（h） D酶解pH
1 6∶1 40 8 4
2 8∶1 45 12 4.5
3 10∶1 50 16 5
表3 正交实验结果
Table 3 Results of the orthogonal array design
实验号 A B C D 水解率
（%）
吸油率
（%）
1 1 1 1 1 37.15 83.54
2 1 2 2 2 46.98 104.12
3 1 3 3 3 58.26 94.84
4 2 1 2 3 43.54 93.95
5 2 2 3 1 51.86 96.96
6 2 3 1 2 47.34 95.24
7 3 1 3 2 52.64 103.03
8 3 2 1 3 37.78 89.34
9 3 3 2 1 48.67 93.13
k1 47.463 44.443 40.757 45.893
k2 47.58 45.54 46.397 48.987
k3 46.363 51.423 54.253 46.527
k1′ 94.167 93.507 89.373 91.21
k2′ 95.383 96.807 97.067 100.797
k3′ 95.167 94.403 98.277 92.71
R 1.217 6.98 13.496 3.094
R′ 1.216 3.3 8.904 9.587
图2 籼米多孔淀粉的SEM图
Fig.2 SEM photo of rice porous starch
图3 多孔淀粉用量对包埋率的影响
Fig.3 Effect of porous starchamount on theencapsulationefficiency
包
埋
率
（
%）
6 8 10 12 14
93
92
91
90
89
88
87
多孔淀粉用量（%）
（下转第216页）
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Science and Technology of Food Industry 工 艺 技 术
2012年第1期
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表2可以看出，只有XDA-1+CaCO3处理的秸秆水解液
对嗜单宁管囊酵母的毒性最小，与纯的糖培养基相
似，说明经过XDA-1+CaCO3后再经真空浓缩处理，确
实能够解除羧酸、呋喃衍生物以及酚类化合物对酵
母的抑制作用，但并不是脱毒后的水解液中不存在
这些物质，而是通过降低某类物质的浓度来解除了
多种抑制剂之间的协同抑制作用，而单一的抑制剂
对酵母的生长抑制作用在低浓度下要远远低于协同
抑制作用。但是对于多羟基芳香化合物，在低浓度
下，即使mg/L级就可以明显抑制酵母生长和后续的
乙醇发酵[8]，所以对于单一关键物质的脱除是解除单
一抑制和协同抑制的重要途径。从表1、表2可知，
XDA-1动态吸附是脱除酚类最好的方法，这样不但
能够回收部分酚类物质，还达到了脱毒的目的；而其
他方法处理后并未能改善酵母的生长情况，根据图
1，选择XDA-1作为脱除酚类的最佳方法，结合采用
CaCO3中和处理可以显著提高秸秆水解液酵母的生
长性和后续糖的可发酵性。
3 结论与讨论
酸法作为水解木质纤维素的一种常用方法，在
生产中已得到应用，但是由于水解后水解液中发酵
抑制物的存在，在很大程度上降低了发酵的效率，成
为了限制酸法水解木质纤维素广泛应用的重要因
素。本文采用了各种脱毒方法对纤维素稀酸水解液
进行脱毒处理，结果发现，树脂XDA-1+CaCO3脱除酚
类效果最好，还原糖损失率较低，并通过生物性检验
也表现了良好的效果，具有较好的前景，但成本问题
有待于进一步研究。随着生物技术和化工工程的不
断发展，利用基因工程与分子生物学手段构建或筛
选出对发酵抑制剂具有一定抗性的菌株以及寻求低
成本、高效率、对后续发酵影响小的木质纤维素处理
方法是今后研究的重点。
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表2 培养30h后各种脱毒水解液中酵母菌生长量对比
Table 2 Contrast the growth degree of yeast in different virus-free medium for 30h
处理方法 纯糖培养基 XDA-1+CaCO3 XDA-7+CaCO3 XDA-1+KOH Ca（OH）2过中和处理 KOH中和处理
菌数（107/mL） 2.74 2.26 0.31 0.00608 1.25 0.0004
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第213页）
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