[发明专利]微粉化淀粉及其制备方法

说明书

引言

本申请涉及平均粒度小于5微米和聚合度大于100的微粉化淀粉，其中微粉化淀粉显示了基础颗粒淀粉结晶度的至少20％。

淀粉是由两种多糖分子组成的复合碳水化合物：(1)直链淀粉，通过α-1，4-D- 糖苷键连接的大部分线性和柔性的D-脱水葡萄糖单元的聚合物；和2)支链淀粉，通过α-1，6-D-糖苷键连接的直链的支化聚合物。根据来源，淀粉在通常大气条件下具有10％到20％的平衡水分含量。谷类淀粉通常是约10％到14％水分，而马铃薯淀粉通常是约15％到20％水分。

对于工业应用，天然淀粉在烧煮后具有许多缺点，例如在冷水中不溶解、失去粘性、和稠化作用。可以物理改性淀粉以改善水溶解性和改变颗粒尺寸。物理改性方法包括在不同的温度/水分组合、压力、剪切力、辐射下处理天然淀粉颗粒。物理改性还包括机械碾磨以改变淀粉颗粒的物理尺寸。

淀粉颗粒存在所有的形状和尺寸(球体、椭圆体、多边形、薄片、不规则管状)。根据植物源，这些淀粉颗粒的长尺寸从0.1微米到至少200微米的范围， Gallant等，Eur.J.Clinical Nutr.1992，46，S3。普通玉米仁湿磨产生的淀粉具有5-30 微米的颗粒尺寸，其中所报道的平均尺寸为9.2微米，″Corn Starch，第3版″ Washington，DC：Com Industries Research Foundation；1964。更大的、蜡状玉米淀粉颗粒具有A-型X射线衍射图，Franco等，199850，193-198。淀粉颗粒由厚度在100nm到400nm之间的非晶和结晶壳交替组成。X射线衍射显示在颗粒内9-10nm的周期性。这种周期性是由于在颗粒中的结晶的和非晶的薄板并且是独立于植物源的。

天然淀粉颗粒具有从15％变化到45％的结晶度，Zobel1988，40， 44。从淀粉结晶度的水平出发，很明显在颗粒中大部分淀粉聚合物是非晶的。 Oostergetel等，Carbohydrate Polymers，1993，21，7。当在偏振光下观察时大部分天然淀粉颗粒显示Maltese十字。在这样的结构中支链淀粉分子的放射状组织导致光偏振。然而，双折射对细长淀粉颗粒的两极和赤道部分保持不变，Gallant 等，Eur.J.Clinical Nutr.1992，46，S3表明微晶极小并显示多重取向。

天然淀粉颗粒产生缺少尖锐的峰的X射线衍射图。这些X射线衍射图用于表征在结晶的淀粉中存在的几个同质异晶体，Buleon等，Int.J.Biol.Macromol. 1998，23，85。较大的A-型淀粉颗粒具有圆盘状，而较小的B-型淀粉颗粒具有球形。谷物淀粉具有A型多晶型；富含直链淀粉的薯类淀粉(如马铃薯)和谷物淀粉包含B-型多晶型，和豆类淀粉具有C-型多晶型。

A-型淀粉晶体属于晶胞中具有12个葡糖基单元和4个水分子的单斜晶空间组B₂(a＝2.124nm，b＝1.172nm，c＝1.069nm，γ＝123.5°)。这意味着不对称单元包含麦芽三糖基单元，和堆积包含在晶胞的角落中的双螺旋和在晶胞中心的另一个双螺旋。双螺旋是左旋的，是平行链的，具有2.138nm的重复距离，和经二重旋转轴与另一链相关。双螺旋是非常紧实的，在双螺旋中心没有给水的空间。在晶胞中，在这些螺旋之间直接或通过四个水分子产生氢键。

B-型淀粉晶体属于六方晶空间组P6₁(a＝b＝1.85nm，c＝1.04nm)。B-型淀粉中的链也被组织在双螺旋中，但在晶体堆积和水含量上，该结构不同于A-型淀粉，后者从10％到50％的范围。通过在六个双螺旋的六方晶构造中形成通道的氢键网络连接双螺旋。这个通道被水分子填充，一半经氢键连接到直链淀粉，和另一半连接到其他水分子。由此，伴随着27％的水合作用，位于在六个双螺旋之间的晶胞中的36个水分子，形成经六边形网络环绕的水柱。