CN105001343A

CN105001343A - 一种利用压热处理协同酶法脱支制备高抗性淀粉（rs3）含量的产品及其制备方法

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Publication number: CN105001343A
Application number: CN201510441229.3A
Authority: CN
Inventors: 木泰华; 余树玺; 孙红男; 赵仲凯
Original assignee: Institute of Food Science and Technology of CAAS
Current assignee: Institute of Food Science and Technology of CAAS
Priority date: 2015-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2035-07-24
Also published as: CN105001343B

Abstract

本发明涉及一种利用压热处理协同酶法脱支制备高抗性淀粉(RS₃)含量的产品及其制备方法。该产品由以下方法制备：1)将原淀粉与水混合得到淀粉悬浮液，进行5-48分钟的压热处理，冷却处理；2)然后调节pH，进行酶法脱支处理；或经过老化处理后，再调节pH进行脱支处理；3)得到的样品再经过灭酶、老化、干燥、磨粉和过筛，得到高含量的抗性淀粉产品。本发明以淀粉为原料，采用压热处理和酶法脱支相结合的方法，所得产品中的抗性淀粉(RS₃)含量达到40％以上，极大提高了抗性淀粉的含量，且简化了生产工艺，降低了生产成本。

Description

一种利用压热处理协同酶法脱支制备高抗性淀粉（RS3）含量的产品及其制备方法

技术领域

本发明涉及食品加工技术领域，具体涉及一种利用压热处理协同酶法脱支制备高抗性淀粉(RS₃)含量的产品及其制备方法。

背景技术

抗性淀粉(Resistant Starch，RS)又称抗酶解淀粉及难消化淀粉，在小肠中不能被酶解，但在人的肠胃道结肠中可以与挥发性脂肪酸起发酵反应。这种淀粉较其他淀粉难降解，在体内消化缓慢，吸收和进入血液都较缓慢。其性质类似溶解性纤维，具有一定的瘦身效果，近年来开始受到爱美人士的青睐。抗性淀粉可抵抗酶的分解，在体内释放葡萄糖缓慢，具有较低的胰岛素反应，可控制血糖平衡，减少饥饿感，特别适宜糖尿病患者食用。

根据抗性淀粉的形态和物理化学性质，可将抗性淀粉分为4类：RS₁，为物理包埋淀粉；RS₂，抗消化淀粉颗粒；RS₃，回生淀粉；RS₄，化学改性淀粉。其中，RS₁和RS₂在经过糊化处理后淀粉抗性就会基本消失。

随着人们生活水平的提高，使得人体的能量摄入过剩导致一系列相关的慢性疾病，如肥胖、糖尿病和高血压等的发生率出现“井喷”式的增长。研究表明，抗性淀粉具有防止肥胖，控制糖尿病，促进人体钙、锌和镁等离子的吸收及防治便秘、结肠癌等疾病发生的生理功能。

因此，对于抗性淀粉相关的研究已然成为淀粉方面的研究重点和热点，尤其回生淀粉(RS₃)的研究及高含量RS₃的制备方法。

但是，目前RS₃的生产主要是通过多次的冻融循环以提高抗性淀粉的得率，该种方法生产工艺繁复，效率低，而且抗性淀粉的得率不高。

因此，本发明通过利用压热处理和酶法脱支相结合的方法制备抗性淀粉(RS₃)，通过该方法不但能得到高含量的抗性淀粉，而且能简化生产工艺，降低生产成本。

发明内容

为解决以上技术不足，本发明的目的在于提供一种利用压热处理协同酶法脱支制备高抗性淀粉(RS₃)含量产品及其制备方法。该方法通过对淀粉进行压热和酶法脱支协同处理，有效提高抗性淀粉的得率，且简化了生产工艺，降低了生产成本。同时该方法生产工艺清洁，且能达到有机废水的零排放。

为达到以上目的，本发明提供了一种利用压热处理协同酶法脱支制备高抗性淀粉(RS₃)含量的产品，其制备方法包括以下步骤：

1)将原淀粉与水混合得到淀粉悬浮液，进行压热处理，冷却处理；

2)然后调节pH，进行酶法脱支处理；

或经过老化处理后，再调节pH进行脱支处理；

3)得到的样品再经过灭酶、老化、干燥、磨粉和过筛，得到高含量的抗性淀粉产品。

所述方法中：

所述原淀粉为马铃薯淀粉、玉米淀粉、甘薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、豆类淀粉、高粱淀粉、蜡质淀粉或高直链淀粉；

所述步骤1)中：

所述淀粉悬浮液的浓度为5％-50％，优选为10％-45％；

所述水为蒸馏水；

所述压热处理条件为：压热温度100-134℃、压力0.1-0.3MPa；

所述压热处理时间为5-48分钟，优选为5-40分钟；

所述冷却，是在室温下进行冷却，冷却至25-75℃；

所述步骤2)：

所述pH调节是利用1-5M的盐酸或0.5-1M的氢氧化钠，将pH调节至4.0-7.5。

所述酶法脱支处理为利用异淀粉酶(EC3.2.1.68)和普鲁兰酶(EC3.2.1.41)中的一种或二者的组合进行脱支处理，其中：

异淀粉酶的脱支条件为：pH 5.0-7.5，温度25-60℃，水解时间5-48小时，酶活20-100ASPU/g淀粉；

优选的，异淀粉酶的脱支条件为：pH 5.0-7.5，温度45-60℃，水解时间10-36小时，酶活20-30ASPU/g淀粉；

进一步优选，异淀粉酶的脱支条件为：pH 5.5-6，温度50-60℃，水解时间10-18小时，酶活20-22U/g淀粉；

普鲁兰酶的脱支条件为：pH 4.0-7.5，温度45-75℃，水解时间5-48小时，酶活10-100ASPU/g淀粉；

优选的，普鲁兰酶的脱支条件为：pH 4.0-7.5，温度50-70℃，水解时间10-36小时，酶活20-30ASPU/g淀粉；

进一步优选，普鲁兰酶的脱支条件为：pH 5.5-6，温度50-60℃，水解时间10-18小时，酶活20-22ASPU/g淀粉。

步骤2)或3)所述的老化处理是将淀粉糊在-18-10℃(零下18℃到10℃)下保存12-48小时，优选为4℃，24小时。

优选地，该方法包括以下步骤：

1)将原淀粉与蒸馏水混合得到淀粉悬浮液，浓度为10％-45％，进行压热处理，冷却至25-75℃，所述压热处理是将淀粉悬浮液在100-134℃、0.1-0.3MPa的条件下进行5-40分钟的处理，得到淀粉糊；

2)将淀粉糊的pH调节至4.0-7.5，进行酶法脱支处理；

或经过老化处理后，再调节pH进行脱支处理；

所述老化处理是将淀粉糊在零下18-10℃下保存12-48小时；

所述酶法脱支处理包括利用异淀粉酶(EC3.2.1.68)和普鲁兰酶(EC3.2.1.41)中的一种或二者的组合，其中：

异淀粉酶的脱支条件为：pH 5.0-7.5，温度45-60℃，水解时间10-36小时，酶活20-30ASPU/g淀粉；

普鲁兰酶的脱支条件为：pH 4.0-7.5，温度50-70℃，水解时间10-36小时，酶活20-30ASPU/g淀粉；

所述脱支条件优选为：

异淀粉酶的脱支条件为：pH 5.5-6，温度50-60℃，水解时间10-18小时，酶活20-22U/g淀粉；

普鲁兰酶的脱支条件为：pH 5.5-6，温度50-60℃，水解时间10-18小时，酶活20-22ASPU/g淀粉。

进一步优选，该方法包括以下步骤：

1)将原淀粉与蒸馏水混合得到淀粉悬浮液，浓度为20-25％，进行压热处理，冷却至60-70℃，所述压热处理是将淀粉悬浮液在121-134℃、0.1-0.3MPa的条件下进行30-40分钟的处理；

2)将淀粉糊的pH调节至5.5-6.0，进行酶法脱支处理；

或经过老化处理后，再调节pH至5.5-6.0，进行脱支处理；

所述老化处理是将淀粉糊在4℃下保存24小时；

所述酶法脱支处理中的酶为普鲁兰酶(EC3.2.1.41)，普鲁兰酶的脱支条件为：pH 5.5-6.5，温度60℃，水解时间12小时，酶活20ASPU/g淀粉；

3)得到的样品，再经过灭酶，老化，干燥，磨粉和过筛，得到高含量的抗性淀粉产品。

所述步骤2)中是用2M盐酸调节pH；

所述步骤3)中：

所述灭酶为热灭酶或酸灭酶的一种或两种相结合的方式，所述热灭酶是将处理后的淀粉乳加热至75℃以上，处理30-120分钟；酸灭酶是利用盐酸或硫酸，将淀粉乳的pH调至3以下，处理1-3小时；

所述老化的步骤同步骤2)，即将淀粉糊在4℃下保存24小时；

所述干燥方式为鼓风干燥和气流干燥的一种，干燥温度为35℃-70℃，干燥时间为12-48小时，干燥后样品的水分含量小于15％；

优选的干燥温度为55-60℃。

所述磨粉可以采用万能粉碎机进行粉碎，所述过筛可以是采用40-100目的标准筛进行筛分。

本发明具有以下优点：

1、本发明提供的方法具有以下优势：

1)本发明提供的制备方法操作简单，生产效率高，成本低，可实现规模化批量生产。

2)本发明提供的制备方法所用到的试剂、材料、仪器设备均为常见规格，生产成本低。

3)本发明的生产工艺清洁，且能达到有机废水的零排放，对环境无污染。

2、与现有方法比较，现有方法中调浆过程中淀粉乳浓度为12-15％，浓度较低，增加了生产的成本，而本专利设计为20-30％，符合实际生产；在该专利中，压热处理与脱支过程同时作用，并且发明人并未提及该酶为耐热酶，且未给出酸性α-淀粉酶的最适温度，较高的温度会对酶的结构产生破坏，影响其催化作用；此外，脱支处理时，普鲁兰酶最适pH为5.0-6.0，而该专利选择4.5-5.0，因此也会影响最终的催化效果。

3、本发明得到的抗性淀粉产品的技术指标如下：产品为无异味、无沙齿、无异物的白色粉末。产品中抗性淀粉的含量达到70％以上，水分含量小于15％，卫生指标符合国家相关的检验标准。

附图说明

图1为抗性淀粉的制备工艺流程图；

图2为抗性淀粉产品的电镜图像。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

普鲁兰酶：食品级，酶活力：1000ASPU/ml，江苏锐阳生物科技有限公司；

异淀粉酶：酶活力：3000-5000ASPU/ml，北京双旋微生物培养基制品厂。

实施例1:对照样品制备方法：

用蒸馏水将原甘薯淀粉配制得到浓度为25wt％的甘薯淀粉悬浮液，在121℃下进行40分钟的压热处理，冷却至室温；

用2M盐酸将淀粉糊的pH调至2后处理1小时，然后在4℃下老化处理24小时，再在60℃下干燥48小时，用万能粉碎机粉碎，过80目标准筛，得到对照样品。

实施例2：抗性淀粉产品A的制备方法-方法1

1、用蒸馏水将原甘薯淀粉配制得到浓度为25wt％的甘薯淀粉悬浮液，在121℃下进行40分钟的压热处理，压力为0.1-0.3MPa，将淀粉糊冷却至60℃；

2、用2M的盐酸将淀粉糊的pH调节至6，加入20ASPU/g淀粉的普鲁兰酶，然后在60℃下水解12小时；

3、将水解后的淀粉乳冷却至室温，用2M盐酸将淀粉糊的pH调至2，室温静置1小时以灭酶，然后在4℃下保存24小时(此为老化处理步骤，下同)，再在60℃下干燥48小时，用万能粉碎机粉碎，过80目标准筛，得到抗性淀粉产品A。

其工艺流程图见图1。

实施例3：抗性淀粉产品A的制备方法-方法2

1、用蒸馏水将原甘薯淀粉配制得到浓度为20wt％的甘薯淀粉悬浮液，在121℃下进行30分钟的压热处理，压力为0.1-0.3MPa，将淀粉糊冷却至60℃；

2、用2M的盐酸将淀粉糊的pH调节至5.5，加入22ASPU/g淀粉的异淀粉酶，然后在60℃下水解12小时；

实施例4：抗性淀粉产品A的制备方法-方法3

1、用蒸馏水将马铃薯淀粉配制得到浓度为25wt％的甘薯淀粉悬浮液，在134℃下进行40分钟的压热处理，将淀粉糊冷却至70℃，备用；

3、将水解后的淀粉乳冷却至室温，用2M盐酸将淀粉糊的pH调至2后，室温静置1小时以灭酶，然后在4℃下老化处理24小时，再在55℃下干燥48小时，用万能粉碎机粉碎，过80目标准筛，得到抗性淀粉产品A。

实施例5：抗性淀粉产品A的制备方法-方法4

1、用蒸馏水将马铃薯淀粉配制得到浓度为20wt％的甘薯淀粉悬浮液，在134℃下进行30分钟的压热处理，将淀粉糊冷却至70℃，备用；

实施例6：抗性淀粉产品B的制备方法-方法1

1、用蒸馏水将原甘薯淀粉配制得到浓度为25wt％的甘薯淀粉悬浮液，在121℃下进行40分钟的压热处理，压力为0.1-0.3MPa，将淀粉糊冷却至室温，备用；

2、在4℃下老化处理(即保存)24小时，再用2M的盐酸将淀粉糊的pH调节至6，加入20ASPU/g淀粉的普鲁兰酶，然后在60℃下水解12小时；

3、将水解后的淀粉乳冷却至室温，用2M盐酸将淀粉糊的pH调至2，室温静置1小时以灭酶，然后在4℃下老化处理24小时，再在60℃下干燥48小时，用万能粉碎机粉碎，过80目标准筛，得到抗性淀粉产品B。

实施例7：抗性淀粉产品B的制备方法-方法2

1、用蒸馏水将原甘薯淀粉配制得到浓度为20wt％的甘薯淀粉悬浮液，在121℃下进行30分钟的压热处理，压力为0.1-0.3MPa，将淀粉糊冷却至室温，备用；

2、在4℃下老化处理(即保存)24小时，再用2M的盐酸将淀粉糊的pH调节至5.5，加入22ASPU/g淀粉的异淀粉酶，然后在60℃下水解12小时；

实施例8：抗性淀粉产品B的制备方法-方法3

1、用蒸馏水将原马铃薯淀粉配制得到浓度为25wt％的甘薯淀粉悬浮液，在134℃下进行40分钟的压热处理，压力为0.1-0.3MPa，将淀粉糊冷却至室温；

3、将水解后的淀粉乳冷却至室温，用2M盐酸将淀粉糊的pH调至2，室温静置1小时以灭酶，然后在4℃下老化处理24小时，再在55℃下干燥48小时，用万能粉碎机粉碎，过80目标准筛，得到抗性淀粉产品B。

实施例9：抗性淀粉产品B的制备方法-方法4

1、用蒸馏水将原马铃薯淀粉配制得到浓度为20wt％的甘薯淀粉悬浮液，在134℃下进行30分钟的压热处理，压力为0.1-0.3MPa，将淀粉糊冷却至室温；

实验例1：抗性淀粉含量进行测定

1、对实施例1、2和6制备的抗性淀粉产品中抗性淀粉含量进行测定，并具体按照以下步骤进行：

将0.5克的抗性淀粉样品分散在10mL蒸馏水中，加入10mL的瓜尔豆胶溶液(5g/L瓜尔豆胶溶于0.05M的HCl)和5mL浓度为0.5M的醋酸钠溶液，然后再加入10mL水解酶溶液(α-淀粉酶290U/mL，葡萄糖苷淀粉酶15U/mL)，放入摇床中，在170转/分的速度下进行120分钟的水浴(水浴温度为37℃)处理；反应结束后取0.5mL悬浮液于试管中，并加入4mL浓度为80％的乙醇，然后测定反应后的悬浮液中的葡萄糖含量，计算得到样品中的抗性淀粉(RS₃)含量。

公式如下：

RDS(％)＝[(G₂₀-FG)×0.9/TS]×100

SDS(％)＝[(G₁₂₀-G₂₀)×0.9/TS]×100

RS(％)＝100-RDS-SDS

其中，

RDS为快速消化淀粉(Rapidly digestible starch)；

SDS为慢速消化淀粉(Slowly digestible starch)；

RS为抗性淀粉(Resistant starch)；

FG为游离葡萄糖含量(Free glucose)；

TS为淀粉样品质量(g)；

G₂₀和G₁₂₀分别为混合酶添加反应20min和120min时葡萄糖的释放量。

0.9为葡萄糖转换参数。

2、测试结果如表1所示：

表1抗性淀粉产品中抗性淀粉(RS3)含量(湿重)

样品	抗性淀粉/％
		对照样品(实施例1)	34.66±0.62c
抗性淀粉产品A(实施例2)	71.15±0.34b
		抗性淀粉产品B(实施例6)	74.02±0.18a

注：不同字母(a,b)表示存在显著性差异(P＜0.05)

表1结果显示：抗性淀粉产品A和抗性淀粉产品B中抗性淀粉(RS₃)的含量分别为71.15％和74.02％，对照样品的含量为34.66％.

结果表明：本发明提供的产品中抗性淀粉的含量高于现有技术。

实验例2：热力学特征的考察

1、对实施例2和6所制备的抗性淀粉产品的热力学特性，按照以下步骤进行：

称取3-5毫克的原淀粉或抗性淀粉产品A，B于坩埚中，并加入样品重量3倍的蒸馏水，将坩埚密封后，在室温下稳定2h；然后将空白对照和样品坩埚放入差示热量扫描仪中，开始测试，样品从20℃加热至110℃，加热速率10℃/min。最终得到起始糊化温度、峰值糊化温度和糊化焓。

结果见表2。

表2抗性淀粉产品的热力学特性

样品	起始温度/℃	峰值温度/℃	糊化焓/J/g
				原淀粉	76.57±0.19b	76.18±0.09b	12.50±0.49a
抗性淀粉产品A(实施例2)	77.92±0.10a	81.93±0.13a	4.98±0.06b
				抗性淀粉产品B(实施例6)	77.71±0.31a	81.51±0.09a	5.17±0.10b

注：同一列内不同字母(a,b,c)表示存在显著性差异(P＜0.05)。

由表2可以看出，抗性淀粉产品A和B的起始温度相比于原淀粉均有升高，其中产品A最高为77.92℃；峰值温度均有上升，其中产品A，B差别不大分别为81.93℃和81.51℃；相较于原淀粉，抗性淀粉产品A和B的糊化焓均有降低，其中产品A更低为4.98J/g。

结果表明，本发明提供的产品中的抗性淀粉含量的结果趋势相一致

实验例3：电镜检测

1、对实施例2和6所制备的抗性淀粉产品进行电镜检测，按照以下步骤进行：

将样品喷于钯镀板上，使用扫描电子显微镜，于20KV下观察抗性淀粉产品A和B样品。

2、结果：见图2。

图2结果显示：两种抗性淀粉产品的颗粒均呈结晶的不规则块状；其中抗性淀粉产品B中的小结晶颗粒更多。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种利用压热处理协同酶法脱支制备高抗性淀粉(RS₃)含量的产品，其制备方法包括以下步骤：

2)然后调节pH，进行酶法脱支处理；

或经过老化处理后，再调节pH进行脱支处理；

2.根据权利要求1所述的产品，其特征在于，所述原淀粉包括马铃薯淀粉、玉米淀粉、甘薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、豆类淀粉、高粱淀粉、蜡质淀粉或高直链淀粉。

3.根据权利要1所述的产品，其特征在于，所述淀粉悬浮液的浓度为5％-50％，优选为10％-45％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)的压热处理是将淀粉悬浮液在100-134℃、0.1-0.3MPa的条件下进行5-48分钟的处理。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)的冷却处理为在室温下进行冷却，冷却至25-75℃。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述步骤2)的酶法脱支处理包括利用异淀粉酶(EC3.2.1.68)和普鲁兰酶(EC3.2.1.41)中的一种或二者的组合；

其中异淀粉酶的脱支条件为：pH 5.0-7.5，温度25-60℃，水解时间5-48小时，酶活20-100ASPU/g淀粉；优选的异淀粉酶的脱支条件为：pH 5.0-7.5，温度45-60℃，水解时间10-36小时，酶活20-30ASPU/g淀粉，进一步优选，异淀粉酶的脱支条件为：pH 5.5-6，温度50-60℃，水解时间10-18小时，酶活20-22U/g淀粉；

普鲁兰酶的脱支条件为：pH 4.0-7.5，温度45-75℃，水解时间5-48小时，酶活10-100ASPU/g淀粉；优选的：普鲁兰酶的脱支条件为：pH 4.0-7.5，温度50-70℃，水解时间10-36小时，酶活20-30ASPU/g淀粉；进一步优选，普鲁兰酶的脱支条件为：pH 5.5-6，温度50-60℃，水解时间10-18小时，酶活20-22ASPU/g淀粉。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述老化处理是将淀粉糊在-18-10℃下保存12-48小时。

8.根据权利1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述灭酶处理为热灭酶或酸灭酶的一种或两种相结合的方式，所述热灭酶是将处理后的淀粉乳加热至75℃以上，处理30-120分钟；所述酸灭酶是利用盐酸或硫酸，将淀粉乳的pH调至3以下，处理1-3小时。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：

2)将步骤1)得到淀粉糊pH调节至4.0-7.5，进行酶法脱支处理；

或经过老化处理后，再调节pH进行脱支处理，老化处理是将淀粉糊在零下18-10℃下保存12-48小时；

异淀粉酶的脱支条件为：pH 5.0-7.5，温度25-60℃，水解时间5-48小时，酶活20-100U/g淀粉；

10.根据权利要求1-9任一项所述的产品，所述抗性淀粉产品中的抗性淀粉(RS₃)的含量达到70％以上，水分含量小于15％。