專利名稱：動態(tài)脫除甘薯淀粉中鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種動態(tài)脫除甘薯淀粉中鋁的方法。
背景技術(shù)：
鋁作為一種在自然界廣泛存在的元素，它不僅存在于環(huán)境中，還存在于植物、動物以及人體中，在我們所生存的這個生物圈中鋁可謂是無處不在。在日常生活中人們接觸鋁十分頻繁，以前人們認(rèn)為，鋁與鋁鹽是不被人體所吸收的，無急慢性毒性。因此，鋁與鋁鹽被廣泛應(yīng)用于食品添加劑，混凝劑，藥物，各種容器和炊具等。隨著科技的發(fā)展，其潛在毒性引起了人們的重視。據(jù)報道，鋁能對生殖系統(tǒng)、胚胎生長發(fā)育、人體內(nèi)肺及其它器官產(chǎn)生毒性作用，過量的鋁攝入導(dǎo)致骨生成抑制，發(fā)生骨軟化癥；許多學(xué)者認(rèn)為，阿爾茨海默病，透析性腦病，神經(jīng)退行性病等病癥均與鋁的毒副作用有關(guān)。因此，世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國糧農(nóng)組織(WH0/FA0 )已于19 89年正式將鋁確定為食品污染物予以控制。我國先后采集了市場上大部分食品、含鋁復(fù)合添加劑及鋁制炊具，測定含鋁量和鋁溶出量，結(jié)果表明從日常天然食物中攝入的鋁量較低(9-12mg/人.(!)，由鋁制炊具溶入食物而造成鋁攝入也不多(4mg/人.d)，主要來自添加含鋁添加劑的食品如饅頭、油條等，超過WHO提出的鋁允許攝入量(<lmg/kg*d體重)。因此，我國在1994年首次制定了面制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中鋁含量彡100mg/kg《面制食品中鋁限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB15202- 1994)及標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法，后來又在《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》(GB2760-2011)中規(guī)定了含鋁添加劑的限量標(biāo)準(zhǔn)(招的殘留量< 100mg/kg)。甘薯具有豐富的營養(yǎng)和保健功能，除了作為生理堿性食品調(diào)節(jié)人體酸堿平衡外，還能提高機(jī)體免疫力、阻止脂肪皮下累積、延緩衰老、預(yù)防心血管疾病、防止結(jié)腸癌和乳腺癌的發(fā)生，作為主要的加工產(chǎn)品甘薯粉條、粉絲一直是人們喜愛的傳統(tǒng)食品。隨著食品安全監(jiān)管的日益加強(qiáng)，一些生產(chǎn)傳統(tǒng)甘薯粉條的企業(yè)生產(chǎn)的粉條產(chǎn)品鋁含量超標(biāo)，受到質(zhì)監(jiān)部門的處罰，影響到了企業(yè)的生存。通過企業(yè)自身查找原因，發(fā)現(xiàn)造成粉條中鋁超標(biāo)的有兩方面原因:一是生產(chǎn)粉條的原料一甘薯淀粉中鋁含量超過了國家對粉條產(chǎn)品的鋁含量規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，二是生產(chǎn)粉條時添加了含鋁添加劑即明礬。在傳統(tǒng)粉條、粉絲加工中，為了提高粉條的韌性和耐煮性，減少斷條造成的損失，常在加工中加入一定量的明礬。目前生產(chǎn)粉條的企業(yè)找到了合適的無鋁食品添加劑用來替代明礬，解決了因添加明礬造成的產(chǎn)品中鋁超標(biāo)問題。但對于原料甘薯淀粉含鋁量過多造成粉條產(chǎn)品鋁含量超標(biāo)的問題，企業(yè)自身無法解決，影響了企業(yè)產(chǎn)品的品質(zhì)。查閱相關(guān)專利和資料，目前沒有關(guān)于淀粉中脫除鋁的發(fā)法，類似方法主要是廢水脫除鋁離子和食品中脫除重金屬的方法，包括離子樹脂交換法，化學(xué)沉淀法，電化學(xué)法，氣浮法，生物技術(shù)法。離子交換法是利用離子交換樹脂，通過樹脂吸附，將溶液中的鋁離子或重金屬交換到樹脂上，分離出溶液中的鋁離子或重金屬離子，此類方法一般用于溶解在水溶液中的鋁離子或重金屬離子脫除。專利CN101803784A公布了采用螯合型樹脂協(xié)同處理去除果蔬汁中重金屬離子的方法，該方法利用不同樹脂對不同重金屬離子的選擇吸附性，按照一定比例混合幾種樹脂，脫除果蔬汁中的鉛、汞、銅、鎳、砷二價重金屬離子。專利CN101176565A公布了利用離子交換法減除沙棘果汁原料中重金屬鉛含量的方法，將過濾后的沙棘汁經(jīng)過裝有吸附劑的反應(yīng)釜，減除了沙棘汁中重金屬鉛的含量。專利CN101816450A公布了一種高分子樹脂，此樹脂可以去除果蔬汁中重金屬離子。專利CN101607996A公布了一種貝類多糖溶液經(jīng)過離子交換樹脂，去除重金屬離子的方法。此類方法優(yōu)點(diǎn)處理量比較大，脫除率高，無污染。缺點(diǎn)樹脂易受污染或氧化失效，再生頻繁，操作費(fèi)用高?；瘜W(xué)沉淀法是利用螯合劑或絮凝劑與水溶液中的重金屬離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成重金屬鹽類沉淀，脫除溶液中的鋁離子或重金屬離子。專利CN102583683A公布了一種改性羧甲基殼聚糖復(fù)合絮凝劑，該絮凝劑可以除去廢水中氟離子。專利CN101724094A公布了殼寡糖螯合銅的方法，該專利利用殼寡糖和二價銅離子配位形成殼寡糖螯合銅沉淀，去除溶液中銅離子。專利CN101973618A公布了利用殼聚糖-鐵配合物去除和回收六價鉻離子的方法，該方法是利用殼聚糖和鐵離子形成殼聚糖-鐵的配合物吸附六價鉻離子并形成沉淀，實現(xiàn)去除回收六價鉻離子。專利CN101323949A利用了鋁離子和絮凝劑反應(yīng)生成沉淀的方法，去除溶液中鋁離子。專利CN102583685A公布了一種脫除水溶液中微量汞的方法，該方法利用磷酸鹽、鎂鹽、鈣鹽形成復(fù)合物，產(chǎn)生沉淀的方法，除去水中的汞離子。專利CN101380068A公布了一種羊奶果干粉中重金屬鉛的脫出方法，利用脫鉛劑EDTA、酒石酸鉀鈉、PAR[4-( 2-吡啶偶氮)間苯二酚]或鹽酸羥銨，在一定溫度、pH范圍下攪拌螯合一定時間，可以去除干粉中含有的鉛。此類方法大多數(shù)都是針對水溶液中溶解的鋁離子或金屬離子。優(yōu)點(diǎn)工藝簡單，缺點(diǎn)需要大量的化學(xué)試劑，易造成二次污染。電化學(xué)法是利用電極與重金屬離子發(fā)生電化學(xué)作用而消除其毒性的方法，具有設(shè)備簡單，占地少，易操作，金屬可回收的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是工作電極昂貴，不易更新。專利CN102642955A公布了養(yǎng)殖循環(huán)海水中重金屬的電化學(xué)去除方法，通過在海水中布置工作電極，利用陽極溶出伏安法去除海水中的重金屬離子。氣浮法是利用氣泡的吸附作用將重金屬的化學(xué)反應(yīng)沉淀物或絡(luò)合物分離去掉，具有設(shè)備簡單、可以間歇操作的優(yōu)點(diǎn)，但需要大量化學(xué)試劑，操作繁瑣。專利CN102311185A公布了利用氣浮沉淀法去除電鍍廢水中重金屬離子的方法。生物技術(shù)法是利用微生物或植物體的生理特性來處理重金屬廢水，主要有微生物吸附法、生物絮凝法或植物修復(fù)法。該方法效率高、成本低，但微生物培養(yǎng)馴化時間長，不易控制，而且大多數(shù)具有選擇性。專利CN1657431A提供了利用蘑菇培養(yǎng)基廢料去除工業(yè)廢水含有的鉛的方法，將蘑菇培養(yǎng)基廢料制備成一種生物吸附劑，吸附含鉛廢水中的鉛，實現(xiàn)了脫除的目的。上述各種方法具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，但目前還沒有適用于甘薯淀粉中鋁脫除的方法。對甘薯淀粉鋁含量過高的原因進(jìn)行分析，檢測土壤、水質(zhì)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)赝寥乐泻X較高。由于淀粉是由D-葡萄糖通過α_1，4和α-1，6_糖苷鍵結(jié)合而成的高聚物，含有一些活性基團(tuán)，淀粉顆粒也具有多孔性，在靜電作用、羥基結(jié)合、物理吸附等作用下可以吸附土壤中可溶性的鋁離子，Al3+、AlOH2+, Al (OH)2+結(jié)合到淀粉顆粒表面或結(jié)合到淀粉分子鏈上，造成鋁離子在淀粉中以兩種方式存在:第一種，在靜電力、物理吸附的作用下鋁離子吸附于淀粉顆粒表面；第二種，在羥基作用下，鋁離子和淀粉分子鏈結(jié)合，和淀粉分子一起聚集成淀粉顆粒，包裹在淀粉顆粒中。淀粉是D-葡萄糖通過α_1，4糖苷鍵連接而形成的線狀大分子，由分子內(nèi)羥基間的氫鍵作用使整個鏈分子蜷曲成每6個葡萄糖殘基為I個螺旋節(jié)距的螺旋結(jié)構(gòu)，由于淀粉分子的螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部是疏水基，螺旋結(jié)構(gòu)外部的羥基具有一定活性，而鋁離子含有多個正電荷，可以和多個淀粉分子上的活性羥基結(jié)合，被淀粉分子包裹在淀粉顆粒內(nèi)部，結(jié)合比較致密，不易被脫除。推測造成粉條中鋁超標(biāo)的主原料一甘薯淀粉中鋁離子主要是以第一種方式，吸附于淀粉顆粒表面。由于鋁離子通過靜電力、物理作用吸附于淀粉顆粒表面，作用力比較弱，可以采用螯合的方式，利用具有較強(qiáng)螯合作用的鹽類、多糖、酸等，競爭淀粉顆粒表面上的鋁離子，將鋁離子從淀粉表面“拉”下來，溶解到水中，達(dá)到脫除鋁的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效的、成本低廉、工藝簡單的動態(tài)脫除甘薯淀粉中鋁的方法。一種動態(tài)脫除甘薯淀粉中鋁的方法，包括以下步驟:(I)配制螯合劑溶液:將占甘薯淀粉重量0.Γ5%的螯合劑添加到軟化水中，動態(tài)攪拌溶解，調(diào)節(jié)溶液PH值，配成螯合劑溶液；其中軟化水的用量按甘薯淀粉與螯合劑溶液的固液質(zhì)量比為1:1-1:5計算；(2)動態(tài)螯合:將甘薯淀粉與螯合劑溶液動態(tài)攪拌混合，制成淀粉乳，并攪拌進(jìn)行動態(tài)螯合；(3)清洗淀粉:將完成螯合的淀粉乳離心甩干，按照固液質(zhì)量比為1:1-1:3將淀粉乳動態(tài)攪拌加入到軟化水中，再離心甩干；重復(fù)上述清洗過程2-3次，以去掉淀粉表面吸附的水溶性鋁螯合物。所述甘薯淀 粉是將甘薯經(jīng)過傳統(tǒng)酸漿法得到的粗淀粉。所述粗淀粉招含量為100mg/kg以上。所述螯合劑選自乙二胺四乙酸二鈉、六偏磷酸鈉、植酸、殼寡糖、多聚磷酸鈉、焦磷酸鈉中的一種或一種以上。所述螯合劑溶液的pH值為2-9。所述軟化水的硬度為0-8度。所述動態(tài)攪拌的速度為60_200r/min。步驟(2)中所述動態(tài)螯合其時間為3_24h。通過本發(fā)明方法得到甘薯淀粉鋁含量低于粉條產(chǎn)品的鋁含量標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明方法具有成本低廉，工藝過程簡單，脫鋁率高等優(yōu)點(diǎn)。
具體實施例方式下面將結(jié)合具體實例進(jìn)一步說明本發(fā)明的方法。實施例1將160ml軟化水加入燒杯中，控制攪拌轉(zhuǎn)速100r/min，然后加入占甘薯淀粉重量
1.25%的乙二胺四乙酸二鈉或六偏磷酸鈉或0.375%植酸溶解，使用檸檬酸調(diào)整pH值控制在3-3.5范圍，再按照甘薯淀粉和軟化水比例即固液質(zhì)量比1: 4，添加40g甘薯淀粉，攪拌懸浮淀粉顆粒，制成淀粉乳，動態(tài)攪拌淀粉乳12h,攪拌轉(zhuǎn)速100r/min。將螯合結(jié)束的淀粉乳倒入離心杯中，離心轉(zhuǎn)速4000r/min,離心時間3min,倒掉上層溶液,然后添加40ml軟化水?dāng)嚢钁腋〉矸?，攪拌轉(zhuǎn)速100 r/min，經(jīng)過離心甩干，重復(fù)清洗淀粉兩次，80-85°C烘干，得到脫鋁后甘薯淀粉。按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)鉻天青比色法檢測鋁含量的方法檢測(檢測方法見附錄)，產(chǎn)品含招量分別為54mg/kg,31 mg/kg, 34mg/kg,符合企業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)。實施例2將160ml軟化水加入燒杯中，控制攪拌轉(zhuǎn)速200r/min，然后加入占甘薯淀粉重量
0.625%的殼寡糖溶解，使用檸檬酸調(diào)整pH值控制在4-4.5范圍，再按照固液質(zhì)量比1:4，添加40g淀粉,攪拌懸浮淀粉顆粒,制成淀粉乳，動態(tài)攪拌淀粉乳24h,攪拌轉(zhuǎn)速200r/min。將螯合結(jié)束的淀粉乳倒入離心杯中，離心轉(zhuǎn)速4000r/min,離心時間3min,倒掉上層溶液，然后添加40ml軟化水?dāng)嚢钁腋〉矸?，攪拌轉(zhuǎn)速100 r/min，經(jīng)過離心甩干，重復(fù)清洗淀粉兩次，80-85°C烘干，得到脫鋁后淀粉。按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)鉻天青比色法檢測鋁含量的方法檢測(檢測方法見附錄)，產(chǎn)品含鋁量為37mg/kg，符合企業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)。實施例3將120ml軟化水加入燒杯中，控制攪拌轉(zhuǎn)速lOOr/min，然后加入占甘薯淀粉總量的1.25%焦磷酸鈉或多聚磷酸鈉溶解，溶液pH值在7-8范圍，不調(diào)整，再按照固液質(zhì)量比1:3，添加40g淀粉，攪拌懸浮淀粉顆粒，制成淀粉乳，動態(tài)攪拌淀粉乳12h，攪拌轉(zhuǎn)速IOOr/mirio將螯合結(jié)束的淀粉乳倒入離心杯中，離心轉(zhuǎn)速4000r/min,離心時間3min,倒掉上層溶液，然后添加80ml軟化水?dāng)嚢钁腋〉矸?，攪拌轉(zhuǎn)速100r/min，經(jīng)過離心甩干，重復(fù)清洗淀粉兩次，80-85°C烘干，得到脫鋁后淀粉。按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)鉻天青比色法檢測鋁含量的方法檢測(檢測方法見附錄)，產(chǎn)品含鋁量為25.9mg/kg (焦磷酸鈉)，73.3mg/kg(多聚磷酸鈉)，符合企業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)。實施例4將80ml軟化水加入燒杯中，控制攪拌轉(zhuǎn)速100r/min，然后加入占甘薯淀粉重量
0.5%的六偏磷酸鈉、0.0625%乙二胺四乙酸二鈉和0.0625%的焦磷酸鈉溶解，使用檸檬酸調(diào)整PH值控制在3-3.5范圍，再按照淀粉和軟化水比例即固液質(zhì)量比1:2，添加40g淀粉，攪拌懸浮淀粉顆粒，制成淀粉乳，動態(tài)攪拌淀粉乳12h,攪拌轉(zhuǎn)速100r/min。將螯合結(jié)束的淀粉乳倒入離心杯中，離心轉(zhuǎn)速4000r/min,離心時間3min,倒掉上層溶液,然后添加80ml軟化水清洗兩次，離心分離，80-85°C烘干，得到脫鋁后淀粉，按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)鉻天青比色法檢測鋁含量的方法檢測(檢測方法見附錄)，產(chǎn)品含鋁量為55mg/kg，符合企業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)。實施例5將80ml軟化水加入燒杯中，控制攪拌轉(zhuǎn)速100r/min，然后加入占干淀粉重量0.5%的焦磷酸鈉、0.0625%的乙二胺四乙酸二鈉和0.0625%的六偏磷酸鈉溶解，溶液pH值不用調(diào)整，再按照淀粉和軟化水比例即固液質(zhì)量比1:2，添加40g淀粉，攪拌懸浮淀粉顆粒，制成淀粉乳，動態(tài)攪拌淀粉乳12h，攪拌轉(zhuǎn)速100r/min。將螯合結(jié)束的淀粉乳倒入離心杯中，離心轉(zhuǎn)速4000r/min,離心時間3min,倒掉上層溶液,然后添加40ml軟化水?dāng)嚢钁腋〉矸?攪拌轉(zhuǎn)速100 r/min,經(jīng)過離心甩干，重復(fù)清洗淀粉兩次，80_85°C烘干，得到脫鋁后淀粉。按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)鉻天青比色法檢測鋁含量的方法檢測(檢測方法見附錄)，產(chǎn)品含鋁量為40mg/kg，符合企業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)。
實施例6在生產(chǎn)車間攪拌罐中打入20噸飲用水(硬度比實驗室用水高50倍)，攪拌轉(zhuǎn)速60r/min，投入占甘薯淀粉重量1%六偏磷酸鈉、0.15%植酸，攪拌至完全溶解，使用檸檬酸調(diào)整PH值控制在2-3范圍，然后按固液質(zhì)量比1:2，投入10噸粗淀粉，攪拌轉(zhuǎn)速60r/min，充分分散，形成淀粉乳，動態(tài)螯合24h，靜置沉降，排出上層溶液，再添加20噸飲用水清洗兩次，然后將淀粉乳過蘿除去漂浮的雜質(zhì)，再經(jīng)過旋液分離器分離除去殘余少量的蛋白和泥沙，最后經(jīng)離心機(jī)離心甩干，80-85°C烘干，得到脫鋁后的淀粉，按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)鉻天青比色法檢測鋁含量的方法檢測(檢測方法見附錄)，檢測結(jié)果:
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)脫除甘薯淀粉中鋁的方法，其特征在于，包括以下步驟: (O配制螯合劑溶液:將占甘薯淀粉重量0.Γ5%的螯合劑添加到軟化水中，動態(tài)攪拌溶解，調(diào)節(jié)溶液PH值，配成螯合劑溶液；其中軟化水的用量按甘薯淀粉與螯合劑溶液的固液質(zhì)量比為1:1-1:5計算； (2)動態(tài)螯合:將甘薯淀粉與螯合劑溶液動態(tài)攪拌混合，制成淀粉乳，并攪拌進(jìn)行動態(tài)螯合； (3)清洗淀粉:將完成螯合的淀粉乳離心甩干，按照固液質(zhì)量比為1:1-1:3將淀粉乳動態(tài)攪拌加入到軟化水中，再離心甩干；重復(fù)上述清洗過程2-3次，以去掉淀粉表面吸附的水溶性鋁螯合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述甘薯淀粉是將甘薯經(jīng)過傳統(tǒng)酸漿法得到的粗淀粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述粗淀粉鋁含量為100mg/kg以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述螯合劑選自乙二胺四乙酸二鈉、六偏磷酸鈉、植酸、殼寡糖、多聚磷酸鈉、焦磷酸鈉中的一種或一種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述螯合劑溶液的PH值為2-9。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述軟化水的硬度為0-8度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述動態(tài)攪拌的速度為60-200r/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的方法，其特征在于，步驟(2)中所述動態(tài)螯合其時間為3-24h。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于食品加工技術(shù)領(lǐng)域的一種動態(tài)脫除甘薯淀粉中鋁的方法。本發(fā)明的方法為利用螯合的原理，將螯合劑添加到淀粉乳中，在pH值2-9的范圍下攪拌螯合3h以上，過濾除掉大部分水并用軟化水?dāng)嚢枨逑?次，可以將淀粉中鋁含量脫除80%以上。本發(fā)明解決了由于使用甘薯淀粉生產(chǎn)粉條致使粉條鋁含量超標(biāo)的問題，提高了粉條的安全性。脫除鋁的處理工藝簡單，易操作，成本低，適用于國內(nèi)生產(chǎn)粉條企業(yè)的淀粉處理工藝。
文檔編號A23L1/015GK103202413SQ20131010648
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者高彥祥, 李津津 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)