CN101914163A

CN101914163A - 一种慢性消化淀粉及其制备方法

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Publication number: CN101914163A
Application number: CN2010102645188A
Authority: CN
Inventors: 黄强; 罗发兴; 张斌
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2010-12-15

Abstract

本发明公开了一种慢性消化淀粉及其制备方法。该方法包括步骤：(1)将淀粉与缓冲液配制成淀粉乳，保持搅拌，在沸水浴中加热使淀粉糊化，糊化后冷却；(2)向冷却后的淀粉糊中加入普鲁兰酶，混合均匀，进行保温酶解脱支处理；(3)将步骤(2)所得产物升温，加入脂肪酸，反应后快速冷却至室温，离心，用乙醇洗涤沉淀物后抽滤，低温干燥，得到慢性消化淀粉。本发明生产的慢性消化淀粉产品具有缓慢消化，营养强化等特点，在功能性食品、保健品等领域有广泛应用。

Description

一种慢性消化淀粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及淀粉改性及其精深加工领域，特别涉及一种慢性消化淀粉及其制备方法。

背景技术

随着各种现代文明病的出现，人们对作为人体主要能量来源的碳水化合物有了更深一步的认识。英国生理学家Englyst根据淀粉在人体内消化情况把淀粉分成快消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)。快消化淀粉指那些能在口腔和小肠中快速消化的淀粉(＜20min)；慢消化淀粉是指在小肠中能被完全消化但消化速度比较慢的一种淀粉(20～120min)；抗性淀粉上指不能被人体小肠吸收，最终在大肠中的微生物发酵利用的淀粉(＞120min)。慢消化淀粉被酶降解的速度要比易消化淀粉慢得多，因此能够维持餐后血糖稳定。

近年来临床研究发现，淀粉的消化性与人体的许多疾病密切相关。低血糖指数的饮食可减少餐后血糖和胰岛素反应。动物研究表明，若饮食中包含慢消化淀粉，会延迟胰岛素抗性的发生。餐后血糖应答很大程度上取决于易消化淀粉(RDS)的含量，而慢消化淀粉(SDS)可持续缓慢释放出能量，维持餐后血糖稳定，还可以降低餐后胰岛素分泌，提高机体对胰岛素的敏感性。因此可有效改善餐后血糖负荷，控制糖尿病患者特别是II型糖尿病病人的病情。SDS含量高的食物还有饱腹感，可以作为肥胖人群的减肥产品，还可以作为长跑运动员的碳水化合物补充剂，对正常人群也大有裨益。

目前，文献报道的慢性消化淀粉制备方法主要有物理法，化学法，酶法及其这三种方法的复合等。

物理法制备慢性消化淀粉主要包括热液处理、重结晶、微波处理等方法。韧化和湿热处理是两种常用的淀粉水热处理改性方法。如Chung等报道湿热和韧化处理能降低原淀粉颗粒中SDS含量，却能增加糊化淀粉中SDS含量。Shin等报道，将甘薯淀粉的水分含量调整到50％，并在55℃加热处理12h后，可形成高含量的慢消化淀粉。

化学法主要是采用交联或具有较大空间位阻的试剂对淀粉进行改性。如Han等以蜡质玉米淀粉为原料先交联再羟丙基化或乙酰化处理，或经过辛烯基琥珀酸酐(OSA)改性结合干热处理，得到了较高含量的慢消化淀粉。

酶法处理一般是淀粉酶的催化水解或转酐作用来修饰重组淀粉分子结构。如Zhang等报道A型谷物淀粉是制备SDS的理想原料，并且指出糊化后淀粉的SDS含量与淀粉的形状、大小、表面的孔道和结晶度无关，而与其半结晶结构，DP 5～10的短A链数量密切相关。Shi等的专利报道高支淀粉通过酶法脱支处理后得到的短侧链可发生结晶，可以制备SDS。Hamaker等利用α-淀粉酶水解淀粉然后将生成的线性产物进行重结晶，从而有效地合成高含量的SDS。

但是上述现有技术存在制备方法复杂，制备过程产生个别有害化学物质等缺陷。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种慢性消化淀粉的制备方法；该方法采用一种新的酶处理和物理复合相结合的方法。

本发明的另一目的在于提供一种由上述方法制备得到的慢性消化淀粉，该慢性消化淀粉具有营养保健的功能，在保健食品中具有广泛应用。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种慢性消化淀粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)将淀粉与缓冲液配制成淀粉乳，保持搅拌，在沸水浴中加热使淀粉糊化，糊化后冷却；

(2)向步骤(1)所得冷却后的淀粉糊中加入普鲁兰酶，混合均匀，进行保温酶解脱支处理；

(3)将步骤(2)所得产物升温，加入脂肪酸，反应后快速冷却至室温，离心，用乙醇溶液洗涤沉淀物后抽滤，低温干燥，得到慢性消化淀粉。

步骤(1)所述淀粉为直链淀粉质量百分含量为50％或70％的高链淀粉；所述缓冲液为pH 4.0～5.0的醋酸盐缓冲液；所述淀粉乳的质量百分比浓度为5％～25％。

所述淀粉乳的质量百分比浓度更优选为10％～15％。

步骤(1)所述沸水浴加热时间为15～60min，所述糊化后冷却至温度为50℃～65℃。

步骤(2)所述普鲁兰酶的加入量为5～80ASPU/g淀粉，所述脱支处理的时间为2～50h，所述酶解的温度为50℃～65℃。

所述普鲁兰酶的加入量更优选为10～40ASPU/g淀粉，所述脱支处理的时间更优选为5～36h。

步骤(3)所述升温为升高温度至60℃～100℃；所述脂肪酸为碳链长度为12～20的饱和或不饱和脂肪酸；所述脂肪酸的添加量为淀粉干基质量的5％～25％；所述反应时间为30～100min；所述离心的转速为4000rpm，离心时间为20min；所述低温干燥的温度为40℃。

所述脂肪酸优选为月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸或花生四烯酸。

步骤(3)所述乙醇溶液的体积百分比浓度为50％。

一种慢性消化淀粉，由上述方法制备得到；所得慢性消化淀粉产品，具有缓慢消化，营养强化等特点，在功能性食品、保健品等领域有广泛应用。

本发明的原理如下：经过蒸煮后的淀粉乳其淀粉颗粒结晶结构破环，淀粉分子以随机的形式排布，很容易受人体消化***中的淀粉酶***所降解，快速释放葡萄糖，属于快消化淀粉；而未经蒸煮过的淀粉颗粒其结晶区比较致密，不易被淀粉酶所作用，属于抗消化淀粉。物理法制备慢消化淀粉的基本原理是将淀粉颗粒中的结晶区转变为含有部分不完美结晶的非结晶区，可以被淀粉酶***缓慢地酶解。

利用普鲁兰酶对高链淀粉中的支链淀粉分子进行脱支处理，得到具有不同链长的线性淀粉分子，此淀粉分子与淀粉颗粒中原有的直链淀粉在一定条件下容易与长链的脂肪酸进行复合。淀粉-脂质复合物的形成可以描述为以下3个过程：(1)葡萄糖残基与螺旋结构内部排除在外的水分子之间形成氢键，相互作用实现缠绕-螺旋的转换，并将螺旋结构内部的水分排出；(2)脂质与螺旋结构内部的疏水基团发生疏水相互作用；(3)淀粉-脂质复合物超级结构的形成，这种结构的形成取决于脂质的类型和实验条件。

淀粉-脂类复合物对淀粉酶稳定性的影响有两方面：一方面减小了淀粉颗粒的膨胀能力，使酶进入颗粒内部的机会降低；另一方面，淀粉-脂类复合物比直链淀粉对消化酶的抗性要高。因此，淀粉与脂肪酸的复合不仅会形成慢消化淀粉，而且能延缓脂肪酸的变质，保全了其他营养成分。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明采用高链淀粉为原料，结合酶法处理和物理方法相结合，得到的淀粉脂质复合物是一种新型慢消化淀粉。

(2)本发明采用的酶法和物理处理方法，不同于传统的化学改性处理方法，产物中没有任何对人体有害的化学物质，制备过程对环境无污染，是一种绿色环保的慢性消化淀粉制备方法。

(3)本发明所形成脂质复合物能减缓脂肪酸的氧化，所形成的复合物具有慢消化的同时，其中的脂肪酸还能提供人体所必需的脂肪酸，具有营养保健功能，是一种多功能的食品基料，在营养保健食品中具有广泛的应用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

慢消化淀粉含量的测定：

参照Englyst提出的体外模拟酶水解法，并有所改进。准确称取6000mg慢消化淀粉样品于50mL带旋转盖的离心管中，加10mL去离子水，涡旋混匀后在沸水浴中保持30min。冷却至室温后，添加10mL pH 5.2的0.1mol/L乙酸钠缓冲液和5粒玻璃珠，混匀后置于在37℃恒温水浴下振荡。加入含有猪胰酶和淀粉葡萄糖苷酶的混合酶5mL，置于在37℃恒温水浴下振荡并准确计时。水解20～120min后分别取出1.00mL水解液用3，5-二硝基水杨酸(DNS)法测定葡萄糖含量。快消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)的计算公式分别为：

快消化淀粉(RDS)(％)＝(G₂₀-FG)×0.9/TS

慢消化淀粉(SDS)(％)＝(G₁₂₀-G₂₀)×0.9/TS

抗性淀粉(RS)(％)＝[TS-(RDS+SDS)]/TS

式中：G₂₀——淀粉酶水解20min后产生的葡萄糖含量(mg)；

FG——酶水解处理前淀粉中游离葡萄糖含量(mg)；

G₁₂₀——淀粉酶水解120min后产生的葡萄糖含量(mg)；

TS——样品中总淀粉含量(mg)。

实施例2

(1)将高链玉米淀粉(Hylon V，其中直链淀粉质量百分含量为50％)与pH 4.0的醋酸盐缓冲液配制成质量分数为5％的淀粉乳，保持搅拌，在沸水浴中加热15min使淀粉糊化，糊化后冷却至50℃；

(2)向冷却后的淀粉糊中加入5ASPU/g的普鲁兰酶，混合均匀，进行保温酶解脱支2h；

(3)脱支后升温至60℃，加入淀粉干基质量5％的月桂酸，反应30min；最后快速冷却至室温，以4000rpm的转速离心20min，用体积百分比浓度50％的乙醇溶液洗涤，抽滤，40℃低温干燥，得到慢性消化淀粉产品。

测定所得慢性消化淀粉产品的SDS含量为12.8％。

实施例3

(1)将高链玉米淀粉(Hylon V，其中直链淀粉质量百分含量为50％)与pH 4.5的醋酸盐缓冲液配制成质量分数为10％的淀粉乳，保持搅拌，在沸水浴中加热30min使淀粉糊化，糊化后冷却至60℃；

(2)向冷却后的淀粉糊中加入10ASPU/g的普鲁兰酶，混合均匀，进行保温酶解脱支12h；

(3)脱支后升温至70℃，加入淀粉干基质量10％的棕榈酸，反应60min；最后快速冷却至室温，以4000rpm的转速离心20min，用体积百分比浓度50％的乙醇溶液洗涤，抽滤，40℃低温干燥，得到慢性消化淀粉产品。

测定所得慢性消化淀粉产品的SDS含量为18.6％。

实施例4

(1)将高链玉米淀粉(Hylon V，其中直链淀粉质量百分含量为50％)与pH 5.0的醋酸盐缓冲液配制成质量分数为15％的淀粉乳，保持搅拌，在沸水浴中加热30min使淀粉糊化，糊化后冷却至65℃；

(2)向冷却后的淀粉糊中加入40ASPU/g的普鲁兰酶，混合均匀，进行保温酶解脱支24h；

(3)脱支后升温至100℃，加入淀粉干基质量15％的硬脂酸，反应100min；最后快速冷却至室温，以4000rpm的转速离心20min，用体积百分比浓度50％的乙醇溶液洗涤，抽滤，40℃低温干燥，得到慢性消化淀粉产品。

测定所得慢性消化淀粉产品的SDS含量为24.8％。

实施例5

(3)脱支后升温至100℃，加入淀粉干基质量15％的亚油酸，反应100min；最后快速冷却至室温，以4000rpm的转速离心20min，用体积百分比浓度50％的乙醇溶液洗涤，抽滤，40℃低温干燥，得到慢性消化淀粉产品；

测定慢性消化淀粉产品的SDS含量为19.8％。

实施例6

(1)将高链玉米淀粉(Hylon VII，其中直链淀粉质量百分含量为70％)与pH 5.0的醋酸盐缓冲液配制成质量分数为25％的淀粉乳，保持搅拌，在沸水浴中加热60min，然后冷却至60℃；

(2)向冷却后的淀粉糊中加入80ASPU/g的普鲁兰酶，混合均匀，进行保温酶解脱支50h；

(3)脱支后升温至100℃，加入淀粉干基质量25％的花生四烯酸，反应60min；最后快速冷却至室温，以4000rpm的转速离心20min，用体积百分比浓度50％的乙醇溶液洗涤，抽滤，40℃低温干燥，得到慢性消化淀粉产品。

测定慢性消化淀粉产品的SDS含量为25.4％。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种慢性消化淀粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种慢性消化淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述淀粉为直链淀粉质量百分含量为50％或70％的高链淀粉；所述缓冲液为pH 4.0～5.0的醋酸盐缓冲液；所述淀粉乳的质量百分比浓度为5％～25％。

3.根据权利要求2所述的一种慢性消化淀粉的制备方法，其特征在于：所述淀粉乳的质量百分比浓度为10％～15％。

4.根据权利要求1所述的一种慢性消化淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述沸水浴加热时间为15～60min，所述糊化后冷却至温度为50℃～65℃。

5.根据权利要求1所述的一种慢性消化淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述普鲁兰酶的加入量为5～80ASPU/g淀粉，所述脱支处理的时间为2～50h，所述酶解的温度为50℃～65℃。

6.根据权利要求5所述的一种慢性消化淀粉的制备方法，其特征在于：所述普鲁兰酶的加入量为10～40ASPU/g淀粉，所述脱支处理的时间为5～36h。

7.根据权利要求1所述的一种慢性消化淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述升温为升高温度至60℃～100℃；所述脂肪酸为碳链长度为12～20的饱和或不饱和脂肪酸；所述脂肪酸的添加量为淀粉干基质量的5％～25％；所述反应时间为30～100min；所述离心的转速为4000rpm，离心时间为20min；所述低温干燥的温度为40℃。

8.根据权利要求1所述的一种慢性消化淀粉的制备方法，其特征在于：所述脂肪酸为月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸或花生四烯酸。

9.根据权利要求1所述的一种慢性消化淀粉的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述乙醇溶液的体积百分比浓度为50％。

10.一种慢性消化淀粉，由权利要求1～9任一项所述方法制备得到。