全 文 ：2005年 12月
第 20卷第 6期
中国粮油学报
Jou rnal o f the Chinese C erea ls andO ilsA ssocia tion
Vo .l 20, N o. 6
Dec. 2005
喷射液化法制备籼米为基质的脂肪替代品
杨玉玲 1　许时婴 2　唐玉玲 3　袁　博 2　李　敏4
(南京财经大学食品学院 ,江苏省粮油品质控制重点实验室1 ,南京　210003)
(江南大学 2 ,无锡　214036)
(淮阴师范学院 3 ,淮阴　233001)
(上海融氏企业 4 ,上海　201506)
摘　要　研究了以籼米为原料采用喷射液化法在扩大规模上制备脂肪替代品的工艺条件 ,并对脂肪替代
品的表面结构 、分散性和玻璃化转变温度等进行了研究。结果表明:喷射液化的工艺参数为:籼米粉浆料浓度
25%(w /w)、酶用量 4500 ～ 5500U /kg籼米粉 、喷射糊化温度 105℃、保温 (95℃, 15m in),灭酶 (喷射温度
130℃, pH≤4)。脂肪替代品平均粒径为 20. 4μm , DE值为 3的脂肪替代品的玻璃化转变温度为 49. 5℃。
关键词　脂肪替代品　籼米　玻璃化转变温度
0　前言
作者曾研究了实验室条件下利用籼米制备脂肪
替代品的工艺条件[ 1 -2] ,但此工艺条件不适合工业化
生产的要求 。这是因为在制备脂肪替代品的生产过
程中 ,涉及到淀粉糊化与水解两个过程。由于淀粉
颗粒中结晶区的存在会阻止酶水解作用 ,只有糊化
的淀粉才能被水解 ,因此从理论上讲应该先糊化再
酶解。在实验室制备条件下可以在淀粉糊化后加
酶 ,经充分搅拌使酶均匀分散在糊化的淀粉糊中;但
在工业化生产过程中 ,糊化淀粉糊的粘度太大 ,加入
酶后很难均匀混合 ,这就造成产物水解程度的难以
控制 ,产品性质不稳定 。在国外早期的麦芽糊精制
备过程中 ,淀粉的糊化与酶水解同时进行 ,但同样存
在水解不均匀和产品性质不稳定的问题。因此直到
上个世纪八十年代初 ,仅仅局限于制备 DE值较高的
麦芽糊精产品。无法生产出具有确定低 DE的麦芽
糊精类脂肪替代品。目前在国外均采用喷射液化法
解决这一生产中的难题。
喷射液化法的关键设备是淀粉蒸汽喷射液化
器 ,它是将两种不同压力的流体高速混合 ,并发生物
质和能量交换的装置 [ 3] 。压力较高的流体称为工作
流体 ,压力较低的流体称为引射流体 ,喷射出来的流
体称为混合流体 。喷射液化器的工作原理如图 1所
收稿日期:2004 - 11 - 05
作者简介:杨玉玲 ,女 , 1964年出生 ,博士 ,副教授 ,食品科学专业
示:在喷射时 ,高压蒸汽与薄膜状淀粉浆料直接混
合 ,蒸汽在高物料流速和局部强烈湍流作用下迅速
凝结 ,释放出大量潜热 ,使淀粉在极短时间内均匀受
热糊化。
图 1　喷射液化器的原理示意图
本文在实验室小试基础上以籼米为原料采用喷
射液化法进行扩大试验 ,研究喷射液化法制备脂肪
替代品的工艺条件 ,以籼米为基质的脂肪替代品在
我国早日工业化生产提供参考。
1　实验材料与方法
1. 1　材料与方法
上海籼米粉 :上海变性淀粉厂 。
耐高温 α-淀粉酶:无锡杰能科生物技术有限公
司。
盐酸 、氢氧化钠等均为分析纯 。
QZ - 5型高速喷雾干燥机:锡山林洲干燥机厂 。
Pyris1型差示扫描量热仪:PE公司。
XL - 30w /1nca型扫描电子显微镜:Ph ilips公司 。
第 20卷第 6期 杨玉玲等　喷射液化法制备籼米为基质的脂肪替代品
喷射液化器:上海融氏公司定做的中试设备。
1. 2　实验方法
1. 2. 1　一般测定方法
水分测定:常压干燥法 [ 4]
DE值的测定 [ 1]
1. 2. 2　脂肪替代品制备工艺
35 ～ 55kg籼米粉→调浆→调 pH5. 8 ～ 6. 2→加 α
-淀粉酶→喷射糊化→ 95℃保温液化→灭酶→均
质 /离心 (3000r /m in, 20m in)→喷雾干燥 (浆料浓度
15%、进风温度 185 ～ 195℃、出风温度 95℃)→脂肪
替代品 。
1. 2. 3　脂肪替代品形貌观察
将样品撒在贴有双面胶的 SEM的样品台上 ,用
吸耳球轻吹使样品单层铺于样品台的表面 ,喷金后
观察 ,加速电压 20KV。
1. 2. 4　分散性的测定
取 1. 0g样品 +10mL水→不同温度下保温→搅
拌→记录样品的分散时间 。
1. 2.5　玻璃化转变温度的测定
准确称量 10mg左右样品置于铝盒中 。以空铝
盒为参照 ,在充 N2环境中利用差示扫描量热仪以
10℃ /m in的速度进行温度扫描 ,测定样品的玻璃化
转变温度。
2　结果与讨论
2. 1　喷射液化工艺条件的确定
脂肪替代品喷射液化工艺流程如下:
籼米粉调浆→调 pH5. 8 ～ 6. 2→加 α-淀粉酶→
喷射糊化→保温液化→二次喷射灭酶 ,见图 2。
图 2　喷射液化工艺流程简图
2. 1. 1　喷射温度对籼米粉糊化的影响
糊化是在加热条件下使淀粉颗粒充分吸水膨
胀 ,从有序状态转变为无序状态 ,结晶区消失 。只有
在淀粉充分糊化情况下 ,酶水解反应才比较均一 ,得
到的低 DE值产品的相对分子质量分布较为均匀 ,有
利于形成脂肪的口感 。影响籼米中淀粉糊化的因素
很多 ,其中最重要的因素为淀粉体系中水分含量和
糊化温度 [ 5 - 6] 。而当淀粉体系中水分含量达到 70%
时。温度是影响淀粉糊化的最重要因素 ,因此 ,喷射
温度是喷射糊化的关键参数 。
根据实验室小试试验结果[ 1 -2] ,选择籼米粉浓度
17%(w /w), pH6. 1以及加酶量 6500U /kg籼米粉 ,
研究喷射温度对籼米粉糊化的影响。结果见表 1。
表 1　喷射温度对籼米粉糊化的影响
喷射温度(T /℃) 籼米粉糊化度
93±2 尚有稍许未糊化
98±2 尚有稍许未糊化
105±2 完全
从表 1可见 ,喷射温度达到 105℃±2℃时 ,籼米
粉完全糊化。同时观察到喷射温度达到 105℃时 ,蒸
汽压力为 2kg。
2. 1. 2　物料浓度
调解籼米粉与水的比例使浆料浓度分别为
17%、20%、25%和 28%(w /w)再调 pH6. 1以及加
酶量 6500U /kg籼米粉进行试验。当物料浓度为
28%时 ,浓度太大 ,造成管路堵塞 ,因此籼米粉浆液
的浓度选择为 25%(w /w)。
2. 1. 3　加酶量和保温时间
为保证产品具有确定 DE值 2 ～ 3 ,需要在喷射糊
化后应采用保温液化步骤。正确的液化方法能提高
产品质量 。M orehouse[ 7 -9]和 A rmbruster[ 10]认为:在喷
射液化后采用 95℃保温是非常必要的。在 95 ～
100℃下保温可明显改善产品稳定性 ,称为稳定化。
因此在确定温度为 95℃条件下 ,研究保温液化的加
酶量和保温时间的关系 。
2.1.3.1　固定加酶量为 6500U /kg籼米粉 ,分别保
温 25m in、20m in和 15m in,测得产品的 DE值分别为
5. 1、4. 8和 4. 3。即当加酶量一定时 , DE值随保温
时间延长而增加。但由于产品的 DE值均大于 3 ,因
而必须减少酶用量 。
2.1.3.2　固定保温时间为 15m in时 ,加酶量与 DE
值之间的关系见表 2。
表 2　加酶量与 DE值的关系
加酶量(U /kg籼米粉) DE
6500 4. 3
5500 3. 1
4500 2. 4
从表 2可见 ,加酶量为 4500 ～ 5500U /kg籼米粉 ,在
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中国粮油学报 2005年第 6期
95℃下保温 15m in可以得到 DE值为 2 ～ 3的脂肪替
代品。
2.1.3.3　加酶量为 3000 U /kg籼米粉时 ,在 95℃下
保温 30m in时 , DE值为 2. 6,说明在减少酶用量的条
件下增加保温时间也能得到 DE2 ～ 3的脂肪替代品。
2. 1. 4　喷射灭酶
在采用高温 α-淀粉酶水解籼米粉制备脂肪替
代品过程中 ,因为高温 α-淀粉酶不易被灭活。
经过初步试验确定了喷射灭酶的条件为:灭酶
温度为 130℃,再加入少量酸调节 pH值至 4以下 。
取两份样品检测灭酶效果 ,一份为调 pH4以下
后立即测 DE值 ,另一份在 90℃下保温 3h后测 DE
值结果见表 3。
表 3　灭酶效果检验
样品 保温时间(h) DE值
1 0 2. 94
2 3 3. 01
由于保温前脂肪替代品的 DE值为 2. 94,保温后
为 3. 01。保温 3个小时 DE值仅增加 0. 05,说明双
重灭酶效果既快捷又完全 。
2. 2　脂肪替代品的形貌观察
脂肪替代品为白色粉末 ,无异味 。 pH为 6。
图 3　脂肪替代品颗粒的表面结构
图 4　籼米淀粉颗粒的表面结构
通过扫描电镜观察发现脂肪替代品的粒度大小
分布不一 ,颗粒表面有许多 (凹 )凸面 ,随机取 100粒
进行测量得出脂肪替代品的粒径范围为 3. 3 ～
66μm ,平均粒径为 20. 4μm。脂肪替代品颗粒与籼
米淀粉颗粒不同 , 籼米的淀粉粒径范围为 2. 11 ～
6. 15μm ,平均粒径为 4. 48μm ,粒度分布比较均匀 ,籼
米淀粉呈多角型 ,参见图 3 ～ 4。
2. 3　脂肪替代品的分散性
对以籼米粉为原料制备的脂肪替代品的分散性
进行了测定 ,分散温度为 90℃,结果见表 4。
表 4　脂肪替代品的分散性
脂肪替代品类型 DE值 分散时间
淀粉为基质 * 3 745
籼米为基质** 3 515
*籼米粉为原料但经离心除去大部分蛋白质制得
**籼米粉为原料不经离心制得
从表 4可见 ,以同一种籼米粉为原料制备具有
相同 DE值的淀粉为基质脂肪替代品与籼米为基质
脂肪替代品的分散性不同 ,籼米为基质的脂肪替代
品的分散性好于淀粉为基质的脂肪替代品 。此样品
的分散性与在试验室小试时测得的结果略有差别 ,
其主要原因可能是二者所用的原料不同 ,特别是直
链淀粉含量不同造成的 。
2. 4　脂肪替代品的玻璃化转变温度
食品体系的一系列物理变化和化学变化都与玻
璃化转变有关 。食品原料处在玻璃态时 ,可以认为
是稳定的 ,但经过玻璃化转变后处于橡胶态 ,其流动
性 、机械性能和稳定性都发生变化 。如处于橡胶态
的各类食品由于分子流动性增加 ,导致反应速度 (如
酶反应速度 、非酶褐变速度 、氧化反应速度 )增加。
处在橡胶态的脱水食品会出现发粘和结晶等问题。
本试验制得的籼米为基质的脂肪替代品 (DE3)也同
样存在玻璃化转变温度 (见图 5)。
图 5　籼米为基质的脂肪替代品的玻璃化转变温度
从图 5可见 ,籼米为基质的脂肪替代品的玻璃
化转变起始温度为 44. 9℃,中值温度为 49. 5℃,终了
温度为 54℃,均超过室温 ,在常温下均处于玻璃态 ,
因此在常温下具有储藏稳定性。
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第 20卷第 6期 杨玉玲等　喷射液化法制备籼米为基质的脂肪替代品
3　结论
以籼米为原料采用喷射液化法在扩大规模上制
备了脂肪替代品。其中喷射液化的工艺参数为:籼
米粉浆料浓度 25%(w /w)、酶用量 4500 ～ 5500U /kg
籼米粉 、喷射糊化温度 105℃、保温(95℃, 15m in),灭
酶 (喷射温度 130℃, pH≤4)。
采用扫描电镜观察了脂肪替代品的表面结构 ,
粒度大小分布不一 ,颗粒表面有许多 (凹 )凸面 ,粒径
范围为 3. 3 ～ 66μm ,平均粒径为 20. 4μm。
采用差示扫描量热仪测定了 DE值为 3的脂肪
替代品的玻璃化转变温度为 49. 5℃。证明了其常温
下具有储藏稳定性。
参　考　文　献
[ 1] 　杨玉玲 , 许时婴. 籼米为基质的脂肪替代品———糊化工
艺研究. 中国粮油学报 , 2002. (6):48 -51
[ 2] 　杨玉玲 , 许时婴 ,王璋. 籼米制备脂肪替代品的酶水解
工艺. 无锡轻工大学学报 , 2002, (6):641 - 643
[ 3] 　Я.索科洛夫 , H. M.津格尔 [苏 ]著 ,黄秋云译. 喷射器.
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starch hydrolyza tes, 1987(M orehouse)
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[ 10] 　G rain P rocessing Co rporation, US 4 298 400, Low DE
starch conversion products, 1981 (Arm bruster)
Preparing Long -G rain R ice Based Fat
Substitute by Jet L iquefaction Process
Yang Yu ling
1　Xu Sh iy ing2　Tang Yu ling3　Yuan Bo2　LiM in4
(Food Schoo l, Nanjing Unive rsity o f F inance＆ Econom ics1 , Nanjing 210003)
(Food Schoo l, Southe rn Yangtze University2 , Wuxi 214036)
(Huaiyin Norm alC ollege3 , Hua iy in 233001)
(Shanghai Rong shi Corpo ra tion4 , Shanghai 201506)
Abstract　A jet liquefaction process w as adopted to prepare long - gra in rice based fat substitute on p ilo t p lant
sca le. The surface struc ture, dispe rsion prope rties and g lass transition tempe ra ture o f the fa t substitu tew ere studied.
The follow ing conditions o f the process are ob tained:concentration of long - grain rice flour sy rup 25% (w /w), a-
mount o fα- amylase 4500 - 5500 U /kg rice flour, je t gelatiniza tion tempera ture 105℃, liquefaction (95℃,
15m in), and amy lase deactivation ( je t tempera ture 130℃, pH≤4). The average size of the fa t substitute partic les
is 20. 4μm. The g lass transition tempe ratu re o f the fat substitu te w ith DE=3 is 49. 5℃.
Key words　fat substitute, long - g rain rice, g lass transition tempera ture
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