CN103194508A - 一种用压热协同双酶处理制备慢消化淀粉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用压热协同双酶处理制备慢消化淀粉的方法。该方法将质量浓度为5～45％的淀粉乳置于高压灭菌锅中压热反应，调节pH至4.0～7.5，在45～75℃加入用量为50～450U/g淀粉的β-淀粉酶，保持1～8hrs；高温灭酶；调节pH至4.0～7.5，在40～75℃下加入葡萄糖转苷酶，用量为100～500U/g淀粉，保持6～48hrs；高温灭酶；经自然冷却、鼓风干燥箱干燥、粉碎和筛分得产品。本发明以淀粉为原料，采用生物技术协同物理处理手段极大地提高了慢消化淀粉的含量，而且简化了制备慢消化淀粉的工艺，有效地提高了收率，降低了能耗。本发明生产的慢消化淀粉具有减缓消化，强化营养等特征。

Description

一种用压热协同双酶处理制备慢消化淀粉的方法

技术领域

本发明涉及一种慢消化淀粉淀粉，特别是涉及一种用压热协同双酶处理制备慢消化淀粉的方法。

背景技术

英国剑桥大学生理学家Englyst根据淀粉在人体内消化情况把淀粉分成易消化淀粉(rapidly digestible starch，RDS)、慢消化淀粉(slowly digestible starch，SDS)和抗性淀粉(resistantstarch，RS)。RDS指那些能在口腔和小肠中快速消化的淀粉(＜20min)；SDS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)；RS是指不能被人体小肠吸收，最终在大肠中被微生物发酵利用的淀粉(＞120min)。

加拿大多伦多大学的Jenkins教授提出衡量碳水化合物对血糖反应的一种有效的指标——食物的血糖生成指数(glycemic index，GI)，用来表示食物被食用之后，人体对碳水化合物的吸收速度。低GI食物在胃肠道停留时间长，吸收率低，葡萄糖释放缓慢，进入血液的峰值低，下降缓慢；高GI食物消化快，吸收率高，葡萄糖进入血液的峰值高。因此，一些低GI的食物能够维持机体较长一段时间的饱足感，因其所含的碳水化合物不会立即被消化吸收；而另一些高GI的食物食入后，会很快引发另一次进餐的需要。

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GI的食物可减少餐后血糖和胰岛素反应。动物试验表明，若饮食中包含SDS，会延迟胰岛索抗性的发生。餐后血糖应答很大程度上取决于RDS的含量，而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。可见，低GI食物对人们维持正常的血糖水平和健康有积极的意义。

目前，国内外制备慢消化淀粉的方法主要有采用热液处理、重结晶、化学改性和酶法。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，可形成最高含量为31％的慢消化淀粉。Han J.A.等把蜡质玉米淀粉先交联再羟丙基化或乙酰化处理，得到的SDS比单一交联处理多，且交联-羟丙基化改性得到SDS含量(蒸煮处理)最高为21％。将不同淀粉经过辛烯基琥珀酸酐改性之后与α-淀粉酶的结合能力削弱，淀粉的可消化性降低。Zhang L.L.等采用4～25℃一系列温度循环制备重结晶慢消化糯米淀粉，SDS含量最高为51.62％。这些方法存在的主要缺点有：(1)热液处理得到的慢消化淀粉的含量不高；(2)化学改性在得到慢消化淀粉的过程中引入了化学试剂，作为食品添加剂对人体健康存在一定的安全隐患；(3)温度循环重结晶法可得到较高含量的慢消化淀粉，但生产工艺繁琐，能耗高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术生产慢消化淀粉的不足，提供一种有效地提高慢消化淀粉的含量和收率，降低能耗的用压热协同双酶处理制备慢消化淀粉的方法。

本发明以淀粉为原料，在一定条件下经β-淀粉酶水解，再经葡萄糖转苷酶的作用，使淀粉分子链发生改变和重组，形成一种具有新结构的产品，这种产品添加到食品中，会减缓在人体内的消化速率。以英国剑桥大学生理学家Englyst的方法来测定慢消化淀粉的含量，开发出慢消化淀粉含量高(35～65％SDS)的系列产品。具体操作是将淀粉分散于水中，其含量为5～45％，在高压灭菌锅中121℃下保持30mins，调节温度、pH，加入β-淀粉酶反应一段时间后采用沸水浴保持30mins灭酶，再将温度、pH调节到葡萄糖转苷酶的最佳酶活力条件进行反应，反应结束后采用同样方法立即灭酶，所得样品经干燥、粉碎、过筛等步骤得到含慢消化淀粉含量较高的产品。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种用压热协同双酶处理制备慢消化淀粉的方法，包括如下步骤：

(1)将质量浓度为5～45％的淀粉乳置于高压灭菌锅中，在110-140℃下压热反应20-40mins；

(2)调节pH至4.0～7.5，在45～75℃加入用量为50～450U/g淀粉的β-淀粉酶，保持1～8hrs；

(3)高温灭酶；

(4)调节pH至4.0～7.5，在40～75℃下加入葡萄糖转苷酶，用量为100～500U/g淀粉，保持6～48hrs；

(5)高温灭酶；

(6)经自然冷却、鼓风干燥箱干燥、粉碎和筛分得产品。

为进一步实现本发明目的，所述淀粉乳优选为豌豆淀粉乳、绿豆淀粉乳、高链玉米淀粉乳、玉米淀粉乳、小麦淀粉乳、甘薯淀粉乳、马铃薯淀粉乳或木薯淀粉乳。进一步地，所述豌豆淀粉乳为普通豌豆淀粉乳或皱皮豌豆淀粉乳；所述玉米淀粉乳为高链玉米淀粉乳、普通玉米淀粉乳或蜡质玉米淀粉乳。

所述步骤(1)淀粉乳的质量浓度百分比优选为10～40％。

步骤(3)优选β-淀粉酶的加入量为200～400U/g淀粉，pH为5.0～6.0，反应的温度为50～70℃，反应时间为2～6hrs。

步骤(4)优选葡萄糖转苷酶的加入量为200～400U/g淀粉，pH为5.0～6.0，反应的温度为55～70℃，反应的时间为12～36hrs。

所述步骤(3)和(5)中高温灭酶的条件是沸水浴保持25mins。

所述筛分为过80目标准筛。

本发明制备的产品系列，技术指标如下：产品为无异味、无杂物、细腻的白色粉末。抗性慢消化淀粉产率50％以上，含量达到35-65％，水分小于14％，灰分小于0.4，白度为85～90，蛋白质含量小于0.5％，符合食用淀粉的相关检测标准。

上述发明采用β-淀粉酶和葡萄糖转苷酶，根据Englyst法测定产品的慢消化淀粉含量。

采用上述方法制备的慢消化淀粉具有减缓消化，强化营养等特征，可广泛应用在营养保健食品、减肥食品、糖尿病病人食品、药品等工业。

上述冷却、干燥、粉碎等都是当前食品加工领域的通用技术。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明采用生物技术协同物理处理手段极大地提高了慢消化淀粉的含量，而且简化了制备慢消化淀粉的工艺，有效地提高了收率，降低了能耗。制备的慢消化淀粉呈白色粉末状，具有优良的耐剪切和耐热稳定性。

(2)本发明的原淀粉优选普通豌豆淀粉、皱皮豌豆淀粉、高链玉米淀粉、绿豆淀粉、甘薯淀粉，由于这些淀粉的直链淀粉含量最高可达30～70％，在沸水浴中很难完全糊化，因此对淀粉采用压热处理，这样可以使得糊化完全，便于β-淀粉酶和葡萄糖转苷酶的作用，利于提高慢消化淀粉含量。

(3)本发明采用的压热处理和淀粉酶处理，不同于传统的化学改性处理，这种方法生产的慢消化淀粉不含对人体有害的化学物质，制备过程绿色无污染，不会对环境产生损害。

(4)本发明生产的慢消化淀粉具有减缓消化，强化营养等特征，属于低血糖食品添加剂，可广泛应用在健康保健食品、减肥食品、糖尿病病人食品、药品等领域。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明要求保护的范围并不仅仅局限于实施例表述的范围。

实施例1：

(1)将100g质量浓度为5％的普通豌豆淀粉乳，置于高压灭菌锅中，在121℃下压热反应30mins；

(2)将步骤(1)所得的产物加入0.5mol/L醋酸-醋酸钠缓冲溶液(pH5.2)200mL，并调节pH至4.0，在45℃加入用量为50U/g淀粉的β-淀粉酶，保持8hrs；

(3)将步骤(2)所得的产物置于沸水浴30mins灭酶；

(4)将步骤(3)所得的产物，保持pH4.0，在40℃下加入葡萄糖转苷酶，用量为100U/g淀粉，保持48hrs；

(5)将步骤(4)所得的产物置于沸水浴30mins灭酶；

(6)经自然冷却，离心；

(7)鼓风干燥箱干燥12hrs、粉碎和过100目标准筛得产品；

(8)Englyst法测慢消化淀粉含量。所得产品根据英国生理学家Englyst的方法，可测得慢消化淀粉的质量含量为35.60％。

本发明采用生物技术协同物理处理手段极大地提高了慢消化淀粉的含量。本实施例的含量为35.60％，而现有方法制备的慢消化淀粉的含量一般都小于20％。

实施例2：

(1)将100g质量浓度为15％的皱皮豌豆淀粉乳，置于高压灭菌锅中，在140℃下压热反应20mins；

(2)将步骤(1)所得的产物加入0.5mol/L醋酸-醋酸钠缓冲溶液(pH5.2)200mL，并调节pH至5.0，在55℃加入用量为150U/g淀粉的β-淀粉酶，保持4hrs；

(3)将步骤(2)所得的产物置于沸水浴30mins灭酶；

(4)将步骤(3)所得的产物，保持pH5.0，，在50℃下加入葡萄糖转苷酶，用量为200U/g淀粉，保持24hrs；

(5)将步骤(4)所得的产物置于沸水浴30mins灭酶；

(6)经自然冷却，离心；

(7)鼓风干燥箱干燥12hrs、粉碎和过100目标准筛得产品；

(8)Englyst法测慢消化淀粉含量。所得产品根据英国生理学家Englyst的方法，可测得慢消化淀粉的含量为45.80％。

实施例3：

(1)将100g质量浓度为25％的高链V玉米淀粉乳，置于高压灭菌锅中，在110℃下压热反应40mins；

(2)将步骤(1)所得的产物加入0.5mol/L醋酸-醋酸钠缓冲溶液(pH5.2)200mL，并调节pH至5.5，在60℃加入用量为250U/g淀粉的β-淀粉酶，保持2hrs；

(3)将步骤(2)所得的产物置于沸水浴30mins灭酶；

(4)将步骤(3)所得的产物，保持pH5.5，在55℃下加入葡萄糖转苷酶，用量为300U/g淀粉，保持12hrs；

(5)将步骤(4)所得的产物置于沸水浴30mins灭酶；

(6)经自然冷却，离心；

(7)鼓风干燥箱干燥12hrs、粉碎和过100目标准筛得产品；

(8)Englyst法测慢消化淀粉含量。所得产品根据英国生理学家Englyst的方法，可测得慢消化淀粉的含量为57.80％。

实施例4：

(1)将100g质量浓度为35％的甘薯淀粉乳，置于高压灭菌锅中，在130℃下压热反应25mins；

(2)将步骤(1)所得的产物加入0.5mol/L醋酸-醋酸钠缓冲溶液(pH5.2)200mL，并调节pH至6.5，在70℃加入用量为350U/g淀粉的β-淀粉酶，保持6h rs；

(3)将步骤(2)所得的产物置于沸水浴30mins灭酶；

(4)将步骤(3)所得的产物，保持pH6.5，在65℃下加入葡萄糖转苷酶，用量为400U/g淀粉，保持36hrs；

(5)将步骤(4)所得的产物置于沸水浴30mins灭酶；

(6)经自然冷却，离心；

(7)鼓风干燥箱干燥12hrs、粉碎和过100目标准筛得产品；

(8)Englyst法测慢消化淀粉含量。所得产品根据英国生理学家Englyst的方法，可测得慢消化淀粉的含量为65.30％。

实施例5：

(1)将100g质量浓度为45％的绿豆淀粉乳，置于高压灭菌锅中，在121℃下压热反应30mins；

(2)将步骤(1)所得的产物加入0.5mol/L醋酸-醋酸钠缓冲溶液(pH5.2)200mL，并调节pH至7.5，在75℃加入用量为450U/g淀粉的β-淀粉酶，保持1hr；

(3)将步骤(2)所得的产物置于沸水浴30mins灭酶；

(4)将步骤(3)所得的产物，保持pH7.5，在75℃下加入葡萄糖转苷酶，用量为500U/g淀粉，保持6hrs；

(5)将步骤(4)所得的产物置于沸水浴30mins灭酶；

(6)经自然冷却，离心；

(7)鼓风干燥箱干燥12hrs、粉碎和过100目标准筛得产品；

(8)Englyst法测慢消化淀粉含量。所得产品根据英国生理学家Englyst的方法，可测得慢消化淀粉的含量为52.60％。

本发明采用简单的物理法——压热法和酶法制备慢消化淀粉，不同于传统的复杂物理法和化学法，工艺简便，并且淀粉酶有专一、高效的优点，可以有效提高收率。制备过程中所需实验设备和能量较少，有效降低了能耗。本发明在制备过程中只采用对人体无害的生物酶，没有引入化学试剂，作为食品添加剂用在食品中不会对人体健康产生损害。在整个制备过程中没有污水及化学污染物排放，不会对环境产生损害。

Claims (8)

1.一种用压热协同双酶处理制备慢消化淀粉的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将质量浓度为5～45％的淀粉乳置于高压灭菌锅中，在110-140℃下压热反应20-40mins；

(2)调节pH至4.0～7.5，在45～75℃加入用量为50～450U/g淀粉的β-淀粉酶，保持1～8hrs；

(3)高温灭酶；

(4)调节pH至4.0～7.5，在40～75℃下加入葡萄糖转苷酶，用量为100～500U/g淀粉，保持6～48hrs；

(5)高温灭酶；

(6)经自然冷却、鼓风干燥箱干燥、粉碎和筛分得产品。

2.根据权利要求1所述的一种用压热协同双酶处理制备慢消化淀粉的方法，其特征在于：所述淀粉乳包括豌豆淀粉乳、绿豆淀粉乳、高链玉米淀粉乳、玉米淀粉乳、小麦淀粉乳、甘薯淀粉乳、马铃薯淀粉乳或木薯淀粉乳。

3.根据权利要求2所述的一种用压热协同双酶处理制备慢消化淀粉的方法，其特征在于：所述豌豆淀粉乳为普通豌豆淀粉乳或皱皮豌豆淀粉乳；所述玉米淀粉乳为高链玉米淀粉乳、普通玉米淀粉乳或蜡质玉米淀粉乳。

4.根据权利要求1所述的一种用压热协同双酶处理制备慢消化淀粉的方法，其特征在于：所述步骤(1)淀粉乳的质量浓度百分比为10～40％。

5.根据权利要求1所述的一种用压热协同双酶处理制备慢消化淀粉的方法，其特征在于：步骤(3)β-淀粉酶的加入量为200～400U/g淀粉，pH为5.0～6.0，反应的温度为50～70℃，反应时间为2～6hrs。

6.根据权利要求1所述的一种用压热协同双酶处理制备慢消化淀粉的方法，其特征在于：步骤(4)葡萄糖转苷酶的加入量为200～400U/g淀粉，pH为5.0～6.0，反应的温度为55～70℃，反应的时间为12～36hrs。

7.根据权利要求1所述的一种用压热协同双酶处理制备慢消化淀粉的方法，其特征在于：所述步骤(3)和(5)中高温灭酶的条件是沸水浴保持25mins。

8.根据权利要求1所述的一种用压热协同双酶处理制备慢消化淀粉的方法，其特征在于：所述筛分为过80目标准筛。