大米抗性淀粉制備生產方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大米抗性淀粉生產工藝。一種大米抗性淀粉制備生產方法，首先對大米淀粉進行糊化、脫支、結晶處理，然后對提取的大米抗性淀粉進行干燥得到大米抗性淀粉，通過脫支處理提高大米淀粉中直鏈淀粉的含量：控制糊化后的大米淀粉濃度在20%～50%，脫支酶添加量為12～25U/g，脫支溫度控制在45～55°C，脫支時間控制在12～20小時；脫支結束之后，在2～12℃條件下結晶，然后提取大米抗性淀粉，在50～70°C條件下干燥。本發(fā)明能合理利用碎米、早秈米等過剩米資源，增加了這些潛在資源的經濟價值，生產的大米抗性淀粉可以克服傳統(tǒng)膳食纖維的缺點。本發(fā)明的實施，可以提高我國大米淀粉的深加工利用水平，對糧儲企業(yè)及農村經濟的發(fā)展都有重要意義。
【專利說明】大米抗性淀粉制備生產方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抗性淀粉生產工藝，具體的說，尤其是涉及一種大米抗性淀粉制備生產方法。
【背景技術】
[0002]我國是大米的最大生產國和消費國，有三分之二以上的人口以大米為主食，年產稻米約1.8億噸。雖然我國大米產量較大，但是大米的深加工水平較低，特別是對于大米生產過程中的碎米、劣質大米、早秈米等大米淀粉的深加工利用水平較低。我國幅員遼闊，大米品種繁多，有些品種食用品質差，長期積壓陳化，造成資源浪費和巨大的經濟損失，因此如果能將人類不能直接食用的大米生產成大米抗性淀粉，不僅使我國的相關研究緊跟國際前沿，而且對糧儲企業(yè)及農村經濟的發(fā)展都有重要意義。
[0003]RS3型抗性淀粉是一種物理變性淀粉，同時其含量也可通過一系列的物理方法加工處理而提高，并且由于其未加入化學試劑處理，無化學殘留隱患，故能實現(xiàn)工業(yè)化生產，也可以作為添加劑加入很多傳統(tǒng)食品中，因此RS3型抗性淀粉己成為目前的研究熱點。
[0004]抗性淀粉在食品工業(yè)中的用途廣泛。作為膳食纖維添加于餅干、面條、面包、蛋糕等食品中，既強化了膳食纖維成分，又比添加其它傳統(tǒng)膳食纖維對面包的品質影響小。添加抗性淀粉的面包的感官品質如在氣孔結構、均勻性、體積和顏色等方面已與普通面包一樣。
[0005]抗性淀粉具有較好的粘度穩(wěn)定性、很好的流變特性，可以作為食品增稠劑使用。又由于抗性淀粉為水不溶性物質，在不透明的混濁飲料中可用抗性淀粉來增加飲料的不透明度及懸浮度，它不會產生砂礫感，也不會掩蓋飲料原有風味。
[0006]抗性淀粉持水力低，口感細膩，不會影響食品的質地，是低水分食品的首選“膳食纖維”;抗性淀粉還賦予食品令人喜愛的柔軟性，可提高擠壓谷物和小吃食品的膨化系數(shù)，添加抗性淀粉可改善擠壓食品的膨化情況，不會產生添加其它纖維帶來的負面影響。
[0007]我國對RS制備方法的研究，尚屬起步階段，目前報導的RS的制備方法有五種:(1)壓熱處理法，即將淀粉與水混合，經高溫高壓處理，制備RS。朱旻鵬等人將淀粉調乳預糊化，經壓熱處理(120°C，30min)，制得RS，產率是10.47% (g/g，以淀粉計)；⑵螺桿擠壓法，擠壓過程高溫、高壓和剪切力使淀粉發(fā)生物理化學變化，一些糖苷鍵斷裂，分子大小和分子量分布發(fā)生變化；(3)微波輻射，利用微波使淀粉漿糊化，輻射會對淀粉理化性質產生影響，此法是一種新工藝，尚未在工業(yè)上實施；(4)脫支法，淀粉懸浮液進行適當脫支處理，可得到更高RS含量。劉亞偉等采用酸變性-沸水浴法制備甘薯RS，利用酸快速水解無定型區(qū)支鏈淀粉，產生更多直鏈淀粉，有利于淀粉結晶，形成RS，該方法制得RS得率為13.91% (g/g，以淀粉計)。酸解雖有一定脫支效果，但其專一性差。蹇華麗等采用酶法制備RS，在糊化時加入耐熱α -淀粉酶，然后加入普魯蘭酶進行脫支處理，通過工藝參數(shù)優(yōu)化，得出在PH為
5.5，普魯蘭酶相對加入量為1.5-2.5，60°C反應12h，RS得率為19.02% (g/g,以淀粉計);
(5)蒸汽加熱法。無論哪種方法，其RS形成機理是一致的，就是直鏈淀粉雙螺旋迭加(即直鏈淀粉重結晶)形成RS。[0008]傳統(tǒng)膳食纖維都是來自小麥麥麩及燕麥麥麩，所以風味差，口感粗糙，消費者難以接受。而來自大米的RS，風味淡，添加到食品中不會改變原有食物的風味，口感好，易被消費者接受。中國是大米生產大國，尤其是碎米、早秈米等大米淀粉，是一種過剩米，其加工品質差，易陳化，導致其食用品質低，因此常作為豬飼料。如果能合理利用這些潛在資源，一方面增加其經濟價值，提高農民收入，改善其生活，進而提高整個國民生產經濟，另一方面，可以克服傳統(tǒng)膳食纖維的缺點，解決現(xiàn)代人普遍存在的腸道疾病問題，所以具有十分深遠的意義。而采用大米淀粉為原料制備RS，代替?zhèn)鹘y(tǒng)膳食纖維目前還沒有成熟的技術。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術不足，提出了一種大米抗性淀粉制備生產方法。能夠實現(xiàn)利用大米淀粉制備大米抗性淀粉的工業(yè)化生產，提高我國大米淀粉的深加工利用水平。
[0010]本發(fā)明所采用的技術方案是:
[0011]一種大米抗性淀粉制備生產方法，包括對大米淀粉進行糊化的步驟，脫支的步驟，結晶的步驟，提取的步驟，最后對提取的大米抗性淀粉進行干燥，得到大米抗性淀粉，其中通過對糊化后的大米淀粉進行脫支處理以提高大米淀粉中直鏈淀粉的含量，脫支的步驟及工藝參數(shù)為:控制糊化后的大米淀粉濃度在20%?50%，脫支酶添加量為12?25U/g，脫支溫度控制在45?55°C，脫支時間為12?20小時；然后，在脫支處理結束之后，在2?12°C條件下結晶，提取大米抗性淀粉，在50?70°C條件下干燥。
[0012]直鏈淀粉是形成抗性淀粉的物質基礎。大米淀粉中的直鏈淀粉含量一般，對淀粉進行脫支處理是為了形成更多的直鏈淀粉。
[0013]所述的大米抗性淀粉制備生產方法,大米淀粉的糊化過程，控制大米淀粉濃度在30%?40%，在PH值為中性的條件下控制糊化溫度在130?150°C，糊化壓熱時間10?40分鐘，然后冷卻到45?55°C，調整PH值為4?5，通過閃蒸使水分達到60%?70%，然后進行脫支處理。
[0014]大米淀粉的糊化過程對大米抗性淀粉的制備有著關鍵性作用。通過對大米糊化過程的控制，不僅可以實現(xiàn)大米直鏈淀粉和支鏈淀粉的分離，而且還可以實現(xiàn)淀粉鏈長度的短枝化，為抗性淀粉結晶提供物質基礎。
[0015]所述的大米抗性淀粉制備生產方法，結晶過程中，結晶溫度控制在3?6°C，控制攪拌速度在80?160rpm,結晶時間為14?24小時。
[0016]所述的大米抗性淀粉制備生產方法，大米抗性淀粉的提取過程采用β -淀粉酶與糖化酶協(xié)同作用，配制復合酶，以使得抗性淀粉的含量達到40%，收率達到60%，其中復合酶的添加量為5?55U/g，酶解時間為2?4小時。
[0017]本發(fā)明的積極有益效果:
[0018]1、本發(fā)明大米抗性淀粉制備生產方法，提高了我國大米淀粉的深加工利用水平，對糧儲企業(yè)及農村經濟的發(fā)展都有重要意義。我國幅員遼闊，大米品種繁多，有些品種食用品質差，長期積壓陳化，造成資源浪費和巨大的經濟損失，本發(fā)明通過大米抗性淀粉的工業(yè)化生產，能將人類不能直接食用的大米生產成大米抗性淀粉，可以作為添加劑加入很多傳統(tǒng)食品中，提高了大米生產過程中的碎米、劣質大米、早秈米等大米淀粉的深加工利用水平。[0019]2、本發(fā)明大米抗性淀粉制備生產方法，能合理利用碎米、早秈米等過剩米資源，一方面增加了這些潛在資源的經濟價值，可以提高農民收入，改善其生活，進而提高整個國民生產經濟，另一方面，可以克服傳統(tǒng)膳食纖維的缺點，有助于解決現(xiàn)代人普遍存在的腸道疾病問題，所以具有十分深遠的意義。來自大米的RS，風味淡，添加到食品中不會改變原有食物的風味，口感好，易被消費者接受。傳統(tǒng)膳食纖維都是來自小麥麥麩及燕麥麥麩，所以風味差，口感粗糖，消費者難以接受:。
[0020]3、本發(fā)明大米抗性淀粉制備生產方法，可以使得抗性淀粉的含量達到40%，收率(抗性淀粉含量為40%的產品與原料相比)達到60%以上，符合產品要求，而且效果最佳，符合企業(yè)經濟效益要求。其中結晶過程采用β_淀粉酶與糖化酶協(xié)同作用，并配制復合酶，使得形成的短直鏈淀粉能夠充分結晶，形成更多的抗性淀粉，從而進一步提高抗性淀粉含量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是大米淀粉濃度對抗性淀粉含量的影響。
[0022]圖2是大米淀粉糊化溫度對抗性淀粉含量的影響。
[0023]圖3是大米淀粉糊化壓熱時間對抗性淀粉含量的影響。
[0024]圖4是大米淀粉糊化pH值對抗性淀粉含量的影響。
[0025]圖5是脫支過程中大米淀粉濃度對抗性淀粉含量的影響。
[0026]圖6是脫支時間對抗性淀粉含量的影響。
[0027]圖7是脫支酶添加量對抗性淀粉含量的影響。
[0028]圖8是結晶溫度對抗性淀粉含量的影響。
[0029]圖9是結晶時間對抗性淀粉含量的影響。
[0030]圖10是剪切作用對抗性淀粉含量的影響。
[0031]圖11是復合酶用量對抗性淀粉含量和得率的影響。
[0032]圖12是復合酶酶解時間對抗性淀粉含量和得率的影響。
【具體實施方式】
[0033]下面通過【具體實施方式】，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0034]實施例1
[0035]本發(fā)明大米抗性淀粉制備生產方法，包括對大米淀粉進行糊化的步驟，脫支的步驟，結晶的步驟，提取的步驟，最后通過對提取的大米抗性淀粉進行干燥，得到大米抗性淀粉，其中通過對糊化后的大米淀粉進行脫支處理以提高大米淀粉中直鏈淀粉的含量，脫支過程的工藝參數(shù)為:控制糊化后的大米淀粉濃度在20%?50%，脫支酶添加量為12?25U/g，脫支溫度控制在45?55°C，脫支時間為12?20小時；脫支處理結束之后，在2?12°C條件下結晶，然后提取大米抗性淀粉，在50?70°C條件下干燥。
[0036]實施例2
[0037]本實施例的大米抗性淀粉制備生產方法，與實施例1的不同之處在于:大米淀粉的糊化過程，控制大米淀粉濃度在30%?40%，在PH值為中性的條件下控制糊化溫度在130?150°C，糊化壓熱時間控制在10?40分鐘，然后冷卻到45?55°C，調整PH值為4?5,通過閃蒸使水分達到60%?70%,然后進行脫支處理。
[0038]實施例3
[0039]本實施例的大米抗性淀粉制備生產方法，與實施例1或實施例2的不同之處在于:大米抗性淀粉的提取過程采用β_淀粉酶與糖化酶協(xié)同作用，配制復合酶，以使得抗性淀粉的含量達到40%，收率達到60%，其中復合酶的添加量為5?55U/g，酶解時間為2?4小時。
[0040]實施例4
[0041]本實施例的大米抗性淀粉制備生產方法，與前述各實施例的不同之處在于:結晶過程中，結晶溫度控制在3?6°C，控制攪拌速度在80?160rpm，結晶時間為14?24小時。
[0042]實施例5
[0043]本實施例的大米抗性淀粉制備生產方法，以大米淀粉為原料，通過調乳、弱酸性環(huán)境壓熱、高濃度脫支、剪切作用下結晶和干燥等工藝條件制備大米抗性淀粉。采用低質大米淀粉在淀粉濃度為30 %，糊化pH為4.0條件下140°C糊化30min，糊化結束之后閃蒸使淀粉濃度控制在39%，調pH值4.5，加入普魯蘭酶20u/g，在55°C條件下脫支12h ;冷卻至室溫，溫度4.5°C條件下結晶25.75h，結晶時攪拌轉速為123rpm。經60°C沸騰干燥，粉碎，過100目篩，即得大米抗性淀粉RS3,平均大米抗性淀粉含量為40%以上，收率達到60%以上。
[0044]低質大米口感較差，主要是因為其直鏈淀粉含量較高，而該特點有利于制備抗性淀粉，適合作為抗性淀粉的制備原料。
[0045]本發(fā)明根據(jù)大米淀粉本身的特性設計符合大米淀粉本身的工藝技術路線；對大米抗性淀粉制備工藝中的糊化參數(shù)、脫支參數(shù)、結晶參數(shù)、提取參數(shù)分別進行優(yōu)化，以抗性淀粉(RS)含量和產品得率為指標，通過單因素實驗、正交試驗和響應面實驗，對影響抗性淀粉含量的各因素進行優(yōu)化，確定了以大米淀粉為原料制備抗性淀粉的最佳工藝技術。
[0046]大米抗性淀粉制備工藝最佳糊化條件實驗:
[0047]1、大米淀粉濃度對抗性淀粉含量的影響
[0048]制備不同濃度的大米淀粉乳:10%、15%、20%、25%，在pH7.0的條件下120°C壓熱30min，冷卻后調pH4.5，加脫支酶12U/g，在溫度55°C條件下脫支16h，脫支反應結束之后自然冷卻，4°C條件下結晶16h。60°C干燥，即得大米抗性淀粉(RS3)。實驗結果如圖1所
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[0049]由圖1可知，當大米淀粉濃度在30%時，抗性淀粉含量最高。這是由于過低的淀粉濃度不利于抗性淀粉的結晶，而當?shù)矸蹪舛冗^高時，應當是由于直鏈與支鏈淀粉分子分離效果較差或者短枝化效果較差所造成產品RS含量較低。
[0050]2、大米淀粉糊化溫度對抗性淀粉含量的影響
[0051]以大米淀粉為原料，制備30%濃度的淀粉乳，在pH7.0的條件下以不同溫度(110°c、120°c、130°c、14(rc、15(rc )壓熱 30min，冷卻后調 PH4.5，加脫支酶 12U/g，在溫度55°C條件下脫支16h，脫支反應結束之后自然冷卻，4°C條件下結晶16h。60°C干燥，即得大米抗性淀粉(RS3)。
[0052]由圖2可知，當大米淀粉在壓熱溫度為140°C時，產品的抗性淀粉含量最高，說明大米淀粉在當溫度為140°C時，直鏈與支鏈淀粉分離效果較好，有利于脫支酶對支鏈淀粉進行脫支反應，從而為抗性淀粉結晶提供更多的直鏈淀粉。[0053]3、大米淀粉糊化時間對抗性淀粉含量的影響
[0054]以大米淀粉為原料，制備30%濃度的淀粉乳，在pH7.0的條件下以120°C壓熱不同時間(10min、20min、30min、40min),冷卻后調pH4.5,加脫支酶12U/g,在溫度55°C條件下脫支16h，脫支反應結束之后自然冷卻，4°C條件下結晶16h。60°C干燥，即得大米抗性淀粉(RS3)。由圖3可知當大米淀粉在壓熱時間為30min時，產品的抗性淀粉含量最高。
[0055]4、大米淀粉糊化pH值對抗性淀粉含量的影響
[0056]以大米淀粉為原料，制備30%濃度的淀粉乳，在不同的pH值條件下對大米淀粉進行糊化，糊化溫度為120°C，時間30min，冷卻后調pH4.5，加脫支酶12U/g，在溫度55°C條件下脫支16h，脫支反應結束之后自然冷卻，4°C條件下結晶16h。60°C干燥，即得大米抗性淀粉(RS3)。由圖4可知當大米淀粉在弱酸性環(huán)境下糊化時，產品的抗性淀粉含量最高。酸度對淀粉鏈的長短有一定的影響，在淀粉糊化的同時調整淀粉乳的PH值，過低的pH值會造成抗性淀粉含量降低，可能是因為過酸情況下糊化之后淀粉鏈長度較短反而不容易形成抗性淀粉的緣故，具體原因還需要通過進一步的分析手段才能夠解釋。
[0057]5、大米淀粉糊化條件的正交設計優(yōu)化
[0058]根據(jù)單因素試驗結果，選擇糊化溫度、糊化時間、糊化pH值和淀粉濃度作為優(yōu)化因素，并分別確定各因素水平，設計正交因素水平表如下所示:
[0059]表1正交試驗因素水平表
[0060]
【權利要求】
1.一種大米抗性淀粉制備生產方法，包括對大米淀粉進行糊化的步驟，脫支的步驟，結晶的步驟，提取的步驟，最后對提取的大米抗性淀粉進行干燥，得到大米抗性淀粉，其特征在于:通過對糊化后的大米淀粉進行脫支處理以提高大米淀粉中直鏈淀粉的含量，控制糊化后的大米淀粉濃度在20%?50%，脫支酶添加量為12?25 U/g，脫支溫度控制在45?55° C，脫支12?20小時；脫支反應結束之后，在2?12°C條件下結晶，然后提取大米抗性淀粉，在50?70° C條件下干燥。
2.根據(jù)權利要求1所述的大米抗性淀粉制備生產方法，其特征在于:大米淀粉的糊化過程，控制大米淀粉濃度在30%?40%，在PH值為中性的條件下控制糊化溫度在130?150° C，糊化壓熱時間控制在10?40分鐘，然后冷卻到45?55° C，調整PH值為4?5，通過閃蒸使水分達到60%?70%，然后進行脫支處理。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的大米抗性淀粉制備生產方法，其特征在于:結晶過程中，結晶溫度控制在3?6°C，控制攪拌速度在80?160rpm，結晶時間為14?24小時。
4.根據(jù)權利要求3所述的大米抗性淀粉制備生產方法,其特征在于:大米抗性淀粉的提取過程采用β_淀粉酶與糖化酶協(xié)同作用，配制復合酶，以使得抗性淀粉的含量達到40%，收率達到60%，其中復合酶的添加量為5?55 U/g，酶解時間為2?4小時。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的大米抗性淀粉制備生產方法，其特征在于:大米抗性淀粉的提取過程采用β_淀粉酶與糖化酶協(xié)同作用，配制復合酶，以使得抗性淀粉的含量達到40%，收率達到60%，其中復合酶的添加量為5?55 U/g，酶解時間為2?4小時。
【文檔編號】A23J3/34GK103918872SQ201410173822
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權日:2014年4月28日
【發(fā)明者】李明, 徐萬明, 程勇, 余璞斐, 李自力, 程浩 申請人:河南明業(yè)生物科技有限公司