專利名稱:一種慢性消化淀粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及淀粉改性及其精深加工領(lǐng)域，特別涉及一種慢性消化淀粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著各種現(xiàn)代文明病的出現(xiàn)，人們對(duì)作為人體主要能量來源的碳水化合物有了更 深一步的認(rèn)識(shí)。英國生理學(xué)家Englyst根據(jù)淀粉在人體內(nèi)消化情況把淀粉分成快消化淀粉 (RDS)、慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)?？煜矸壑改切┠茉诳谇缓托∧c中快速消化 的淀粉(<20min)；慢消化淀粉是指在小腸中能被完全消化但消化速度比較慢的一種淀粉 (20 120min)；抗性淀粉上指不能被人體小腸吸收，最終在大腸中的微生物發(fā)酵利用的淀 粉(> 120min)。慢消化淀粉被酶降解的速度要比易消化淀粉慢得多，因此能夠維持餐后血 糖穩(wěn)定。
近年來臨床研究發(fā)現(xiàn)，淀粉的消化性與人體的許多疾病密切相關(guān)。低血糖指數(shù)的 飲食可減少餐后血糖和胰島素反應(yīng)。動(dòng)物研究表明，若飲食中包含慢消化淀粉，會(huì)延遲胰島 素抗性的發(fā)生。餐后血糖應(yīng)答很大程度上取決于易消化淀粉(RDS)的含量，而慢消化淀粉 (SDS)可持續(xù)緩慢釋放出能量，維持餐后血糖穩(wěn)定，還可以降低餐后胰島素分泌，提高機(jī)體 對(duì)胰島素的敏感性。因此可有效改善餐后血糖負(fù)荷，控制糖尿病患者特別是II型糖尿病病 人的病情。SDS含量高的食物還有飽腹感，可以作為肥胖人群的減肥產(chǎn)品，還可以作為長跑 運(yùn)動(dòng)員的碳水化合物補(bǔ)充劑，對(duì)正常人群也大有裨益。
目前，文獻(xiàn)報(bào)道的慢性消化淀粉制備方法主要有物理法，化學(xué)法，酶法及其這三種 方法的復(fù)合等。
物理法制備慢性消化淀粉主要包括熱液處理、重結(jié)晶、微波處理等方法。韌化和濕 熱處理是兩種常用的淀粉水熱處理改性方法。如Chimg等報(bào)道濕熱和韌化處理能降低原淀 粉顆粒中SDS含量，卻能增加糊化淀粉中SDS含量。Shin等報(bào)道，將甘薯淀粉的水分含量調(diào) 整到50%，并在55°C加熱處理12h后，可形成高含量的慢消化淀粉。
化學(xué)法主要是采用交聯(lián)或具有較大空間位阻的試劑對(duì)淀粉進(jìn)行改性。如Han等以 蠟質(zhì)玉米淀粉為原料先交聯(lián)再羥丙基化或乙酰化處理，或經(jīng)過辛烯基琥珀酸酐(OSA)改性 結(jié)合干熱處理，得到了較高含量的慢消化淀粉。
酶法處理一般是淀粉酶的催化水解或轉(zhuǎn)酐作用來修飾重組淀粉分子結(jié)構(gòu)。如 Zhang等報(bào)道A型谷物淀粉是制備SDS的理想原料，并且指出糊化后淀粉的SDS含量與淀粉 的形狀、大小、表面的孔道和結(jié)晶度無關(guān)，而與其半結(jié)晶結(jié)構(gòu)，DP 5 10的短A鏈數(shù)量密切 相關(guān)。Shi等的專利報(bào)道高支淀粉通過酶法脫支處理后得到的短側(cè)鏈可發(fā)生結(jié)晶，可以制備 SDS0 Hamaker等利用α _淀粉酶水解淀粉然后將生成的線性產(chǎn)物進(jìn)行重結(jié)晶，從而有效地 合成高含量的SDS。
但是上述現(xiàn)有技術(shù)存在制備方法復(fù)雜，制備過程產(chǎn)生個(gè)別有害化學(xué)物質(zhì)等缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種慢性消化淀粉 的制備方法；該方法采用一種新的酶處理和物理復(fù)合相結(jié)合的方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種由上述方法制備得到的慢性消化淀粉，該慢性消 化淀粉具有營養(yǎng)保健的功能，在保健食品中具有廣泛應(yīng)用。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種慢性消化淀粉的制備方法，包括以 下步驟
(1)將淀粉與緩沖液配制成淀粉乳，保持?jǐn)嚢瑁诜兴≈屑訜崾沟矸酆?，糊?后冷卻；
(2)向步驟(1)所得冷卻后的淀粉糊中加入普魯蘭酶，混合均勻，進(jìn)行保溫酶解脫 支處理；
(3)將步驟(2)所得產(chǎn)物升溫，加入脂肪酸，反應(yīng)后快速冷卻至室溫，離心，用乙醇 溶液洗滌沉淀物后抽濾，低溫干燥，得到慢性消化淀粉。
步驟(1)所述淀粉為直鏈淀粉質(zhì)量百分含量為50%或70%的高鏈淀粉；所述緩沖 液為pH 4. 0 5. 0的醋酸鹽緩沖液；所述淀粉乳的質(zhì)量百分比濃度為5% 25%。
所述淀粉乳的質(zhì)量百分比濃度更優(yōu)選為10% 15%。
步驟(1)所述沸水浴加熱時(shí)間為15 60min，所述糊化后冷卻至溫度為50°C 65 "C。
步驟⑵所述普魯蘭酶的加入量為5 80ASPU/g淀粉，所述脫支處理的時(shí)間為 2 50h，所述酶解的溫度為50°C 65°C。
所述普魯蘭酶的加入量更優(yōu)選為10 40ASPU/g淀粉，所述脫支處理的時(shí)間更優(yōu) 選為5 36h。
步驟(3)所述升溫為升高溫度至60°C 100°C ；所述脂肪酸為碳鏈長度為12 20的飽和或不飽和脂肪酸；所述脂肪酸的添加量為淀粉干基質(zhì)量的5% 25% ；所述反應(yīng) 時(shí)間為30 IOOmin ；所述離心的轉(zhuǎn)速為4000rpm，離心時(shí)間為20min ；所述低溫干燥的溫度 為 40 0C ο
所述脂肪酸優(yōu)選為月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、亞油酸、亞麻酸或花生四烯酸。
步驟(3)所述乙醇溶液的體積百分比濃度為50%。
一種慢性消化淀粉，由上述方法制備得到；所得慢性消化淀粉產(chǎn)品，具有緩慢消 化，營養(yǎng)強(qiáng)化等特點(diǎn)，在功能性食品、保健品等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
本發(fā)明的原理如下經(jīng)過蒸煮后的淀粉乳其淀粉顆粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)破環(huán)，淀粉分子以 隨機(jī)的形式排布，很容易受人體消化系統(tǒng)中的淀粉酶系統(tǒng)所降解，快速釋放葡萄糖，屬于快 消化淀粉；而未經(jīng)蒸煮過的淀粉顆粒其結(jié)晶區(qū)比較致密，不易被淀粉酶所作用，屬于抗消化 淀粉。物理法制備慢消化淀粉的基本原理是將淀粉顆粒中的結(jié)晶區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)楹胁糠植煌昝?結(jié)晶的非結(jié)晶區(qū)，可以被淀粉酶系統(tǒng)緩慢地酶解。
利用普魯蘭酶對(duì)高鏈淀粉中的支鏈淀粉分子進(jìn)行脫支處理，得到具有不同鏈長的 線性淀粉分子，此淀粉分子與淀粉顆粒中原有的直鏈淀粉在一定條件下容易與長鏈的脂肪 酸進(jìn)行復(fù)合。淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的形成可以描述為以下3個(gè)過程(1)葡萄糖殘基與螺旋 結(jié)構(gòu)內(nèi)部排除在外的水分子之間形成氫鍵，相互作用實(shí)現(xiàn)纏繞-螺旋的轉(zhuǎn)換，并將螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水分排出；(2)脂質(zhì)與螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部的疏水基團(tuán)發(fā)生疏水相互作用；(3)淀粉-脂 質(zhì)復(fù)合物超級(jí)結(jié)構(gòu)的形成，這種結(jié)構(gòu)的形成取決于脂質(zhì)的類型和實(shí)驗(yàn)條件。
淀粉-脂類復(fù)合物對(duì)淀粉酶穩(wěn)定性的影響有兩方面一方面減小了淀粉顆粒的膨 脹能力，使酶進(jìn)入顆粒內(nèi)部的機(jī)會(huì)降低；另一方面，淀粉-脂類復(fù)合物比直鏈淀粉對(duì)消化酶 的抗性要高。因此，淀粉與脂肪酸的復(fù)合不僅會(huì)形成慢消化淀粉，而且能延緩脂肪酸的變 質(zhì)，保全了其他營養(yǎng)成分。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
(1)本發(fā)明采用高鏈淀粉為原料，結(jié)合酶法處理和物理方法相結(jié)合，得到的淀粉脂 質(zhì)復(fù)合物是一種新型慢消化淀粉。
(2)本發(fā)明采用的酶法和物理處理方法，不同于傳統(tǒng)的化學(xué)改性處理方法，產(chǎn)物中 沒有任何對(duì)人體有害的化學(xué)物質(zhì)，制備過程對(duì)環(huán)境無污染，是一種綠色環(huán)保的慢性消化淀 粉制備方法。
(3)本發(fā)明所形成脂質(zhì)復(fù)合物能減緩脂肪酸的氧化，所形成的復(fù)合物具有慢消化 的同時(shí)，其中的脂肪酸還能提供人體所必需的脂肪酸，具有營養(yǎng)保健功能，是一種多功能的 食品基料，在營養(yǎng)保健食品中具有廣泛的應(yīng)用。
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)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1
慢消化淀粉含量的測(cè)定
參照Englyst提出的體外模擬酶水解法，并有所改進(jìn)。準(zhǔn)確稱取6000mg慢消化淀 粉樣品于50mL帶旋轉(zhuǎn)蓋的離心管中，加IOmL去離子水，渦旋混勻后在沸水浴中保持30min。 冷卻至室溫后，添加IOmL pH 5. 2的0. lmol/L乙酸鈉緩沖液和5粒玻璃珠，混勻后置于在 37°C恒溫水浴下振蕩。加入含有豬胰酶和淀粉葡萄糖苷酶的混合酶5mL，置于在37°C恒溫 水浴下振蕩并準(zhǔn)確計(jì)時(shí)。水解20 120min后分別取出1. OOmL水解液用3，5- 二硝基水楊 酸(DNS)法測(cè)定葡萄糖含量?？煜矸?RDS)、慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)的計(jì) 算公式分別為
快消化淀粉(RDS)(% ) = (G20-FG) X0. 9/TS
慢消化淀粉(SDS)(% ) = (G120-G20) X0. 9/TS
抗性淀粉(RS)(% ) = [TS-(RDS+SDS)]/TS
式中=G2tl——淀粉酶水解20min后產(chǎn)生的葡萄糖含量(mg)；
FG——酶水解處理前淀粉中游離葡萄糖含量(mg)；
G120——淀粉酶水解120min后產(chǎn)生的葡萄糖含量(mg)；
TS——樣品中總淀粉含量(mg)。
實(shí)施例2
(1)將高鏈玉米淀粉(Hylon V，其中直鏈淀粉質(zhì)量百分含量為50% )與pH 4. 0的 醋酸鹽緩沖液配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的淀粉乳，保持?jǐn)嚢?，在沸水浴中加?5min使淀粉糊 化，糊化后冷卻至50°C ；
(2)向冷卻后的淀粉糊中加入5ASPU/g的普魯蘭酶，混合均勻，進(jìn)行保溫酶解脫支2h ；
(3)脫支后升溫至60°C，加入淀粉干基質(zhì)量5%的月桂酸，反應(yīng)30min ；最后快速 冷卻至室溫，以4000rpm的轉(zhuǎn)速離心20min，用體積百分比濃度50%的乙醇溶液洗滌，抽濾， 40°C低溫干燥，得到慢性消化淀粉產(chǎn)品。
測(cè)定所得慢性消化淀粉產(chǎn)品的SDS含量為12.8%。
實(shí)施例3
(1)將高鏈玉米淀粉(Hylon V，其中直鏈淀粉質(zhì)量百分含量為50% )與pH 4. 5的 醋酸鹽緩沖液配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的淀粉乳，保持?jǐn)嚢?，在沸水浴中加?0min使淀粉 糊化，糊化后冷卻至60°C ；
(2)向冷卻后的淀粉糊中加入10ASPU/g的普魯蘭酶，混合均勻，進(jìn)行保溫酶解脫 支 12h ；
(3)脫支后升溫至70°C，加入淀粉干基質(zhì)量10%的棕櫚酸，反應(yīng)60min ；最后快速 冷卻至室溫，以4000rpm的轉(zhuǎn)速離心20min，用體積百分比濃度50%的乙醇溶液洗滌，抽濾， 40°C低溫干燥，得到慢性消化淀粉產(chǎn)品。
測(cè)定所得慢性消化淀粉產(chǎn)品的SDS含量為18.6%。
實(shí)施例4
(1)將高鏈玉米淀粉(Hylon V，其中直鏈淀粉質(zhì)量百分含量為50% )與pH 5. 0的 醋酸鹽緩沖液配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的淀粉乳，保持?jǐn)嚢?，在沸水浴中加?0min使淀粉 糊化，糊化后冷卻至65 °C ；
(2)向冷卻后的淀粉糊中加入40ASPU/g的普魯蘭酶，混合均勻，進(jìn)行保溫酶解脫 支 24h ；
(3)脫支后升溫至100°C，加入淀粉干基質(zhì)量15%的硬脂酸，反應(yīng)IOOmin ；最后快 速冷卻至室溫，以4000rpm的轉(zhuǎn)速離心20min，用體積百分比濃度50%的乙醇溶液洗滌，抽 濾，40°C低溫干燥，得到慢性消化淀粉產(chǎn)品。
測(cè)定所得慢性消化淀粉產(chǎn)品的SDS含量為24. 8 %。
實(shí)施例5
(1)將高鏈玉米淀粉(Hylon V，其中直鏈淀粉質(zhì)量百分含量為50% )與pH 5. 0的 醋酸鹽緩沖液配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的淀粉乳，保持?jǐn)嚢瑁诜兴≈屑訜?0min使淀粉 糊化，糊化后冷卻至65 °C ；
(2)向冷卻后的淀粉糊中加入40ASPU/g的普魯蘭酶，混合均勻，進(jìn)行保溫酶解脫 支 24h ；
(3)脫支后升溫至100°C，加入淀粉干基質(zhì)量15%的亞油酸，反應(yīng)IOOmin ；最后快 速冷卻至室溫，以4000rpm的轉(zhuǎn)速離心20min，用體積百分比濃度50%的乙醇溶液洗滌，抽 濾，40°C低溫干燥，得到慢性消化淀粉產(chǎn)品；
測(cè)定慢性消化淀粉產(chǎn)品的SDS含量為19.8%。
實(shí)施例6
(1)將高鏈玉米淀粉(Hylon VII，其中直鏈淀粉質(zhì)量百分含量為70% )與pH 5. 0 的醋酸鹽緩沖液配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的淀粉乳，保持?jǐn)嚢瑁诜兴≈屑訜?0min，然后 冷卻至60°C ；[0064](2)向冷卻后的淀粉糊中加入80ASPU/g的普魯蘭酶，混合均勻，進(jìn)行保溫酶解脫 支 50h ；
(3)脫支后升溫至100°C，加入淀粉干基質(zhì)量25%的花生四烯酸，反應(yīng)60min ；最后 快速冷卻至室溫，以4000rpm的轉(zhuǎn)速離心20min，用體積百分比濃度50%的乙醇溶液洗滌， 抽濾，40°C低溫干燥，得到慢性消化淀粉產(chǎn)品。
測(cè)定慢性消化淀粉產(chǎn)品的SDS含量為25.4%。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種慢性消化淀粉的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將淀粉與緩沖液配制成淀粉乳，保持?jǐn)嚢瑁诜兴≈屑訜崾沟矸酆?，糊化后冷卻；(2)向步驟(1)所得冷卻后的淀粉糊中加入普魯蘭酶，混合均勻，進(jìn)行保溫酶解脫支處理；(3)將步驟(2)所得產(chǎn)物升溫，加入脂肪酸，反應(yīng)后快速冷卻至室溫，離心，用乙醇溶液洗滌沉淀物后抽濾，低溫干燥，得到慢性消化淀粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種慢性消化淀粉的制備方法，其特征在于步驟(1)所述 淀粉為直鏈淀粉質(zhì)量百分含量為50%或70%的高鏈淀粉；所述緩沖液為pH 4. 0 5. 0的 醋酸鹽緩沖液；所述淀粉乳的質(zhì)量百分比濃度為5% 25%。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的一種慢性消化淀粉的制備方法，其特征在于所述淀粉乳的 質(zhì)量百分比濃度為10% 15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種慢性消化淀粉的制備方法，其特征在于步驟(1)所述 沸水浴加熱時(shí)間為15 60min，所述糊化后冷卻至溫度為50°C 65°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種慢性消化淀粉的制備方法，其特征在于步驟(2)所述 普魯蘭酶的加入量為5 80ASPU/g淀粉，所述脫支處理的時(shí)間為2 50h，所述酶解的溫度 為 50°C 65°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的一種慢性消化淀粉的制備方法，其特征在于所述普魯蘭酶 的加入量為10 40ASPU/g淀粉，所述脫支處理的時(shí)間為5 36h。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種慢性消化淀粉的制備方法，其特征在于步驟(3)所述 升溫為升高溫度至60°C 100°C ；所述脂肪酸為碳鏈長度為12 20的飽和或不飽和脂肪 酸；所述脂肪酸的添加量為淀粉干基質(zhì)量的5% 25% ；所述反應(yīng)時(shí)間為30 IOOmin ；所 述離心的轉(zhuǎn)速為4000rpm，離心時(shí)間為20min ；所述低溫干燥的溫度為40°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種慢性消化淀粉的制備方法，其特征在于所述脂肪酸為 月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、亞油酸、亞麻酸或花生四烯酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種慢性消化淀粉的制備方法，其特征在于步驟(3)所述 乙醇溶液的體積百分比濃度為50%。
10.一種慢性消化淀粉，由權(quán)利要求
1 9任一項(xiàng)所述方法制備得到。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種慢性消化淀粉及其制備方法。該方法包括步驟(1)將淀粉與緩沖液配制成淀粉乳，保持?jǐn)嚢瑁诜兴≈屑訜崾沟矸酆?，糊化后冷卻；(2)向冷卻后的淀粉糊中加入普魯蘭酶，混合均勻，進(jìn)行保溫酶解脫支處理；(3)將步驟(2)所得產(chǎn)物升溫，加入脂肪酸，反應(yīng)后快速冷卻至室溫，離心，用乙醇洗滌沉淀物后抽濾，低溫干燥，得到慢性消化淀粉。本發(fā)明生產(chǎn)的慢性消化淀粉產(chǎn)品具有緩慢消化，營養(yǎng)強(qiáng)化等特點(diǎn)，在功能性食品、保健品等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)C12S3/12GKCN101914163SQ201010264518
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月26日
發(fā)明者張斌, 羅發(fā)興, 黃強(qiáng) 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan