專利名稱：一種用壓熱協(xié)同雙酶處理制備慢消化淀粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種慢消化淀粉淀粉，特別是涉及一種用壓熱協(xié)同雙酶處理制備慢消化淀粉的方法。
背景技術(shù)：
英國劍橋大學(xué)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易消化淀粉(rapidly digestible starch, RDS)、慢消化淀粉(slowly digestible starch,SDS)和抗性淀粉(resistant starch, RS)。RDS指那些能在口腔和小腸中快速消化的淀粉(< 20min) ；SDS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) ;RS是指不能被人體小腸吸收，最終在大腸中被微生物發(fā)酵利用的淀粉(>120min)。加拿大多倫多大學(xué)的Jenkins教授提出衡量碳水化合物對血糖反應(yīng)的一種有效
的指標(biāo)-食物的血糖生成指數(shù)(glycemic index, GI),用來表示食物被食用之后,人體對
碳水化合物的吸收速度。低GI食物在胃腸道停留時間長，吸收率低，葡萄糖釋放緩慢，進入血液的峰值低，下降緩慢；高GI食物消化快，吸收率高，葡萄糖進入血液的峰值高。因此，一些低GI的食物能夠維持機體較長一段時間的飽足感，因其所含的碳水化合物不會立即被消化吸收；而另一些高GI的食物食入后，會很快引發(fā)另一次進餐的需要。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GI的食物可減少餐后血糖和胰島素反應(yīng)。動物試驗表明，若飲食中包含SDS，會延遲胰島索抗性的發(fā)生。餐后血糖應(yīng)答很大程度上取決于RDS的`含量，而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，提高機體對胰島素的敏感性，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，還可以作為長跑運動員的碳水化合物補充劑，對正常人群也大有裨益?？梢姡虶I食物對人們維持正常的血糖水平和健康有積極的意義。目前，國內(nèi)外制備慢消化淀粉的方法主要有采用熱液處理、重結(jié)晶、化學(xué)改性和酶法。Shin等報道，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，可形成最高含量為31%的慢消化淀粉。Han J.A.等把蠟質(zhì)玉米淀粉先交聯(lián)再羥丙基化或乙?；幚恚玫降腟DS比單一交聯(lián)處理多，且交聯(lián)-羥丙基化改性得到SDS含量(蒸煮處理)最高為21%。將不同淀粉經(jīng)過辛烯基琥珀酸酐改性之后與α-淀粉酶的結(jié)合能力削弱，淀粉的可消化性降低。Zhang L.L.等采用4 25°C—系列溫度循環(huán)制備重結(jié)晶慢消化糯米淀粉，SDS含量最高為51.62%。這些方法存在的主要缺點有:(I)熱液處理得到的慢消化淀粉的含量不高；(2)化學(xué)改性在得到慢消化淀粉的過程中引入了化學(xué)試劑，作為食品添加劑對人體健康存在一定的安全隱患；(3)溫度循環(huán)重結(jié)晶法可得到較高含量的慢消化淀粉，但生產(chǎn)工藝繁瑣，能耗高
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)慢消化淀粉的不足，提供一種有效地提高慢消化淀粉的含量和收率，降低能耗的用壓熱協(xié)同雙酶處理制備慢消化淀粉的方法。本發(fā)明以淀粉為原料，在一定條件下經(jīng)β -淀粉酶水解，再經(jīng)葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶的作用，使淀粉分子鏈發(fā)生改變和重組，形成一種具有新結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，這種產(chǎn)品添加到食品中，會減緩在人體內(nèi)的消化速率。以英國劍橋大學(xué)生理學(xué)家Englyst的方法來測定慢消化淀粉的含量，開發(fā)出慢消化淀粉含量高(35 65% SDS)的系列產(chǎn)品。具體操作是將淀粉分散于水中，其含量為5 45%，在高壓滅菌鍋中121°C下保持30mins，調(diào)節(jié)溫度、pH，加入β-淀粉酶反應(yīng)一段時間后采用沸水浴保持30mins滅酶，再將溫度、pH調(diào)節(jié)到葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶的最佳酶活力條件進行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后采用同樣方法立即滅酶，所得樣品經(jīng)干燥、粉碎、過篩等步驟得到含慢消化淀粉含量較高的產(chǎn)品。本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):一種用壓熱協(xié)同雙酶處理制備慢消化淀粉的方法，包括如下步驟:(I)將質(zhì)量濃度為5 45%的淀粉乳置于高壓滅菌鍋中，在110_140°C下壓熱反應(yīng)20-40mins ；(2)調(diào)節(jié)pH至4.0 7.5，在45 75°〇加入用量為50 45(^/^淀粉的β -淀粉酶，保持I 8hrs ；(3)高溫滅酶；(4)調(diào)節(jié)pH至4.0 7.5，在40 75°C下加入葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶，用量為100 500U/g淀粉，保持6 48hrs ；(5)高溫滅酶；(6)經(jīng)自然冷卻、鼓風(fēng)干燥箱干燥、粉碎和篩分得產(chǎn)品。為進一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，所述淀粉乳優(yōu)選為豌豆淀粉乳、綠豆淀粉乳、高鏈玉米淀粉乳、玉米淀粉乳、小麥淀粉乳、甘薯淀粉乳、馬鈴薯淀粉乳或木薯淀粉乳。進一步地，所述豌豆淀粉乳為普通豌豆淀粉乳或皺皮豌豆淀粉乳；所述玉米淀粉乳為高鏈玉米淀粉乳、普通玉米淀粉乳或蠟質(zhì)玉米淀粉乳。所述步驟⑴淀粉乳的質(zhì)量濃度百分比優(yōu)選為10 40%。步驟(3)優(yōu)選β -淀粉酶的加入量為200 400U/g淀粉，pH為5.0 6.0,反應(yīng)的溫度為50 70°C，反應(yīng)時間為2 6hrs。步驟(4)優(yōu)選葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶的加入量為200 400U/g淀粉，pH為5.0 6.0，反應(yīng)的溫度為55 70°C，反應(yīng)的時間為12 36hrs。所述步驟(3)和(5)中高溫滅酶的條件是沸水浴保持25mins。所述篩分為過80目標(biāo)準(zhǔn)篩。本發(fā)明制備的產(chǎn)品系列，技術(shù)指標(biāo)如下:產(chǎn)品為無異味、無雜物、細(xì)膩的白色粉末?？剐月矸郛a(chǎn)率50%以上，含量達(dá)到35-65%，水分小于14%，灰分小于0.4，白度為85 90，蛋白質(zhì)含量小于0.5%，符合食用淀粉的相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)。上述發(fā)明采用β -淀粉 酶和葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶，根據(jù)Englyst法測定產(chǎn)品的慢消化淀
粉含量。采用上述方法制備的慢消化淀粉具有減緩消化，強化營養(yǎng)等特征，可廣泛應(yīng)用在營養(yǎng)保健食品、減肥食品、糖尿病病人食品、藥品等工業(yè)。
上述冷卻、干燥、粉碎等都是當(dāng)前食品加工領(lǐng)域的通用技術(shù)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:(I)本發(fā)明采用生物技術(shù)協(xié)同物理處理手段極大地提高了慢消化淀粉的含量，而且簡化了制備慢消化淀粉的工藝，有效地提高了收率，降低了能耗。制備的慢消化淀粉呈白色粉末狀，具有優(yōu)良的耐剪切和耐熱穩(wěn)定性。(2)本發(fā)明的原淀粉優(yōu)選普通豌豆淀粉、皺皮豌豆淀粉、高鏈玉米淀粉、綠豆淀粉、甘薯淀粉，由于這些淀粉的直鏈淀粉含量最高可達(dá)30 70%，在沸水浴中很難完全糊化，因此對淀粉采用壓熱處理，這樣可以使得糊化完全，便于β_淀粉酶和葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶的作用，利于提高慢消化淀粉含量。(3)本發(fā)明采用的壓熱處理和淀粉酶處理，不同于傳統(tǒng)的化學(xué)改性處理，這種方法生產(chǎn)的慢消化淀粉不含對人體有害的化學(xué)物質(zhì)，制備過程綠色無污染，不會對環(huán)境產(chǎn)生損害。(4)本發(fā)明生產(chǎn)的慢消化淀粉具有減緩消化，強化營養(yǎng)等特征，屬于低血糖食品添加劑，可廣泛應(yīng)用在健康保健食品、減肥食品、糖尿病病人食品、藥品等領(lǐng)域。
具體實施方式
:為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明要求保護的范圍并不僅僅局限于實施例表述的范圍。實施例1:(I)將IOOg質(zhì)量濃 度為5%的普通豌豆淀粉乳，置于高壓滅菌鍋中，在121°C下壓熱反應(yīng)30mins ；(2)將步驟(I)所得的產(chǎn)物加入0.5mol/L醋酸-醋酸鈉緩沖溶液(pH5.2) 200mL,并調(diào)節(jié)pH至4.0，在45°C加入用量為50U/g淀粉的β -淀粉酶，保持8hrs ；(3)將步驟(2)所得的產(chǎn)物置于沸水浴30mins滅酶；(4)將步驟(3)所得的產(chǎn)物，保持PH4.0，在40°C下加入葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶，用量為 οου/g 淀粉，保持 48hrs ；(5)將步驟(4)所得的產(chǎn)物置于沸水浴30mins滅酶；(6)經(jīng)自然冷卻，離心；(7)鼓風(fēng)干燥箱干燥12hrs、粉碎和過100目標(biāo)準(zhǔn)篩得產(chǎn)品；(S)Englyst法測慢消化淀粉含量。所得產(chǎn)品根據(jù)英國生理學(xué)家Englyst的方法，可測得慢消化淀粉的質(zhì)量含量為35.60%。本發(fā)明采用生物技術(shù)協(xié)同物理處理手段極大地提高了慢消化淀粉的含量。本實施例的含量為35.60%，而現(xiàn)有方法制備的慢消化淀粉的含量一般都小于20%。實施例2:(I)將IOOg質(zhì)量濃度為15%的皺皮豌豆淀粉乳，置于高壓滅菌鍋中，在140°C下壓熱反應(yīng)20mins ；(2)將步驟(I)所得的產(chǎn)物加入0.5mol/L醋酸-醋酸鈉緩沖溶液(pH5.2) 200mL,并調(diào)節(jié)pH至5.0，在55°C加入用量為150U/g淀粉的β -淀粉酶，保持4hrs ；(3)將步驟(2)所得的產(chǎn)物置于沸水浴30mins滅酶；
(4)將步驟(3)所得的產(chǎn)物，保持PH5.0，，在50°C下加入葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶，用量為200U/g 淀粉，保持 24hrs ；(5)將步驟(4)所得的產(chǎn)物置于沸水浴30mins滅酶；(6)經(jīng)自然冷卻，離心；(7)鼓風(fēng)干燥箱干燥12hrs、粉碎和過100目標(biāo)準(zhǔn)篩得產(chǎn)品；(S)Englyst法測慢消化淀粉含量。所得產(chǎn)品根據(jù)英國生理學(xué)家Englyst的方法，可測得慢消化淀粉的含量為45.80%。實施例3:(I)將IOOg質(zhì)量濃度為25%的高鏈V玉米淀粉乳，置于高壓滅菌鍋中，在110°C下壓熱反應(yīng)40mins ；(2)將步驟(I)所得的產(chǎn)物加入0.5mol/L醋酸-醋酸鈉緩沖溶液(pH5.2) 200mL,并調(diào)節(jié)pH至5.5，在60°C加入用量為250U/g淀粉的β -淀粉酶，保持2hrs ；(3)將步驟⑵所得的產(chǎn)物置于沸水浴30mins滅酶；(4)將步驟(3)所得的產(chǎn)物，保持pH5.5，在55°C下加入葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶，用量為300U/g 淀粉，保持 12hrs ；(5)將步驟(4)所得的產(chǎn)物置于沸水浴30mins滅酶；(6)經(jīng)自然冷卻，離心；

(7)鼓風(fēng)干燥箱干燥12hrs、粉碎和過100目標(biāo)準(zhǔn)篩得產(chǎn)品；(S)Englyst法測慢消化淀粉含量。所得產(chǎn)品根據(jù)英國生理學(xué)家Englyst的方法，可測得慢消化淀粉的含量為57.80%。實施例4:(I)將IOOg質(zhì)量濃度為35%的甘薯淀粉乳，置于高壓滅菌鍋中，在130°C下壓熱反應(yīng) 25mins ；(2)將步驟(I)所得的產(chǎn)物加入0.5mol/L醋酸-醋酸鈉緩沖溶液(pH5.2) 200mL,并調(diào)節(jié)pH至6.5，在70°C加入用量為350U/g淀粉的β -淀粉酶，保持6h rs ；(3)將步驟(2)所得的產(chǎn)物置于沸水浴30mins滅酶；(4)將步驟(3)所得的產(chǎn)物，保持PH6.5，在65°C下加入葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶，用量為400U/g 淀粉，保持 36hrs ；(5)將步驟(4)所得的產(chǎn)物置于沸水浴30mins滅酶；(6)經(jīng)自然冷卻，離心；(7)鼓風(fēng)干燥箱干燥12hrs、粉碎和過100目標(biāo)準(zhǔn)篩得產(chǎn)品；(S)Englyst法測慢消化淀粉含量。所得產(chǎn)品根據(jù)英國生理學(xué)家Englyst的方法，可測得慢消化淀粉的含量為65.30%。實施例5:(I)將IOOg質(zhì)量濃度為45%的綠豆淀粉乳，置于高壓滅菌鍋中，在121°C下壓熱反應(yīng) 30mins ；(2)將步驟(I)所得的產(chǎn)物加入0.5mol/L醋酸-醋酸鈉緩沖溶液(pH5.2) 200mL,并調(diào)節(jié)pH至7.5，在75°C加入用量為450U/g淀粉的β -淀粉酶，保持Ihr ；(3)將步驟(2)所得的產(chǎn)物置于沸水浴30mins滅酶；
(4)將步驟(3)所得的產(chǎn)物，保持pH7.5，在75°C下加入葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶，用量為500U/g淀粉，保持6hrs ；(5)將步驟(4)所得的產(chǎn)物置于沸水浴30mins滅酶；(6)經(jīng)自然冷卻，離心；(7)鼓風(fēng)干燥箱干燥12hrs、粉碎和過100目標(biāo)準(zhǔn)篩得產(chǎn)品；(S)Englyst法測慢消化淀粉含量。所得產(chǎn)品根據(jù)英國生理學(xué)家Englyst的方法，可測得慢消化淀粉的含量為52.60%。本發(fā)明采用簡單的物理法一壓熱法和酶法制備慢消化淀粉，不同于傳統(tǒng)的復(fù)雜物理法和化學(xué)法，工藝簡便 ，并且淀粉酶有專一、高效的優(yōu)點，可以有效提高收率。制備過程中所需實驗設(shè)備和能量較少，有效降低了能耗。本發(fā)明在制備過程中只采用對人體無害的生物酶，沒有引入化學(xué)試劑，作為食品添加劑用在食品中不會對人體健康產(chǎn)生損害。在整個制備過程中沒有污水及化學(xué)污染物排放，不會對環(huán)境產(chǎn)生損害。
權(quán)利要求
1.一種用壓熱協(xié)同雙酶處理制備慢消化淀粉的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將質(zhì)量濃度為5 45%的淀粉乳置于高壓滅菌鍋中，在110-140°c下壓熱反應(yīng)20-40mins ； (2)調(diào)節(jié)pH至4.0 7.5，在45 75°C加入用量為50 450U/g淀粉的β -淀粉酶，保持I 8hrs ； (3)高溫滅酶； (4)調(diào)節(jié)pH至4.0 7.5，在40 75°C下加入葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶，用量為100 500U/g淀粉，保持6 48hrs ； (5)高溫滅酶； (6)經(jīng)自然冷卻、鼓風(fēng)干燥箱干燥、粉碎和篩分得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用壓熱協(xié)同雙酶處理制備慢消化淀粉的方法，其特征在于:所述淀粉乳包括豌豆淀 粉乳、綠豆淀粉乳、高鏈玉米淀粉乳、玉米淀粉乳、小麥淀粉乳、甘薯淀粉乳、馬鈴薯淀粉乳或木薯淀粉乳。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用壓熱協(xié)同雙酶處理制備慢消化淀粉的方法，其特征在于:所述豌豆淀粉乳為普通豌豆淀粉乳或皺皮豌豆淀粉乳；所述玉米淀粉乳為高鏈玉米淀粉乳、普通玉米淀粉乳或蠟質(zhì)玉米淀粉乳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用壓熱協(xié)同雙酶處理制備慢消化淀粉的方法，其特征在于:所述步驟(I)淀粉乳的質(zhì)量濃度百分比為10 40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用壓熱協(xié)同雙酶處理制備慢消化淀粉的方法，其特征在于:步驟(3) β -淀粉酶的加入量為200 400U/g淀粉，pH為5.0 6.0,反應(yīng)的溫度為50 70°C，反應(yīng)時間為2 6hrs。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用壓熱協(xié)同雙酶處理制備慢消化淀粉的方法，其特征在于:步驟(4)葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶的加入量為200 400U/g淀粉，pH為5.0 6.0，反應(yīng)的溫度為55 70°C，反應(yīng)的時間為12 36hrs0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用壓熱協(xié)同雙酶處理制備慢消化淀粉的方法，其特征在于:所述步驟(3)和(5)中高溫滅酶的條件是沸水浴保持25mins。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用壓熱協(xié)同雙酶處理制備慢消化淀粉的方法，其特征在于:所述篩分為過80目標(biāo)準(zhǔn)篩。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用壓熱協(xié)同雙酶處理制備慢消化淀粉的方法。該方法將質(zhì)量濃度為5～45％的淀粉乳置于高壓滅菌鍋中壓熱反應(yīng)，調(diào)節(jié)pH至4.0～7.5，在45～75℃加入用量為50～450U/g淀粉的β-淀粉酶，保持1～8hrs；高溫滅酶；調(diào)節(jié)pH至4.0～7.5，在40～75℃下加入葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶，用量為100～500U/g淀粉，保持6～48hrs；高溫滅酶；經(jīng)自然冷卻、鼓風(fēng)干燥箱干燥、粉碎和篩分得產(chǎn)品。本發(fā)明以淀粉為原料，采用生物技術(shù)協(xié)同物理處理手段極大地提高了慢消化淀粉的含量，而且簡化了制備慢消化淀粉的工藝，有效地提高了收率，降低了能耗。本發(fā)明生產(chǎn)的慢消化淀粉具有減緩消化，強化營養(yǎng)等特征。
文檔編號C12P19/18GK103194508SQ20131009843
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者高群玉, 史苗苗, 谷峰 申請人:華南理工大學(xué)