本發(fā)明屬于淀粉修飾改性與營(yíng)養(yǎng)調(diào)控領(lǐng)域，具體涉及一種基于3d打印技術(shù)調(diào)節(jié)青稞淀粉慢消化和抗消化性能的方法。

背景技術(shù)：

淀粉是人類(lèi)主要的能量來(lái)源，其消化性能對(duì)人體的健康有極大影響，與糖尿病、高血脂及肥胖癥等代謝疾病密切相關(guān)。淀粉根據(jù)消化性能不同可分為快消化淀粉、慢消化淀粉和抗消化淀粉。慢消化淀粉在人體內(nèi)的消化速率緩慢，可以在人體中緩慢的釋放出葡萄糖，有利于人體血糖的穩(wěn)定?？瓜矸凼墙陙?lái)被廣泛研究的新型功能物質(zhì)，其雖然不能夠被小腸消化吸收為機(jī)體提供能量，但能作為膳食纖維被腸道微生物菌群發(fā)酵，產(chǎn)生短鏈脂肪酸，改善腸道菌群環(huán)境，降低直腸癌等疾病的生成率。最新研究表明，抗消化淀粉還與人體肥胖，糖尿病及調(diào)節(jié)人體免疫功能，提高人體健康水平有直接關(guān)系。

目前抗消化淀粉分為物理包埋淀粉(rs1)、抗消化淀粉顆粒(rs2)、老化淀粉(rs3)、改性淀粉(rs4)、淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物(rs5)5類(lèi)。天然存在的rs1或rs2含量較少，原淀粉中抗消化淀粉含量很低，一般小于10％，其中以高直鏈玉米淀粉含量最高(約10％)，因此單靠從天然淀粉中提取分離rs1和rs2型抗消化淀粉是難以滿足應(yīng)用需要。淀粉在凝沉?xí)r分子中由于氫鍵的作用而重新締合所生成的rs3及由于淀粉發(fā)生物理或化學(xué)變性引起結(jié)構(gòu)變化而產(chǎn)生的rs4和淀粉與脂質(zhì)復(fù)合物rs5是是當(dāng)前提高淀粉中抗消化淀粉含量的主要途徑。situw.等人利用老化淀粉制備得到rs3抗消化淀粉，抗消化淀粉含量提高2-5倍，對(duì)于調(diào)控人體健康具有重要意義；miaom.等人利用普魯蘭酶對(duì)淀粉進(jìn)行脫支處理，低溫下重結(jié)晶，抗消化淀粉含量最多可提高4-5倍；hanja等人在淀粉分子接枝辛烯基琥珀酸(osa)，抗消化淀粉含量可達(dá)到13.9％-32.8％(carbohydratepolymers,2007,67(3):366-374.)；wangh.等人對(duì)大米淀粉進(jìn)行濕熱處理，使得抗消化淀粉含量提高2-4倍，可達(dá)29.6％(internationaljournalofbiologicalmacromolecules,2016,88:1-8.)；rs5淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物(starch-lipidcomplexes)是指直鏈淀粉與脂質(zhì)絡(luò)合形成的具有抗酶解能力的復(fù)合物，是近幾年才發(fā)展的一類(lèi)抗消化淀粉。淀粉顆粒中存在單螺旋和雙螺旋兩種結(jié)構(gòu)，在一定的條件下，淀粉鏈形成的空腔內(nèi)部疏水端與脂質(zhì)配體發(fā)生作用形成穩(wěn)定的淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物。changf.等人利用月桂酸與玉米淀粉顆粒在水相高速剪切條件下形成rs5型抗消化結(jié)構(gòu)，降低玉米淀粉消化性能。ahmadi-abhari等研究發(fā)現(xiàn)在慢消化淀粉中添加一定量的溶血卵磷脂，經(jīng)加熱處理并冷卻240min后，生成對(duì)淀粉酶不敏感的淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物。目前，第五類(lèi)抗消化淀粉“淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物”由于易在食品加工過(guò)程中通過(guò)食品主要組分淀粉和脂質(zhì)復(fù)合形成而逐漸受到青睞。但當(dāng)前抗消化淀粉的制備主要還是以高直鏈淀粉為原料，采用反復(fù)凝沉、濕熱加工處理，存在工藝復(fù)雜、成本高、產(chǎn)率低的問(wèn)題，而普通淀粉通過(guò)酶法脫支、擠壓、高壓均質(zhì)等方式與脂質(zhì)復(fù)合而形成rs5則存在復(fù)合率低、裝備要求特殊等問(wèn)題。

青稞作為我國(guó)青藏高原地區(qū)獨(dú)有的物種和最具高原特色的農(nóng)作物，具有成分獨(dú)特，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高等特點(diǎn)，近年來(lái)在營(yíng)養(yǎng)健康食品領(lǐng)域受到極大關(guān)注。青稞中的β-葡聚糖和阿拉伯木聚糖等多糖、酚類(lèi)物質(zhì)和植物甾醇等，均具有調(diào)節(jié)餐后血糖水平的營(yíng)養(yǎng)功能。而作為青稞的主要成分的淀粉，約占整個(gè)胚乳的75％-80％，但其易被淀粉酶消化降解，因此會(huì)影響青稞粉調(diào)控血糖功能的發(fā)揮，這對(duì)開(kāi)發(fā)淀粉類(lèi)的功能營(yíng)養(yǎng)食品存在巨大障礙。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于3d打印技術(shù)提高青稞淀粉慢消化和抗消化性能的方法，提高青稞淀粉類(lèi)食品的營(yíng)養(yǎng)功能特性，可以滿足不同消費(fèi)者的需求。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于3d打印技術(shù)調(diào)節(jié)青稞淀粉消化性能的方法，包括以下步驟：

(1)將青稞淀粉與水混合后，加入食用油脂，充分?jǐn)噭蚝笮纬傻矸?油復(fù)合體系，所述青稞淀粉與水和油脂的質(zhì)量比為1:(0.5～2):(0.2～1)；

(2)將攪拌均勻后的淀粉-油復(fù)合體系加入到3d打印機(jī)的物料筒中，設(shè)定傳輸溫度50～100℃，保持10-30min后，在打印溫度150～210℃條件下，進(jìn)行3d打印，得到具有3d立體形狀的青稞淀粉食品。

所述青稞淀粉與水和油脂的質(zhì)量比為1:(1～2):(0.5～1)。

所述傳輸溫度為75～80℃。

所述打印溫度為170～210℃。

所述打印溫度為170～210℃。

所述油脂為棕櫚油、大豆油或花生油。

本發(fā)明利用3d增材加工技術(shù)與熱處理來(lái)達(dá)到傳統(tǒng)熱加工食品加工技術(shù)與方式的轉(zhuǎn)變與突破，通過(guò)調(diào)控?zé)崽幚砑?d打印成型條件，調(diào)節(jié)食品體系中淀粉分子、淀粉分子與脂質(zhì)分子間相互作用變化，誘導(dǎo)和強(qiáng)化淀粉分子間、淀粉分子與脂質(zhì)分子間的相互作用與耦合，構(gòu)建具有不同消化性能的青稞淀粉類(lèi)食品，滿足人體的營(yíng)養(yǎng)功能需求。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明通過(guò)控制原材料中的青稞淀粉、水和油的比例以及3d打印機(jī)中的體系傳輸溫度和打印溫度，改變淀粉的多層次結(jié)構(gòu)及控制淀粉與脂質(zhì)的復(fù)合行為，從而可達(dá)到調(diào)控淀粉的慢消化和抗消化的特性，打印后的三維青稞淀粉類(lèi)食品的慢消化和抗消化淀粉含量顯著提升，賦予了青稞淀粉食品調(diào)控血糖水平的功能營(yíng)養(yǎng)特性。

(2)本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)原材料中的青稞淀粉、水和油的比例來(lái)調(diào)節(jié)其流變行為，賦予其成型能力，得到的青稞淀粉食品(三維食物)具有良好的立體形狀，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化食品定制。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明實(shí)施方式并不僅限于此。

實(shí)施例1

選取青稞淀粉、大豆油為原料，按青稞淀粉：水：油為1：0.5：0.2的比例，先將水加入青稞淀粉中進(jìn)行初步混合，之后加入油用攪拌機(jī)充分?jǐn)噭?。然后將攪拌均勻后的淀?油復(fù)合體系加入到3d打印機(jī)的物料筒中。設(shè)定傳輸溫度并保持30min后，于打印溫度進(jìn)行3d打印。

將3d打印得到的青稞淀粉與油脂復(fù)合物進(jìn)行體外消化性能測(cè)定，其快消化成分、慢消化成分和抗消化成分含量如表1所示。

表1

實(shí)施例2

選取青稞淀粉、大豆油為原料，按青稞淀粉：水：油為1：1：0.2的比例，先將水加入青稞淀粉中進(jìn)行初步混合，之后加入油用攪拌機(jī)充分?jǐn)噭颉Ｈ缓髮嚢杈鶆蚝蟮牡矸?油復(fù)合體系加入到3d打印機(jī)的物料筒中。設(shè)定傳輸溫度并保持25min后，于打印溫度進(jìn)行3d打印。

將3d打印得到的青稞淀粉與油脂復(fù)合物進(jìn)行體外消化性能測(cè)定，其快消化成分、慢消化成分和抗消化成分含量如表2所示。

表2

實(shí)施例3

選取青稞淀粉、大豆油為原料，按青稞淀粉：水：油為1：1.5：0.2的比例，先將水加入青稞淀粉中進(jìn)行初步混合，之后加入油用攪拌機(jī)充分?jǐn)噭颉Ｈ缓髮嚢杈鶆蚝蟮牡矸?油復(fù)合體系加入到3d打印機(jī)的物料筒中。設(shè)定傳輸溫度并保持10min后，于打印溫度進(jìn)行3d打印。

將3d打印得到的青稞淀粉與油脂復(fù)合物進(jìn)行體外消化性能測(cè)定，其快消化成分、慢消化成分和抗消化成分含量如表3所示。

表3

實(shí)施例4

選取青稞淀粉、大豆油為原料，按青稞淀粉：水：油為1：1.5：0.5的比例，先將水加入青稞淀粉中進(jìn)行初步混合，之后加入油用攪拌機(jī)充分?jǐn)噭?。然后將攪拌均勻后的淀?油復(fù)合體系加入到3d打印機(jī)的物料筒中。設(shè)定傳輸溫度并保持15min后，于打印溫度進(jìn)行3d打印。

將3d打印得到的青稞淀粉與油脂復(fù)合物進(jìn)行體外消化性能測(cè)定，其快消化成分、慢消化成分和抗消化成分含量如表4所示。

表4

實(shí)施例5

選取青稞淀粉、大豆油為原料，按青稞淀粉：水：油為1：2：1的比例，先將水加入青稞淀粉中進(jìn)行初步混合，之后加入油用攪拌機(jī)充分?jǐn)噭?。然后將攪拌均勻后的淀?油復(fù)合體系加入到3d打印機(jī)的物料筒中。設(shè)定傳輸溫度并保持10min后，于打印溫度進(jìn)行3d打印。

將3d打印得到的青稞淀粉與油脂復(fù)合物進(jìn)行體外消化性能測(cè)定，其快消化成分、慢消化成分和抗消化成分含量如表5所示。

表5