專利名稱:提高淀粉中抗性淀粉含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品加工技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種多方法綜合提高原料淀粉中抗性淀粉含量的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同淀粉加工后提高其抗性淀粉含量。
背景技術(shù)：
抗性淀粉(Resistant Starch，RS)是指在健康人體小腸中不能被消化但卻可在大腸中被微生物分解的淀粉及其降解物?？剐缘矸蹖?duì)糖尿病和結(jié)腸癌具有預(yù)防和輔助治療效果的食品，在肥胖食品中也具有很重要的價(jià)值?？剐缘矸垡话惴譃樗姆NRs1、Rs2、Rs3、Rs4，Rs1和Rs2與原料淀粉的顆粒狀態(tài)及成熟度有關(guān)，RS1型淀粉是指淀粉酶無(wú)法接近的淀粉；RS2型淀粉是指天然具有抗消化性的淀粉，因其物質(zhì)結(jié)構(gòu)如結(jié)晶結(jié)構(gòu)、密度大等特點(diǎn)而產(chǎn)生抗消化性；Rs3是指糊化后又冷卻老化的淀粉，Rs4主要指化學(xué)改性淀粉，如交聯(lián)淀粉、接枝頻率較高的接枝淀粉等。Rs3和Rs4均在加工過(guò)程中形成，技術(shù)方法上主要通過(guò)促進(jìn)淀粉的老化而得到，是目前抗性淀粉主要的研究領(lǐng)域。Rs3的形成與淀粉的糊化和老化有關(guān)，其得率與淀粉中的直鏈淀粉含量、直支比、淀粉分支狀況、淀粉鏈長(zhǎng)度有關(guān)，還與原料中淀粉的共存物的性質(zhì)與含量有關(guān)，其中，直鏈淀粉含量是決定抗性淀粉得率的主要原因。
抗性淀粉的生理功能主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面①抗性淀粉作為淀粉殘基在消化道中不能再被淀粉酶分解消化，由于其在小腸中涂布于粘膜表面，阻滯了普通淀粉的消化吸收，對(duì)膳食后血中葡萄糖峰谷值具有削峰填平的作用，增強(qiáng)了糖尿病患者對(duì)胰島素的耐受性，對(duì)非胰島素依賴型的II型糖尿病患者膳食保健有重要作用；②抗性淀粉在消化代謝過(guò)程中基本不產(chǎn)生熱量，食物通過(guò)消化道的速度較慢，可以為食用者提供飽腹感，對(duì)減肥需求者有輔助效果；③雖然不能被消化，但在大腸中抗性淀粉可以被生理微生物發(fā)酵分解生成具有抗結(jié)腸癌作用的短鏈脂肪酸，且形成的主要是抗結(jié)腸癌效果最好的丁酸；④作為賦型劑和藥物載體，可以?shī)A帶底物通過(guò)強(qiáng)酸性的消化道到達(dá)直腸，RS隨后被微生物分解，釋放藥物，對(duì)生化性質(zhì)脆弱的底物起到保護(hù)和緩釋作用，是一類綠色賦形劑；⑤物化性質(zhì)與普通淀粉沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，可以替代目前市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的纖維素類膳食纖維，并且可避免產(chǎn)品口感粗老、色澤暗淡、持水性差、質(zhì)構(gòu)緊實(shí)等缺點(diǎn)，可作為重要的淀粉功能添加劑使用。其他的研究表明，抗性淀粉在心血管系統(tǒng)疾病、霍亂、腹瀉等疾病的協(xié)助治療有很好的效果。據(jù)研究在膳食中抗性淀粉的含量只有在大于攝食淀粉含量的1％以上時(shí)其生理作用才能表達(dá)，因此，提高抗性淀粉在膳食中原淀粉的含量具有十分重要的意義。中國(guó)有糖尿病患者4500萬(wàn)，其中90％為非胰島素依賴性的II型糖尿病患者，達(dá)到4000萬(wàn)人，而且呈現(xiàn)出低齡化傾向，開(kāi)發(fā)效能明顯、形式獨(dú)特、價(jià)格相對(duì)較低的糖尿病患者保健產(chǎn)品具有重要意義。
抗性淀粉的形成過(guò)程本質(zhì)上就是鏈狀淀粉形成致密的結(jié)合區(qū)或形成穗狀結(jié)晶的形成過(guò)程，淀粉顆粒(夾雜直鏈淀粉分子的支鏈淀粉的結(jié)晶區(qū))被加熱糊化，使原料淀粉顆粒吸水膨脹破裂釋放直鏈淀粉，隨后降溫凝沉，長(zhǎng)鏈聚合物之間靠氫鍵形成新的結(jié)合區(qū)，某些卷曲致密結(jié)合成為結(jié)晶狀，即抗性淀粉。目前的增抗方法也主要是圍繞上述原理展開(kāi)，有糊化-冷沉老化法以及酶脫枝增直(直鏈淀粉)法兩種，其核心均是考慮如何促進(jìn)淀粉的老化及淀粉鏈間的有序結(jié)晶展開(kāi)，并利用好加熱和冷卻過(guò)程中晶核的低溫形成與高溫生長(zhǎng)這一動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。一般認(rèn)為在4℃條件下具有良好的結(jié)晶效果，但耗時(shí)較長(zhǎng)，為達(dá)到最高得率，冷沉?xí)r間的最優(yōu)工藝要求在12-36小時(shí)以上；酶法脫枝增直增抗的效果也會(huì)受到淀粉分支程度以及側(cè)鏈聚合度大小的限制；只有引入新理論，改進(jìn)工藝方法和參數(shù)才能提高增抗效率。
淀粉的改性產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于造紙、紡織、食品及飼料行業(yè)，主要通過(guò)酯化、交聯(lián)、接枝等方法達(dá)到適應(yīng)不同條件下使用的目的。通過(guò)對(duì)淀粉酶法脫枝后，可以增加直鏈淀粉的含量，使用食用三羧酸官能團(tuán)對(duì)淀粉交聯(lián)，可以增加淀粉分子的分子量，提高淀粉抵抗消化酶對(duì)其的酶解能力。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種高抗性淀粉含量淀粉的生產(chǎn)方法，所得產(chǎn)品較大地提高了原料淀粉中的抗性淀粉含量，可適用于制作糖尿病人的主食食品，或營(yíng)養(yǎng)保健食品的原料。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下步驟(1)采用直鏈淀粉含量大于10％以上的原料淀粉，用水配制成3-25％的淀粉乳漿，加熱至78℃以上糊化15-60分鐘；(2)攪拌條件下在糊化的淀粉乳漿中加入淀粉脫枝酶，酶解15-150分鐘；(3)在酶解后的淀粉乳漿中加入離子濃度為0.005-1.5mol/L的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液，使檸檬酸根離子對(duì)原料淀粉的質(zhì)量比在1-15％之間，調(diào)節(jié)淀粉乳漿物料的pH值在3.5-6.5之間，60-100℃恒溫?cái)嚢?0-180分鐘；(4)將淀粉乳漿物料冷卻至冰點(diǎn)后放置低溫冷槽冷凍，于物料中心溫度為-18℃時(shí)取出，加熱至95-100℃恒溫?cái)嚢?0分鐘；(5)重復(fù)步驟(4)共3-4次，所獲產(chǎn)品為高抗性淀粉含量的淀粉乳漿。
以上步驟(2)所述淀粉脫枝酶為普魯蘭酶、異淀粉酶。
將步驟(5)所獲淀粉乳漿進(jìn)行噴霧干燥、輥筒干燥或流化床干燥取其一，制成干粉狀產(chǎn)品；或?qū)⒉襟E(5)的淀粉乳漿在低溫狀態(tài)時(shí)解凍，過(guò)濾后熱風(fēng)干燥，制成干粉狀產(chǎn)品。
本發(fā)明根據(jù)抗性淀粉的形成原理，針對(duì)不同淀粉的理化性質(zhì)，以普魯蘭酶或異淀粉酶等淀粉脫枝酶脫枝水解淀粉，形成較多量的直鏈淀粉，以酸性溶液環(huán)境以及三羧酸官能團(tuán)對(duì)直鏈淀粉以及脫枝直鏈淀粉進(jìn)行交聯(lián)，繼而采用冷凍循環(huán)老化工藝，促進(jìn)抗性淀粉淀粉結(jié)晶品核的形成及晶體的生長(zhǎng)，并在循環(huán)過(guò)程中提高抗性淀粉的得率，構(gòu)成一個(gè)完整的發(fā)明過(guò)程。
圖1為本發(fā)明多方法綜合提高淀粉中抗性淀粉含量工藝流程圖。
具體實(shí)施方式以下根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明方案作具體描述。
1.高溫糊化原料淀粉要求通過(guò)堿液分散法測(cè)定后直鏈淀粉含量大于10％以上，如玉米淀粉、綠豆淀粉、青稞淀粉、葛根淀粉、高粱淀粉、藕淀粉等種植及野生資源淀粉。原料淀粉在水溶液中以一定的濃度配制成淀粉乳漿。濃度低，后續(xù)工藝中的傳輸以及蒸發(fā)量導(dǎo)致能耗大；淀粉乳漿濃度高，溶液粘稠，傳輸困難，反應(yīng)不完全，熱傳導(dǎo)困難；配制成淀粉乳漿濃度為3％-25％為好。淀粉乳漿需要在加熱的條件下充分糊化，以使淀粉顆粒吸水糊化膨脹，有利于直鏈淀粉從支鏈淀粉中析出以及后續(xù)工藝中使用的酶、交聯(lián)劑等與淀粉顆粒反應(yīng)位點(diǎn)的接近，以78℃以上糊化15至60min為合適的工藝參數(shù)。
2.恒溫酶解脫枝增直直鏈淀粉是由葡萄糖單元通過(guò)α-1，4糖苷鍵連接的線形分子形成的長(zhǎng)鏈，支鏈淀粉則是由多個(gè)直鏈淀粉通過(guò)α-1，6糖苷鍵形成側(cè)鏈，在側(cè)鏈上還會(huì)形成另一個(gè)分支的側(cè)鏈，因而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分子量巨大。普魯蘭酶、異淀粉酶等淀粉脫枝酶水解淀粉時(shí)具有作用部位的專一性，只切斷α-1，6糖苷鍵，使側(cè)鏈與主鏈分離，支鏈淀粉變成為直鏈，形成更多的直鏈淀粉分子，有助于減少淀粉之間的空間位阻，使得直鏈淀粉分子與直鏈淀粉分子更易靠近，并通過(guò)氫鍵締合形成淀粉晶粒結(jié)構(gòu)。本步驟實(shí)施，以各淀粉脫枝酶的最佳工藝要求為參數(shù)進(jìn)行調(diào)整設(shè)置，包括酶用量、pH值、酶解溫度等，嚴(yán)格控制酶解作用時(shí)間，過(guò)程中不斷進(jìn)行攪拌。
3.淀粉交聯(lián)以離子濃度為0.005-1.5mol/L檸檬酸-檸檬酸鈉的緩沖溶液按一定比例加入淀粉乳漿中，使檸檬酸根離子對(duì)原料淀粉的質(zhì)量比值在1％-15％之間，并調(diào)節(jié)溶液pH值為3.5-6.5之間。恒溫在60-100℃，攪拌反應(yīng)30-180min，使淀粉交聯(lián)；該反應(yīng)中，二羧酸官能團(tuán)也能起到對(duì)淀粉交聯(lián)的效果。
4.冷凍循環(huán)老化淀粉乳漿冷卻至室溫漸進(jìn)冰點(diǎn)，入低溫冷槽凍藏至中心溫度為-18℃(約3小時(shí))；取出，于95-100℃恒溫?cái)嚢韬?0min，進(jìn)行第二次凍藏循環(huán)老化，如此三至四次。一般而言，抗性淀粉得率隨著循環(huán)老化次數(shù)的增加而增加，但在老化三次以后，得率的增加幅度漸減，以3或4次為宜。
5.干燥淀粉乳漿可采用多種方式進(jìn)行干燥，如噴霧干燥、輥筒干燥、流化床干燥等，也可以在低溫下對(duì)淀粉乳漿解凍，含抗性淀粉的漿液將呈顆粒狀，過(guò)濾后熱風(fēng)干燥，控制成品水分含量在3％以下。獲得本發(fā)明方法制作的產(chǎn)品。
為驗(yàn)證本發(fā)明方法的有效性，特進(jìn)行以下試驗(yàn)采用美國(guó)分析化學(xué)家學(xué)會(huì)(AOAC)推薦的酶—重力法測(cè)量各淀粉增抗前后的抗性淀粉含量。首先將經(jīng)過(guò)老化處理的淀粉用高溫淀粉酶在93℃水浴中攪拌酶解30min，加酶量以每克淀粉干基500單位，然后升溫至100℃滅酶15min；冷卻至60℃，以10mmol/L濃度HCl液調(diào)節(jié)物料pH值為4.5，加入葡萄糖淀粉酶(5000u/干基淀粉)水浴中繼續(xù)水解上述淀粉30min后，取出冷卻；將淀粉水解液布氏漏斗抽慮，沉淀用蒸餾水洗滌3次以上；沉淀在80℃條件下干燥，105℃恒重，冷卻稱重，獲得RS含量，并計(jì)算RS得率。試驗(yàn)結(jié)果如下表所示。
表1六種淀粉增抗前后RS含量對(duì)照表
試驗(yàn)證明通過(guò)本發(fā)明方法處理，原料淀粉中的抗性淀粉含量可以平均提高5-15倍，達(dá)到15-25％。
權(quán)利要求
1.提高淀粉中抗性淀粉含量的方法，其特征在于以下步驟(1)采用直鏈淀粉含量大于10％以上的原料淀粉，用水配制成3-25％的淀粉乳漿，加熱至78℃以上糊化15-60分鐘；(2)攪拌條件下在糊化的淀粉乳漿中加入淀粉脫枝酶，酶解15-150分鐘；(3)在酶解后的淀粉乳漿中加入離子濃度為0.005-1.5mol/L的檸檬酸—檸檬酸鈉緩沖液，使檸檬酸根離子對(duì)原料淀粉的質(zhì)量比在1-15％之間，調(diào)節(jié)淀粉乳漿物料的pH值在3.5-6.5之間，60-100℃恒溫?cái)嚢?0-180分鐘；(4)將淀粉乳漿物料冷卻至冰點(diǎn)后放置低溫冷槽冷凍，于物料中心溫度為-18℃時(shí)取出，加熱至95-100℃恒溫?cái)嚢?0分鐘；(5)重復(fù)步驟(4)共3-4次，所獲產(chǎn)品為高抗性淀粉含量的淀粉乳漿。
2.按權(quán)利要求
1所述提高淀粉中抗性淀粉含量的方法，其特征在于步驟(2)所述淀粉脫枝酶為普魯蘭酶、異淀粉酶。
3.按權(quán)利要求
1所述提高淀粉中抗性淀粉含量的方法，其特征在于將步驟(5)所獲淀粉乳漿進(jìn)行噴霧干燥、錕筒干燥或流化床干燥取其一。
4.按權(quán)利要求
1所述提高淀粉中抗性淀粉含量的方法，其特征在于將步驟(5)的淀粉乳漿在低溫狀態(tài)時(shí)解凍，過(guò)濾后熱風(fēng)干燥。
專利摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高淀粉中抗性淀粉含量的方法。選取直鏈淀粉含量大于10％的淀粉為原料，配制3％－25％的淀粉乳漿，78℃以上糊化；以普魯蘭酶或脫枝水解淀粉分解支鏈淀粉形成較多量的直鏈淀粉；以pH3.5－6.5的酸性環(huán)境以及檸檬酸根等二、三羧酸官能團(tuán)對(duì)直鏈淀粉以及脫枝直鏈淀粉進(jìn)行交聯(lián)，官能團(tuán)離子濃度為淀粉原料的1％－15％；在冰點(diǎn)以下采用3－4次冷凍循環(huán)老化工藝，促進(jìn)抗性淀粉淀粉結(jié)晶晶核的形成及晶體的生長(zhǎng)，并在循環(huán)過(guò)程中提高抗性淀粉的得率；淀粉乳漿采用噴霧干燥、輥筒干燥、流化床干燥以及過(guò)濾－熱風(fēng)干燥等不同干燥方式制得干燥成品。本發(fā)明所得產(chǎn)品為糖尿病患者提供主食原料產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C12S3/12GK1995067SQ200610155338
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月20日
發(fā)明者顧振宇, 黃贛輝 申請(qǐng)人:浙江工商大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan