專利名稱：一種耐溫樹枝狀慢消化淀粉的生物合成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種用生物酶法從天然淀粉合成耐溫樹枝狀慢消化淀粉的方法， 屬于非化學改性淀粉技術領域。
背景技術：
隨著社會結(jié)構(gòu)的變化、生活節(jié)奏的加快、飲食習慣和食物構(gòu)成改變及社會老齡化， 人類疾病譜發(fā)生了很大轉(zhuǎn)變，慢性疾病，如糖尿病、心血管疾病、肥胖癥、高脂血癥、高血壓 等胰島素抵抗相關疾病比例不斷上升，已成為目前全球性重大的公共衛(wèi)生問題。預防上述 疾病發(fā)生的關鍵在于科學合理的膳食結(jié)構(gòu)。慢消化淀粉(slowly digestible starch, SDS)是指那些在小腸中被完全消化吸 收但速度較慢的淀粉。根據(jù)淀粉生物可利用性分類，可將其定義為在體外模擬消化條件下 20 120min內(nèi)被混酶(胰a -淀粉酶、糖化酶與轉(zhuǎn)化酶)消化的淀粉營養(yǎng)片斷。作為一 種新型的功能性食品，SDS食用后緩慢消化吸收、持續(xù)釋放能量、維持餐后血糖穩(wěn)態(tài)，同時可 以預防和治療各種與飲食相關慢性疾病(如肥胖、糖尿病、糖原累積癥及代謝綜合癥)，因 而日益成為食品科學和現(xiàn)代營養(yǎng)學領域的一個研究熱點。目前，SDS的研究機構(gòu)主要集中 在歐美國家，相關報道僅局限于制備方法與生理功能研究，國內(nèi)在此領域研究并不多見。而 且SDS制備方法主要采用糊化淀粉重結(jié)晶處理形成物理態(tài)SDS,該產(chǎn)品在一定加工條件下 易發(fā)生轉(zhuǎn)變，熱穩(wěn)定性差；利用新型淀粉酶的水解/轉(zhuǎn)苷作用修飾淀粉分子鏈合成化學態(tài) 的耐溫樹枝狀SDS，該產(chǎn)品可以滿足食品的加工操作及營養(yǎng)保持的需求，作為一種新型的功 能性食品輔料具有廣闊的市場應用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種營養(yǎng)價值高、保健功能好、血糖生成指數(shù)低的耐溫樹 枝狀慢消化淀粉的生物合成方法。本發(fā)明的技術方案一種耐溫樹枝狀慢消化淀粉的生物合成方法，以淀粉為原料， 利用3 “淀粉酶、麥芽糖轉(zhuǎn)葡糖基酶、麥芽糖基淀粉酶、分支淀粉酶、轉(zhuǎn)葡糖苷酶的生物催 化轉(zhuǎn)化技術，通過多酶協(xié)同水解_轉(zhuǎn)苷修飾重組淀粉分子鏈，從而獲得耐溫樹枝狀慢消化 淀粉；工藝為A)稱取lg原料淀粉配成質(zhì)量濃度為-50%的淀粉乳溶液，然后在溫度 80-10(TC下蒸煮處理2-30min，使其完全糊化；B)待淀粉糊冷卻至室溫，添加10_50mL pH 4. 0-7. 0的醋酸鈉緩沖液與 100-5000U/g底物的混合酶液，混合酶液選用3 -淀粉酶、麥芽糖轉(zhuǎn)葡糖基酶、麥芽糖基淀 粉酶、分支淀粉酶、轉(zhuǎn)葡糖苷酶，任選二種酶組成，二種酶的配比為體積比1 1 1 100;C)在溫度30-90°C，pH 4. 0-7. 0,不斷攪拌恒溫反應l_24h ；D)滅酶處理后樣品液采用截留分子量為500-1000Da的膜超濾處理，然后將所得 產(chǎn)品干燥、粉碎即得到耐溫樹枝狀慢消化淀粉。
利用酶的生物催化轉(zhuǎn)化技術，通過多酶協(xié)同水解-轉(zhuǎn)苷修飾來調(diào)控設計淀粉分子 鏈結(jié)構(gòu)，并獲得含量超過60%的耐溫樹枝狀慢消化淀粉。原料淀粉選用玉米淀粉、小麥淀粉、稻米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、 綠豆淀粉、鷹嘴豆淀粉、高粱淀粉、西米淀粉或芭蕉芋淀粉。耐溫樹枝狀慢消化淀粉分支密度為10% 40%，高溫蒸煮處理耐溫樹枝狀慢消
化淀粉含量基本無變化。用所述方法合成的耐溫樹枝狀慢消化淀粉的應用用于作為功能性原輔料開發(fā)低 血糖健康食品、能量緩釋食品、營養(yǎng)因子靶向控釋載體材料等。上述冷卻、滅酶、干燥、粉碎等是當前食品加工領域的通用技術。采用愛爾蘭Megazyme公司產(chǎn)的全淀粉分析套件按照Englyst法測定耐溫樹枝狀 慢消化淀粉的含量，所獲得產(chǎn)品SDS含量>60%，分支密度為10% 40%，并且高溫蒸煮處 理后SDS含量基本無變化。樹枝狀淀粉的分支密度(branch density)由分子鏈精細結(jié)構(gòu)中a-l，6糖苷鍵的 比例來表示，在1H NMR圖譜上化學位移為5. 4ppm與5. Oppm的峰值分別定義a _1，4糖苷 鍵與a-l，6糖苷鍵的數(shù)量。本發(fā)明的有益效果1、本發(fā)明的原料采用國內(nèi)市場上普通的谷類淀粉、薯類淀粉、豆類淀粉及其它植 物來源的淀粉，原料來源廣、不受產(chǎn)地和季節(jié)的限制。2、以淀粉為原料，采用本發(fā)明的酶法合成工藝處理，有效提高耐溫慢消化淀粉的 含量，保證產(chǎn)品加工性能佳、營養(yǎng)價值高、成本明顯下降；同時本發(fā)明采用清潔生產(chǎn)工藝，成 本相對較低，對環(huán)境基本無污染。3、本發(fā)明以新型淀粉酶水解_轉(zhuǎn)苷作用獲得含量超過60%的耐溫樹枝狀慢消化 淀粉，產(chǎn)品質(zhì)量好，高溫加工處理后SDS基本無變化，而現(xiàn)有技術制備的產(chǎn)品收率低，熱穩(wěn) 定性差，難以實現(xiàn)商品化。4、本發(fā)明技術的使用實現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，工序簡單，易于自動控制。5、本發(fā)明開發(fā)的產(chǎn)品消化后持續(xù)釋放能量，可維持餐后血糖穩(wěn)態(tài)，防止發(fā)生胰島 素抵抗，屬于高營養(yǎng)價值的新型變性淀粉，可以用來開發(fā)糖尿病人專用快餐棒、運動員專用 食品、功能因子靶向控釋包衣材料等，有較高的科技附加值，擁有廣闊的潛在市場，具有較 高的社會效益和經(jīng)濟效益。
具體實施方案實施例1稱取lg蠟質(zhì)玉米淀粉配成濃度為20%的淀粉乳溶液，然后在溫度80°C下蒸煮 處理30min，使其完全糊化；待淀粉糊冷卻至室溫，添加26mL pH 5. 5的醋酸鈉緩沖液與 1000U/g底物的新型淀粉酶混合液，其中混酶液由淀粉酶與轉(zhuǎn)葡糖苷酶(體積比1 1) 組成；在55°C條件下不斷攪拌恒溫反應10h ；滅酶處理后采用截留分子量為650Da的膜超 濾處理，然后將所得產(chǎn)品干燥、粉碎即得到耐溫樹枝狀慢消化淀粉，經(jīng)測定SDS含量78%， 分支密度為35%，并且高溫蒸煮處理后SDS含量基本無變化。實施例2
稱取lg馬鈴薯淀粉配成濃度為的淀粉乳溶液，然后在溫度100°C下蒸煮處理 5min，使其完全糊化；待淀粉糊冷卻至室溫，添加10mL pH 4. 5的醋酸鈉緩沖液與500U/g底 物的新型淀粉酶混合液，其中混酶液由分支淀粉酶與麥芽糖基淀粉酶(體積比1 10)組 成；在35°C條件下不斷攪拌恒溫反應24h ；滅酶處理后樣品液采用截留分子量為500Da的 膜超濾處理，然后將所得產(chǎn)品干燥、粉碎即得到耐溫樹枝狀慢消化淀粉。經(jīng)測定SDS含量 65 %，耐溫樹枝狀慢消化淀粉分支密度為19 %，高溫蒸煮處理耐溫樹枝狀慢消化淀粉含量 基本無變化。實施例3稱取lg秈米淀粉配成濃度為40%的淀粉乳溶液，然后在溫度90°C下蒸煮處理 15min,使其完全糊化；待淀粉糊冷卻至室溫，添加50mLpH 7. 0的醋酸鈉緩沖液與4500U/ g底物的新型淀粉酶混合液，其中混酶液由麥芽糖基淀粉酶與麥芽糖轉(zhuǎn)葡糖基酶(體積比 1 90)組成；在90°C條件下不斷攪拌恒溫反應1.5h;滅酶處理后樣品液采用截留分子量 為lOOODa的膜超濾處理，然后將所得產(chǎn)品干燥、粉碎即得到耐溫樹枝狀慢消化淀粉。經(jīng)測 定SDS含量71 %，耐溫樹枝狀慢消化淀粉分支密度為24%，高溫蒸煮處理耐溫樹枝狀慢消 化淀粉含量基本無變化。
權(quán)利要求
一種耐溫樹枝狀慢消化淀粉的生物合成方法，其特征是以淀粉為原料，利用β-淀粉酶、麥芽糖轉(zhuǎn)葡糖基酶、麥芽糖基淀粉酶、分支淀粉酶、轉(zhuǎn)葡糖苷酶的生物催化轉(zhuǎn)化技術，通過多酶協(xié)同水解-轉(zhuǎn)苷修飾重組淀粉分子鏈，從而獲得耐溫樹枝狀慢消化淀粉；工藝為A)稱取1g原料淀粉配成質(zhì)量濃度為1％-50％的淀粉乳溶液，然后在溫度80-100℃下蒸煮處理2-30min，使其完全糊化；B)待淀粉糊冷卻至室溫，添加10-50mL pH 4.0-7.0的醋酸鈉緩沖液與100-5000U/g底物的混合酶液，混合酶液選用β-淀粉酶、麥芽糖轉(zhuǎn)葡糖基酶、麥芽糖基淀粉酶、分支淀粉酶、轉(zhuǎn)葡糖苷酶，任選二種酶組成，二種酶的配比為體積比1∶1～1∶100；C)在溫度30-90℃，pH 4.0-7.0，不斷攪拌恒溫反應1-24h；D)滅酶處理后樣品液采用截留分子量為500-1000Da的膜超濾處理，然后將所得產(chǎn)品干燥、粉碎即得到耐溫樹枝狀慢消化淀粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐溫樹枝狀慢消化淀粉的生物合成方法，其特征是利 用酶的生物催化轉(zhuǎn)化技術，通過多酶協(xié)同水解_轉(zhuǎn)苷修飾來調(diào)控設計淀粉分子鏈結(jié)構(gòu)，并 獲得含量超過60%的耐溫樹枝狀慢消化淀粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種耐溫樹枝狀慢消化淀粉的生物合成方法，其特征是 原料淀粉選用玉米淀粉、小麥淀粉、稻米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、綠豆淀粉、 鷹嘴豆淀粉、高粱淀粉、西米淀粉或芭蕉芋淀粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種耐溫樹枝狀慢消化淀粉的生物合成方法，其特征是 耐溫樹枝狀慢消化淀粉分支密度為10% 40%，高溫蒸煮處理耐溫樹枝狀慢消化淀粉含 量基本無變化。
5.用權(quán)利要求1或2所述方法合成的耐溫樹枝狀慢消化淀粉的應用，其特征是用于 作為功能性原輔料開發(fā)低血糖健康食品、能量緩釋食品、營養(yǎng)因子靶向控釋載體材料。
全文摘要
一種耐溫樹枝狀慢消化淀粉的生物合成方法，屬于非化學改性淀粉技術領域。本發(fā)明利用β-淀粉酶、麥芽糖轉(zhuǎn)葡糖基酶、麥芽糖基淀粉酶、分支淀粉酶、轉(zhuǎn)葡糖苷酶的生物催化轉(zhuǎn)化技術，將不同來源的商業(yè)化淀粉，如玉米淀粉、小麥淀粉、稻米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、綠豆淀粉、鷹嘴豆淀粉、高梁淀粉、西米淀粉及芭蕉芋淀粉等，以新型水解-轉(zhuǎn)苷淀粉酶協(xié)同修飾重組淀粉分子鏈，從而獲得具有慢消化特性的耐溫樹枝狀淀粉。本發(fā)明得到的耐溫樹枝狀慢消化淀粉可作為功能性原輔料開發(fā)低血糖健康食品、能量緩釋食品、營養(yǎng)因子靶向控釋載體材料等。
文檔編號C12P19/14GK101851651SQ20101014242
公開日2010年10月6日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者張濤, 江波, 沐萬孟, 繆銘 申請人:江南大學