CN101712723B - 一种用普鲁兰酶协同酸醇处理制备抗性淀粉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用普鲁兰酶协同酸醇处理制备抗性淀粉的方法。该方法包括：在重量浓度为10～45％、pH 3.5～6.5的淀粉乳中，加热至40～70℃，加入普鲁兰酶，用量为1～40ASPU/g淀粉，保持8～48hrs；灭酶，辅以酸醇处理经冷却、过滤、干燥、粉碎和过筛后得产品。本发明以淀粉为原料，采用生物技术和酸醇处理手段极大地提高了抗性淀粉的含量，而且简化了制备抗性淀粉的工艺，有效地提高了收率，降低了能耗。所得产品不仅具有膳食纤维的功能，而且具备代脂产品的特性，可广泛应用作功能性食品基料、生化药物载体。

Description

一种用普鲁兰酶协同酸醇处理制备抗性淀粉的方法

技术领域

本发明涉及生产食品及食品添加剂的技术，尤其是涉及一种用淀粉酶制备抗性淀粉的方法。该方法利用可再生资源的淀粉为原料，生产出低热、高膳食纤维功能食品添加剂。

背景技术

抗性淀粉(Resistant starch)是一种新型的膳食纤维，具有比传统膳食纤维更优良的生理功能和食品加工性能，是一种“药食同源”的食品资源。抗性淀粉是在运用酶-重力法(enzymatic-gravimetric method)进行膳食纤维定量时，发现有淀粉成分会被包含在不溶性膳食纤维(IDF)中。Englyst等学者首先将这部分淀粉定义为抗性淀粉。欧洲抗性淀粉协会(European Flair Concerted Action onResistant Starch)在1993年将抗性淀粉定义为：不被健康人体小肠所吸收之淀粉及其分解物的总称。膳食纤维对人体健康的贡献，主要是在肠道发酵生成的短链脂肪酸，而抗性淀粉也不被小肠吸收，能原封不动地进入大肠，部分为肠内菌发酵利用而产生短链脂肪酸如丁酸等，较同等量膳食纤维产生的丁酸还要多，研究发现丁酸能够阻止癌细胞的生长，与直肠癌的防治密切相关；抗性淀粉可增加粪便体积，促进肠道蠕动，对于便秘、炎症、痔疮、结肠癌等疾病有良好的预防效果。摄入高抗性淀粉食物，具有较少胰岛素反应，可延缓餐后血糖上升，能有效地控制糖尿病病情。抗性淀粉可以增加脂质排泄，将食物中脂质部分排除从而减少热量的摄取，而且抗性淀粉作为低热量添加剂添加到食物中，可有效控制体重。De Deckere等人的研究发现：高抗性淀粉含量的饮食可减少血中总胆固醇值(TC)和甘油三酯值(TAG)。Ranhotra等学者研究也发现：抗性淀粉能有效降低血中及肝脏内脂质含量。膳食纤维摄入量过多会降低饮食中的维生素、矿物质如Ca、Fe、Mg的吸收，而抗性淀粉则不会对维生素、矿物质等微量元素的吸收产生干扰。抗性淀粉是白色小颗粒，持水性低，不似膳食纤维会吸收大量水分，当它作为食品原、配料时，添加于低水分含量产品如脆饼、面包、曲奇等，不会影响其口感，也不会改变食物风味及组织。

抗性淀粉的生理功能和食品加工性能都优于传统的膳食纤维，用于食品加工可提高纤维含量，改进食品的性能，克服传统膳食纤维的某些缺点。抗性淀粉作为一种新型的膳食纤维资源具有极大的潜在开发价值，国内目前尚未见此类产品产业化的报导。

抗性淀粉作为低热、高膳食纤维食品功能成分，可广泛应用于碳水化合物、脂肪质食品，作为膳食纤维添加到烘烤食品、低热、低脂人造奶油、冷冻甜点等或作为一种单独的功能食品添加剂加入食品配方中。抗性淀粉作为低热、高膳食纤维含量功能食品成分将可改善食品的加工性能，开发出系列功能保健食品，具有重要的工业应用价值。此外，利用抗性淀粉为基料生产的低热、高膳食纤维功能食品不仅是糖尿病、肥胖病、高血压和心血管病患者的医疗食品，也是健康人群的理想保健食品。

工业上用于制备抗性淀粉的各种技术主要包括：淀粉的糊化、脱支酶脱支、凝沉、冷热循环处理、干燥、粉碎、过筛或通过若干淀粉酶协同湿热处理等步骤来实现。

目前的抗性淀粉生产主要是利用玉米淀粉为原料，采用多次冷热循环处理或酶法辅以冷热处理、干燥等步骤来制备，存在以下缺点：(1)抗性淀粉的含量偏低，很难将之商品化。(2)制备方法采取多次反复循环，能耗高且工艺繁琐，不利于自动化生产。(3)湿热处理还没有工业化设备，反应时由于受热不均匀，反应过程会有部分淀粉因过热糊化，降低产品得率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种高膳食纤维功能食品添加剂-抗性淀粉的制备方法。

该方法以淀粉为原料，采用普鲁兰酶协同酸醇处理，简化工艺，有效地提高了抗性淀粉的含量和收率，降低能耗，保证产品质量优良、产品成本明显下降。与原淀粉相比，经普鲁兰协同酸解处理的淀粉能够保持淀粉的原有形态，又具较高的结晶度和较小粒径，固有黏度较低，可溶性好，同时拥用有抗性淀粉和代脂产品的双重特性，可广泛用于食品领域。

本发明的原理：本发明以有代表性的淀粉(包括高链玉米淀粉、普通玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、豆类淀粉、稻米淀粉、蜡质稻米淀粉、高梁淀粉和西米淀粉等)为原料，在一定条件下经普鲁兰酶处理获得一定链、支比例的产物，然后经酸醇处理破坏其非晶区域，使淀粉分子链改变和重组，形成一种新的抗性结构成分-抗性淀粉。以国际标准方法AACC76-13来测定抗性淀粉的含量，开发出抗性淀粉含量高(RS在40～85％)的系列产品。具体是将淀粉分散于水中，其固体含量为10～45％，将温度、pH调节到普鲁兰酶的最佳酶活力条件，根据酶的来源、类型、酶的活力、底物及底物浓度等来决定这些参数条件。脱支后立即灭酶，采用盐酸调整至pH≤3.0，保持约1hr，使酶失活，在一定条件下进行酸醇处理，所得样品，经冷却、过滤、干燥、粉碎、过筛等步骤得含抗性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：

一种用普鲁兰酶协同酸醇处理制备抗性淀粉的方法，包括如下步骤：

(1)在重量浓度为10～45％、pH 3.5～6.5的淀粉乳中，加热至40～70℃，加入普鲁兰酶，用量为1～40ASPU/g淀粉，保持8～48hrs；

(2)灭酶；

(3)将步骤(2)所得产物放入盛有重量浓度50～90％的乙醇反应器中，乙醇与淀粉乳的体积比为1∶0.8～1.2，加入反应器反应物体积1～3％的盐酸，于50～80℃下反应1～3hrs；

(4)经冷却、过滤、干燥、粉碎和过筛，制得抗性淀粉。

为进一步实现本发明的目的，本发明可以采用如下优选技术方案。

一种用普鲁兰酶协同酸醇处理制备抗性淀粉的方法，包括如下步骤：

(1)在浓度为10％、pH4.0的淀粉乳中，加热至60℃，加入普鲁兰酶，用量为30ASPU/g淀粉，保持48hrs；

(2)灭酶；

(3)将步骤(2)所得产物放入盛有重量浓度50％的乙醇反应器中，乙醇与淀粉乳的体积比为1∶1，加入反应器反应物体积1.5％的盐酸，于80℃下反应2hrs；

(4)经冷却、过滤、干燥、粉碎和过筛等步骤得产品。

一种用普鲁兰酶协同酸醇处理制备抗性淀粉的方法，包括如下步骤：

(1)在浓度为15％、pH5.5的绿豆淀粉乳中，加热至70℃，加入普鲁兰酶，用量为15ASPU/g淀粉，保持18hrs；

(2)灭酶；

(3)将步骤(2)所得产物放入盛有重量浓度60％的乙醇反应器中，乙醇与淀粉乳的体积比为1∶0.8，加入反应器反应物体积2％的盐酸，于50℃下反应1.5hrs；

(4)经冷却、过滤、干燥、粉碎和过筛等步骤得产品。

一种用普鲁兰酶协同酸醇处理制备抗性淀粉的方法，包括如下步骤：

(1)在浓度为30％、pH3.5的高链玉米淀粉乳中，加热至50℃，加入普鲁兰酶，用量为40ASPU/g淀粉，保持8hrs；

(2)灭酶；

(3)将步骤(2)所得产物放入盛有重量浓度90％的乙醇反应器中，乙醇与淀粉乳的体积比为1∶1，加入反应器反应物体积3％的盐酸，于60℃下反应3hrs；

(4)经冷却、过滤、干燥、粉碎和过筛等步骤得产品。

一种用普鲁兰酶协同酸醇处理制备抗性淀粉的方法，包括如下步骤：

(1)在浓度为45％、pH6.5的淀粉乳中，加热至40℃，加入普鲁兰酶，用量为1ASPU/g淀粉，保持24hrs；

(2)灭酶；

(3)将步骤(2)所得产物放入盛有重量浓度75％的乙醇反应器中，乙醇与淀粉乳的体积比为1∶1.2，加入反应器反应物体积1％的盐酸，于70℃下反应1hrs；

(4)经冷却、过滤、干燥、粉碎和过筛等步骤得产品。。

本发明制备的产品系列，技术指标如下：产品为无异味、无沙齿、无杂物的白色粉末。抗性淀粉产率85％以上，产品中抗性淀粉含量达到40～85％，水分小于等于12％，灰分小于0.4％，白度为85～90，蛋白质含量小于0.5％，卫生指标符合国家相关检验标准，具有低热、高膳食纤维含量功能成分。

上述灭酶、冷却、过滤、干燥、粉碎和过筛等是现有的通用技术。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明以酶法辅以酸醇手段制备抗性淀粉，产品质量好，现有技术采用多次冷热处理收率低，产品质量不稳定，抗性淀粉含量较低，难以实现商品化。采用生物酶法协同酸醇处理后，经冷却、过滤、干燥、粉碎、过筛等工序得抗性淀粉，生产工序大大简化。

(2)产品的功能性质易控制，本发明制备的抗性淀粉，从原料淀粉到产品的生产过程，淀粉始终保持颗粒状态，产品的热值、持水性等随变性程度不同而改变，与原有技术相比，产品中抗性淀粉含量高，结晶度高，而且粒径小，具所形成的不同抗性淀粉产品系列，可应用于不同领域。

(3)生产效率高，收率高，成本低。本发明与现有技术的制备方法相比，不再采用冷、热处理，生产效率提高约35％，抗性淀粉收率提高约15％，水、电、汽消耗降低约55％，生产成本约降低约25％。由于产品增加了功能，故应用更为广泛。

(4)本发明技术的使用实现了连续化生产，工序简化，易于自动控制。

具体实施方式

为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地说明。本发明有许多成功的实施例，下面列举四个具体的实施例，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。本发明采用AACC76-13测定所得产品的抗性淀粉含量。

实施例1：

(1)在浓度为10％、pH为4.0的玉米淀粉乳中，加热至60℃，加入普鲁兰酶，用量为30ASPU/g淀粉，保持48hrs；

(2)采用温度高于75℃，15Min或用盐酸调整至pH≤3.0保持约1hr，以达灭酶目的。

(3)将步骤(2)所得产物放入盛有重量浓度50％的乙醇反应器中，乙醇与淀粉乳的体积比为1∶1，加入反应器反应物体积1.5％的盐酸，于80℃下反应2hrs；

(4)经常温下冷却、过滤、40～50℃下干燥、粉碎和过筛等步骤得产品。产品为无异味、无沙齿、无杂物的白色粉末。用AACC76-13测得产品中抗性淀粉含量为40.6％。抗性淀粉产率85％以上，水分小于12％，灰分小于0.4％，白度为85，蛋白质含量小于0.5％，卫生指标符合国家相关检验标准，具有低热、高膳食纤维含量功能成分。

实施例2：

(1)在浓度为15％、pH为5.5的绿豆淀粉乳中，加热至70℃，加入普鲁兰酶，用量为15ASPU/g淀粉，保持18hrs；

(2)采用≥75℃，15Min或用盐酸调整至pH≤3.0保持约1hr，以达灭酶目的。

(3)将步骤(2)所得产物放入盛有重量浓度60％的乙醇反应器中，乙醇与淀粉乳的体积比为1∶1，加入反应器反应物体积2％的盐酸，于50℃下反应1.5hrs；

(4)经常温下冷却、过滤、40～50℃下干燥、粉碎和过筛等步骤得产品。产品为无异味、无沙齿、无杂物的白色粉末。用AACC76-13测得产品中的抗性淀粉含量为65％。抗性淀粉产率85％以上，水分小于12％，灰分小于0.4％，白度为87，蛋白质含量小于0.5％，卫生指标符合国家相关检验标准，具有低热、高膳食纤维含量功能成分。

实施例3：

(1)在浓度为30％、pH3.5为的高链玉米淀粉乳中，加热至50℃，加入普鲁兰酶，用量为40ASPU/g淀粉，保持8hrs；

(2)采用≥75℃，15Min或调整pH≤3.0保持约1hr，以达灭酶目的。

(3)将步骤(2)所得产物放入盛有重量浓度90％的乙醇反应器中，乙醇与淀粉乳的体积比为1∶0.8，加入反应器反应物体积3％的盐酸，于60℃下反应3hrs；

(4)经常温下冷却、过滤、40～50℃下干燥、粉碎和过筛等步骤得产品。

产品为无异味、无沙齿、无杂物的白色粉末。用AACC76-13测得抗性淀粉含量为85.0％。抗性淀粉产率85％以上，水分小于12％，灰分小于0.4％，白度为88，蛋白质含量小于0.5％，卫生指标符合国家相关检验标准，具有低热、高膳食纤维含量功能成分。

实施例4：

(1)在浓度为45％、pH为6.5的高链玉米淀粉乳中，加热至40℃，加入普鲁兰酶，用量为1ASPU/g淀粉，保持24hrs；

(2)采用≥75℃，15Min或用盐酸调整至pH≤3.0保持约1hr，以达灭酶目的。

(3)将步骤(2)所得产物放入盛有重量浓度75％的乙醇反应器中，乙醇与淀粉乳的体积比为1∶1.2，加入反应器反应物体积1％的盐酸，于70℃下反应1hr；

(4)经常温下冷却、过滤、40～50℃下干燥、粉碎和过筛等步骤得产品。产品为无异味、无沙齿、无杂物的白色粉末。用AACC76-13测得抗性淀粉含量为70.8％。抗性淀粉产率85％以上，水分小于12％，灰分小于0.4％，白度为90，蛋白质含量小于0.5％，卫生指标符合国家相关检验标准，具有低热、高膳食纤维含量功能成分。

如上所述，即可较好地实现本发明。

Claims (5)

1.一种用普鲁兰酶协同酸醇处理制备抗性淀粉的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)在重量浓度为10～45％、pH 3.5～6.5的淀粉乳中，加热至40～70℃，加入普鲁兰酶，用量为1～40ASPU/g淀粉，保持8～48hrs；

(2)灭酶；

(3)将步骤(2)所得产物放入盛有重量浓度50～90％的乙醇反应器中，乙醇与淀粉乳的体积比为1∶0.8～1.2，加入反应器反应物体积1～3％的盐酸，于50～80℃下反应1～3hrs；

(4)经冷却、过滤、干燥、粉碎和过筛，制得抗性淀粉。

2.根据权利要求1所述的一种用普鲁兰酶协同酸醇处理制备抗性淀粉的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)在浓度为10％、pH4.0的淀粉乳中，加热至60℃，加入普鲁兰酶，用量为30ASPU/g淀粉，保持48hrs；

(2)灭酶；

(3)将步骤(2)所得产物放入盛有重量浓度50％的乙醇反应器中，乙醇与淀粉乳的用量比例为1∶1，加入反应器反应物体积1.5％的盐酸，于80℃下反应2hrs；

(4)经冷却、过滤、干燥、粉碎和过筛步骤得产品。

3.根据权利要求1所述的一种用普鲁兰酶协同酸醇处理制备抗性淀粉的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)在浓度为15％、pH5.5的绿豆淀粉乳中，加热至70℃，加入普鲁兰酶，用量为15ASPU/g淀粉，保持18hrs；

(2)灭酶；

(3)将步骤(2)所得产物放入盛有重量浓度60％的乙醇反应器中，乙醇与淀粉乳的体积比为1∶0.8，加入反应器反应物体积2％的盐酸，于50℃下反应1.5hrs；

(4)经冷却、过滤、干燥、粉碎和过筛步骤得产品。

4.根据权利要求1所述的一种用普鲁兰酶协同酸醇处理制备抗性淀粉的制备方法，其特征在于包括如下步骤： 

(1)在浓度为30％、pH3.5的高链玉米淀粉乳中，加热至50℃，加入普鲁兰酶，用量为40ASPU/g淀粉，保持8hrs；

(2)灭酶；

(3)将步骤(2)所得产物放入盛有重量浓度90％的乙醇反应器中，乙醇与淀粉乳的体积比为1∶1，加入反应器反应物体积3％的盐酸，于60℃下反应3hrs；

(4)经冷却、过滤、干燥、粉碎和过筛步骤得产品。

5.根据权利要求1所述的一种用普鲁兰酶协同酸醇处理制备抗性淀粉的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)在浓度为45％、pH6.5的淀粉乳中，加热至40℃，加入普鲁兰酶，用量为1ASPU/g淀粉，保持24hrs；

(2)灭酶；

(3)将步骤(2)所得产物放入盛有重量浓度75％的乙醇反应器中，乙醇与淀粉乳的体积比为1∶1.2，加入反应器反应物体积1％的盐酸，于70℃下反应1hrs；

(4)经冷却、过滤、干燥、粉碎和过筛步骤得产品。