【技術領域】
本發明屬于食品加工技術領域，具體涉及一種甘薯氧化淀粉及其制備方法。
背景技術：
淀粉是一種由多個α—d—吡喃葡萄糖結構單元組成的天然高分子化合物，也是一種重要的食品原料。但是隨著食品加工技術的不斷進步，食品種類的多樣化發展，傳統的淀粉已越來越不能滿足人們的需求。因此改變傳統淀粉的性質，通過物理、化學或者酶的手段，讓其性能更加優良，已成為現代淀粉加工工藝發展的主要趨勢。
氧化淀粉作為近年來最常用的變性淀粉之一，它一般是由淀粉在酸、堿或者中性介質中氧化而制得，由于在氧化過程中引入了醛基和羧基，使得淀粉中的糖苷鍵斷裂，官能團發生變化，從而具有糊化溫度低、粘度小、流動性好、透明度高、穩定性強等優點，已被廣泛應用到冰淇淋、果凍、糖果、糕點、蜜餞等各個領域。目前常用的氧化淀粉氧化劑主要有次氯酸鈉、過氧化氫和高錳酸鉀，相對于次氯酸鈉和高錳酸鉀，過氧化氫由于更加綠色環保，即使過量也能分解成水，氧化反應后可得到較純凈的氧化淀粉，不會對環境造成污染，從而更加受到人們的關注。
眾所周知，甘薯是一種常見的藥食兩用植物，屬旋花科，分布廣泛，又名地瓜、紅薯、白薯、番薯、紅苕等。它具有極高的營養價值和保健功能，富含淀粉、糖類、蛋白質、維生素、纖維素以及各種氨基酸等營養物質，而其中淀粉的含量更是可高達30%，在食品行業有巨大的應用前景。但是由于甘薯淀粉普遍白度不高，色澤灰暗，這就在很大程度上限制了其應用空間。因此結合氧化淀粉和甘薯的種種特性，開發設計一種工藝簡單、成本低廉、安全環保、營養價值高的甘薯氧化淀粉已經是勢在必行。
技術實現要素：
本發明要解決的問題是針對以上不足，提供一種工藝簡單、成本低廉、安全環保、營養價值高的甘薯氧化淀粉及其制備方法。
本發明采用的技術方案如下：一種甘薯氧化淀粉的制備方法，包括以下步驟：
（1）選擇新鮮甘薯，清洗、去皮、切塊、打漿、過濾、濾液靜置后洗去上清液，洗滌、干燥得到甘薯淀粉；
（2）稱取甘薯淀粉，然后加入去離子水，制得淀粉乳；
（3）將上述制得的淀粉乳進行超聲處理，然后加入氫氧化鈉溶液調節淀粉乳的ph值，向調節好ph值的淀粉乳中分別加入硫酸亞鐵和過氧化氫得到混合淀粉乳a；
（4）將上述制得的混合淀粉乳a放入水浴振蕩器中振蕩反應后取出得混合淀粉乳b；
（5）向上述制得的混合淀粉乳b中加入無水乙醇，靜置、抽濾、干燥得甘薯氧化淀粉。
具體的，所述步驟（2）中淀粉乳的質量分數為30～35%，優選30%。
具體的，所述步驟（3）中超聲處理時間為25～30min，超聲頻率40khz；ph值的范圍為8～12，優選的，ph為10，硫酸亞鐵的加入量為淀粉乳中淀粉質量的0.1～0.12%，過氧化氫的加入量為淀粉和去離子水總質量的4～6%，優選質量分數為4.6%。
具體的，所述步驟（4）中水浴振蕩器的水浴溫度為45～50℃，振蕩幅度為20mm，振蕩速率為150rpm；反應時間為2～6h，優選4.5h。
具體的，所述步驟（5）中無水乙醇和混合淀粉乳b的體積比范圍為1:1~1.5:1；靜置時間為1-1.5h。
具體的，采用以上任一方法制備的甘薯氧化淀粉。
本發明的優點是：
1.本發明提供的甘薯氧化淀粉以甘薯為淀粉原料，過氧化氫為淀粉氧化劑，氫氧化鈉為ph調節劑，硫酸亞鐵為催化劑，其制備方法工藝簡單、成本低廉、安全環保、操作方便、易于控制并進行大規模生產。
2.本發明提供的甘薯氧化淀粉選用甘薯為淀粉提取原料，原料易得，成本低廉，甘薯中含有豐富的淀粉、糖類、蛋白質、維生素、纖維素以及各種氨基酸等物質，具有很高的營養價值和保健功能，同時拓寬了甘薯在淀粉加工方面的應用。
3.本發明提供的甘薯氧化淀粉以過氧化氫為淀粉氧化劑，同時添加硫酸亞鐵作為催化劑，大大提高了淀粉的氧化速率，同時相對于次氯酸鈉和高錳酸鉀淀粉氧化劑，過氧化氫由于過量時能分解成水，因此在保證生產的同時，更加綠色環保無污染。
【具體實施方式】
為了更充分理解本發明的技術內容，下面通過具體實施例對本發明技術方案進行進一步介紹和說明。以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。
實施例1
（1）選擇新鮮甘薯，清洗、去皮、切塊、打漿、過濾，濾液靜置后洗去上清液，洗滌、干燥得到甘薯淀粉；
（2）稱取35g甘薯淀粉，然后加入65ml去離子水，制得質量分數為35%的淀粉乳；
（3）將上述制得的淀粉乳在頻率為40khz下超聲處理25min，然后加入氫氧化鈉溶液調節淀粉乳的ph值為12，向ph值為12的淀粉乳中分別加入0.042g硫酸亞鐵和6g過氧化氫得到混合淀粉乳a；
（4）將上述制得的混合淀粉乳a放入45℃的水浴振蕩器中以20mm的振蕩幅度,150rpm的振蕩速率，振蕩反應2h后取出得混合淀粉乳b；
（5）向上述制得的混合淀粉乳b中加入與混合淀粉乳b體積比為1:1的無水乙醇，靜置1.5h、抽濾、干燥得甘薯氧化淀粉。
（6）檢測上述制得的甘薯氧化淀粉的羧基含量及透光率見表1。
實施例2
（1）選擇新鮮甘薯，清洗、去皮、切塊、打漿、過濾、濾液靜置后洗去上清液，洗滌、干燥得到甘薯淀粉；
（2）稱取33g甘薯淀粉，然后加入67ml去離子水，制得質量分數為33%的淀粉乳；
（3）將上述制得的淀粉乳在頻率為40khz下超聲處理26min，然后加入氫氧化鈉溶液調節淀粉乳的ph值為8，向ph值為8的淀粉乳中分別加入0.036g硫酸亞鐵和5.5g過氧化氫得到混合淀粉乳a；
（4）將上述制得的混合淀粉乳a放入46℃的水浴振蕩器中以20mm的振蕩幅度,150rpm的振蕩速率，振蕩反應3h后取出得混合淀粉乳b；
（5）向上述制得的混合淀粉乳b中加入與混合淀粉乳b體積比為1.1:1的無水乙醇，靜置1.4h、抽濾、干燥得甘薯氧化淀粉。
（6）檢測上述制得的甘薯氧化淀粉的羧基含量及透光率見表1。
實施例3
（1）選擇新鮮甘薯，清洗、去皮、切塊、打漿、過濾、濾液靜置后洗去上清液，洗滌、干燥得到甘薯淀粉；
（2）稱取32g甘薯淀粉，然后加入68ml去離子水，制得質量分數為32%的淀粉乳；
（3）將上述制得的淀粉乳在頻率為40khz下超聲處理28min，然后加入氫氧化鈉溶液調節淀粉乳的ph值為11，向ph值為11的淀粉乳中分別加入0.032g硫酸亞鐵和4g過氧化氫得到混合淀粉乳a；
（4）將上述制得的混合淀粉乳a放入47℃的水浴振蕩器中以20mm的振蕩幅度,150rpm的振蕩速率，振蕩反應6h后取出得混合淀粉乳b；
（5）向上述制得的混合淀粉乳b中加入與混合淀粉乳b體積比為1.3:1的無水乙醇，靜置1.2h、抽濾、干燥得甘薯氧化淀粉。
（6）檢測上述制得的甘薯氧化淀粉的羧基含量及透光率見表1
實施例4
（1）選擇新鮮甘薯，清洗、去皮、切塊、打漿、過濾、濾液靜置后洗去上清液，洗滌、干燥得到甘薯淀粉；
（2）稱取30g甘薯淀粉，然后加入70ml去離子水，制得質量分數為30%的淀粉乳；
（3）將上述制得的淀粉乳在頻率為40khz下超聲處理30min，然后加入氫氧化鈉溶液調節淀粉乳的ph值為10，向ph值為10的淀粉乳中分別加入0.03g硫酸亞鐵和4.5g過氧化氫得到混合淀粉乳a；
（4）將上述制得的混合淀粉乳a放入50℃的水浴振蕩器中以20mm的振蕩幅度,150rpm的振蕩速率，振蕩反應4h后取出得混合淀粉乳b；
（5）向上述制得的混合淀粉乳b中加入與混合淀粉乳b體積比為1.5:1的無水乙醇，靜置1h、抽濾、干燥得甘薯氧化淀粉。
（6）檢測上述制得的甘薯氧化淀粉的羧基含量及透光率見表1。
實施例5
（1）選擇新鮮甘薯，清洗、去皮、切塊、打漿、過濾、濾液靜置后洗去上清液，洗滌、干燥得到甘薯淀粉；
（2）稱取30g甘薯淀粉，然后加入70ml去離子水，制得質量分數為30%的淀粉乳；
（3）將上述制得的淀粉乳在頻率為40khz下超聲處理30min，然后加入氫氧化鈉溶液調節淀粉乳的ph值為10，向ph值為10的淀粉乳中分別加入0.03g硫酸亞鐵和4.6g過氧化氫得到混合淀粉乳a；
（4）將上述制得的混合淀粉乳a放入50℃的水浴振蕩器中以20mm的振蕩幅度,150rpm的振蕩速率，振蕩反應4.5h后取出得混合淀粉乳b；
（5）向上述制得的混合淀粉乳b中加入與混合淀粉乳b體積比為1.5:1的無水乙醇，靜置1h、抽濾、干燥得甘薯氧化淀粉。
（6）檢測上述制得的甘薯氧化淀粉的羧基含量及透光率見表1。
實施例6
（1）選擇新鮮甘薯，清洗、去皮、切塊、打漿、過濾、濾液靜置后洗去上清液，洗滌、干燥得到甘薯淀粉；
（2）稱取31g甘薯淀粉，然后加入69ml去離子水，制得質量分數為31%的淀粉乳；
（3）將上述制得的淀粉乳在頻率為40khz下超聲處理29min，然后加入氫氧化鈉溶液調節淀粉乳的ph值為9，向ph值為9的淀粉乳中分別加入0.034g硫酸亞鐵和5g過氧化氫得到混合淀粉乳a；
（4）將上述制得的混合淀粉乳a放入49℃的水浴振蕩器中以20mm的振蕩幅度,150rpm的振蕩速率，振蕩反應5h后取出得混合淀粉乳b；
（5）向上述制得的混合淀粉乳b中加入與混合淀粉乳b體積比為1.2:1的無水乙醇，靜置1.3h、抽濾、干燥得甘薯氧化淀粉。
（6）檢測上述制得的甘薯氧化淀粉的羧基含量及透光率見表1。
表1中各項指標的測定方法如下：
1.羧基含量測定：熱糊滴定法
稱取1.00g甘薯原淀粉和1.00g甘薯氧化淀粉分別置于100ml的燒杯中。向盛有1.00g甘薯氧化淀粉的燒杯中加入10ml鹽酸，攪拌半個小時后抽濾，并用無co2、無n2的去離子水清洗至無cl－為止（用硝酸銀檢測cl－是否存在）；向盛有1.00g甘薯原淀粉的燒杯中加入無co2、無n2的去離子水清洗數次，然后將洗滌干凈的甘薯氧化淀粉和甘薯原淀粉分別轉移至150ml的三角瓶中，分別加入60ml去離子水，之后將盛有甘薯氧化淀粉和甘薯原淀粉的三角瓶分別放入沸水浴中加熱保溫20分鐘，進行糊化，糊化后分別滴入1%的酚酞作為指示劑，用0.1mol/l的naoh標準溶液進行滴定，當溶液呈現出淡紅色且在30秒內紅色不褪去，分別記錄下消耗氫氧化鈉的體積，淀粉中羧基的含量根據下式計算：
羧基含量（%）=
式中：v1：滴定甘薯氧化淀粉消耗的氫氧化鈉標準液的體積/ml；
v2：滴定甘薯原淀粉所消耗的氫氧化鈉標準液的體積/ml；
m1：甘薯氧化淀粉的質量/g；
m2：甘薯原淀粉的質量/g；
c：氫氧化鈉標準液的濃度/mol/l；
0.045：1ml1.000mol/l氫氧化鈉標準液所含的羧基的質量。
2.透光率測定
稱取1g甘薯氧化淀粉樣品置于100ml燒杯中，配成1%的淀粉乳；然后將燒杯置于沸水浴中以160rpm振蕩速率振蕩反應15分鐘進行糊化，在此反應過程中，需要始終保持淀粉乳的體積不發生改變。將糊化后的淀粉乳取出冷卻至室溫，并以去離子水做對照參照，放入分光光度計wfj7200用1cm比色皿在620nm的波長下測定淀粉糊樣品的透光率。
羧基含量和透光率，是評價氧化淀粉的重要指標，其中羧基含量與淀粉的氧化程度息息相關，而透光率的高低則體現了氧化淀粉透明度的高低。由表1可知，本發明制備的氧化淀粉具有較好的品質，氧化淀粉的羧基含量均在0.34%以上，而透光率均在90%以上，其中實施例5的羧基含量和透光率最高，氧化淀粉品質最好。
眾所周知，氧化淀粉的氧化程度，主要受到氧化劑的用量、ph值、氧化反應時間等因素的影響。因此探索各因素的交互作用對氧化淀粉的影響從而來優化氧化淀粉的工藝參數具有十分重要的意義。響應面分析法作為研究幾種因素之間交互作用的一種回歸分析方法，已被廣泛應用到生物、食品等領域，在此我們運用響應面分析法來研究了甘薯氧化淀粉的最佳工藝參數。
我們首先通過單因素試驗得到了影響淀粉氧化的各因素水平范圍，根據試驗，我們優選30%的淀粉乳為原料，選用過氧化氫濃度、ph、反應時間為響應值，并使用designexpert8.0軟件，按照單因素的試驗結果設計出了氧化淀粉正交試驗因素水平編碼表如下。
根據表2的氧化淀粉正交試驗因素水平編碼表，我們設計出17個試驗點，這17個試驗點包含了12個析因點還有5個零點，通過響應面優化實驗得出各個實驗點的羧基含量如表3所示和透光率如表4所示。
根據design-expert軟件對上述試驗所得數據進行多元回歸分析，得到以淀粉氧化后樣品中羧基含量（r）為目標的二次多項式回歸方程如下：
r=0.38+1.766e-003*a-1.842e-003*b+6.106e-003*c-1.359e-003*a*b+3.267e-003*a*c+7.636e-004*b*c-0.013*a2-0.021*b2-6.878e-003c2
式中：a為過氧化氫濃度，b為ph值，c為氧化反應時間。
同理，應用design-expert軟件對所得到的數據進行多元回歸分析，得到以氧化后淀粉樣品的透光率（t）為目標的二次多項式回歸方程如下：
t=94.54+0.20*a-0.22*b+0.63c-0.10*a*b+0.30*a*c+0.050*b*c-1.35*a2-2.10*b2-0.59*c2
式中：a為過氧化氫濃度，b為ph值，c為氧化反應時間。
綜合表3和表4及上述以羧基含量（r）和透光率（t）為目標的回歸方程，我們對所得模型進行顯著性檢驗和方差分析，分析結果如下。
綜合表5和表6可知，羧基含量（r）為目標的回歸方程模型p<0.0001，模型的回歸系數r2=0.9813，失擬項p＝0.1248>0.05，透光率（t）為目標的回歸方程p<0.0001，模型的回歸系數r2=0.9839，失擬項p＝0.0693>0.05，這表明本發明采用的試驗方法可靠，回歸方程可以很好地描述過氧化氫的濃度、ph、反應時間與氧化淀粉的羧基含量之間的關系。
最后我們使用designexpert軟件中的numericalanalysis方法以羧基含量（r）為目標的回歸方程為基礎，對氧化淀粉的工藝參數分別進行優化，優化所得的理論工藝條件為：過氧化氫質量分數為4.6%，調節ph為10，反應時間為4.5h，理論上在該條件下生產的氧化淀粉中羧基的產量可以達到0.385476%，而實施例5在此工藝條件下實驗測得的羧基含量的值為0.384672%，模擬值與實驗值相差為0.000804%，這表明此方程能很好的擬合實際情況，氧化淀粉的制作工藝可以運用響應面法進行的回歸分析和參數的優化。
同樣的，以透光率（t）為目標的回歸方程為基礎，使用designexpert軟件中的numericalanalysis方法對氧化淀粉的工藝參數分別進行優化，優化所得的理論工藝條件為：過氧化氫質量分數為4.6%，調節ph為10，反應時間為4.5h，理論上在該條件下生產的氧化淀粉的透光率可以達到94.7391%，而實施例5在此工藝條件下實驗測得的透光率值為94.7208%，模擬值與實驗值相差為0.0183%，這表明此方程也能很好的擬合實際情況，氧化淀粉的制作工藝可以運用響應面法進行的回歸分析和參數的優化。
綜上可知：此甘薯氧化淀粉制備方法中優選的過氧化氫質量分數為4.6%，ph值為10，反應時間為4.5h。
以上所述實施例僅表達了本發明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本構思的前提下，還可以做出若干改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。