CN101792783B

CN101792783B - 香蕉天然抗性淀粉rs2的制备方法及应用

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Publication number: CN101792783B
Application number: CN2010101173993A
Authority: CN
Inventors: 杨公明; 王娟; 程燕锋; 黄继红
Original assignee: South China Agricultural University
Current assignee: South China Agricultural University
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2030-02-25
Also published as: CN101792783A

Abstract

本发明公开了一种香蕉天然抗性淀粉RS₂的制备方法及应用。本发明利用表皮青绿的香蕉残次果为原料，往香蕉浆肉混合物中接入黑曲霉(Aspergillus niger)培养后，接入绿脓杆菌(Pseudomonasaeruginosa)发酵，发酵产物置入三相分离器进行三相分离，将次重相进行真空干燥后粉碎得到所述香蕉天然抗性淀粉RS₂。所述香蕉天然抗性淀粉RS₂可应用于制备通便功能食品或治疗便秘的药品。本发明利用香蕉残次果变废为宝，可有效解决香蕉贮藏与保鲜的巨大压力，而且制备方法简单，原料、设备易得，成本较低，易于推广。

Description

香蕉天然抗性淀粉RS2的制备方法及应用

技术领域

本发明属于食品加工技术领域，涉及一种功能食品的制备方法，具体涉及一种香蕉天然抗性淀粉RS₂的制备方法及应用。

背景技术

便秘是指排便不顺利的状态，包括粪便干燥排出不畅和粪便不干亦难排出两种情况。根据病因可分为器质性便秘和功能性便秘，临床上所说的便秘主要指的是功能性便秘。治疗便秘常常使用大黄、蒽醌类泻药，但研究发现此类泻药有副作用，会使患者对泻药产生依赖性，长期使用有损结肠传输功能及肠道神经，反而会导致更加严重的功能性、顽固性便秘，产生“结肠黑变”造成“泻剂性结肠”。使用泻药身体需要承受随之而来的副作用，给患者带来痛苦。

抗性淀粉是可以有效解决患者便秘的天然良药。

抗性淀粉的概念是在膳食纤维分析技术的发展过程中产生并发展起来的，长期以来淀粉一直被认为是可被人体完全消化吸收的，但是在研究膳食纤维的过程中，英国学者Englyst及同事1985年发现了有少量的淀粉残留在膳食纤维中，并且这种淀粉也是抗消化酶水解的，于是发现了抗性淀粉。英国学者Englyst等1992将淀粉分为三个类型：(1)快速消化淀粉，淀粉糊化后可在小肠内迅速消化，一般为新鲜煮熟的含淀粉食品；(2)慢速消化淀粉，在小肠中缓慢的消化，许多谷物的天然淀粉颗粒就属于这一类型；(3)抗性淀粉，不被消化酶水解的淀粉。欧洲抗性淀粉协会1992年将抗性淀粉定义为“不被健康个体小肠所吸收的淀粉及其降解产物的总称”。经过十几年的发展，目前抗性淀粉分为4种类型：RS₁物理包埋淀粉，存在于研磨种粒中的酶难以作用的淀粉；RS₂未糊化的天然淀粉粒；RS₃回生淀粉，主要产生于食品加工过程；RS₄化学改性淀粉。

抗性淀粉主要生理功能有：(1)降低餐后血糖值和胰岛素反应，缓解糖尿病病情；(2)降低肠道pH值，预防结直肠癌；(3)增加粪便体积，改善便秘情况；(4)增殖有益菌，抑止有害菌；(5)加强脂质代谢，维护心血管健康；(6)控制体重增加；(7)增加矿物质的吸收。抗性淀粉在很多方面比传统的膳食纤维更有优势，比如它没有特殊的气味、粒径更小、持水力较低以及更能适应多种的食品加工处理和加工环境，非常具有利用潜力。有关抗性淀粉制备研究，国外近十年来发展较快，研究非常活跃，国内则处于刚起步阶段。

目前国内抗性淀粉的制备以回生抗性淀粉RS₃的制备为多，目前对抗性淀粉的形成机理的一致看法是：直链淀粉双螺旋叠加，即直链淀粉重结晶，形成抗性淀粉。制备工艺一般是一定浓度淀粉悬液经糊化后再经低温老化等处理过程而得到。多以玉米淀粉，小麦淀粉，马铃薯淀粉，大米等为原料，利用压热法、脱支法、蒸汽加热法、酸水解法和酶解法等方法制备RS₃，制备率为10～20％。目前抗性淀粉的研究主要存在以下问题：抗性淀粉制备原料选择少；制备原理和种类单一；制备产率和效益不高；绿色高新技术应用不多等等。

香蕉是热带亚热带四大名果之一，在我国是产量居于第四位的大宗水果，而其单产能达5000～6000斤/亩，居主要水果之首。近年来国内外学者研究发现香蕉拥有很多功能，如抗癌、降血脂、降血压、抗氧化、提高免疫力和缓解焦虑等，经研究及实践证明，香蕉中的天然抗性淀粉还具有通便功效，被誉为“新的水果之王”。我国香蕉资源丰富，2007年全国总产已达779万吨，而香蕉是典型的呼吸越变型果实，贮藏与保鲜比较困难，加之产量巨大，鲜销已经不能完全消化，加工又非常落后，因此我国香蕉采后损失率高达近50％，远远高于我国果蔬采后的平均损失率25％，更高于发达国家的5％。另外，香蕉穗上通常有15％左右的残次果、非商品蕉被废弃，既浪费又污染环境。

香蕉残次果、非商品蕉的有效利用是当今迫切需要解决的一大难题，未见有香蕉全果绿色加工过程中抗性淀粉、尤其是利用香蕉残次果、非商品蕉制备天然抗性淀粉的制备方法及其保健食品的研究开发、专利及试验研究的技术报道。

发明内容

本发明的一个目的是克服现有技术的不足，提供一种新的香蕉天然抗性淀粉RS₂的制备方法。

本发明还有一个目的是提供所述香蕉天然抗性淀粉的应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种香蕉天然抗性淀粉RS₂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将香蕉果肉用柠檬酸溶液浸泡护色后，打浆得到浆肉混合物；

(2)将浆肉混合物用纯净水稀释后接入黑曲霉(Aspergillusniger)，调节pH值，于35～38℃培养得培养物，往培养物中接入绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)，调pH值后于35℃～38℃发酵；

(3)将步骤(2)发酵产物置入三相分离器进行三相分离，重相菌体，次重相抗性淀粉，轻相水；三相分离器的操作参数是：转鼓转速2500～4000r/min，差转速15～30r/min。

(4)将次重相进行真空干燥后粉碎。

本发明可以利用商品蕉作为原料，也可以利用表皮青绿、果指饱满、有棱角的香蕉残次果、非商品蕉为原料。香蕉去皮后进行上述步骤的操作。

步骤(1)所述柠檬酸溶液浓度为0.25～0.5g/L，浸泡时间为10～15min，打浆时间为3～4min。

步骤(2)所述浆肉混合物的稀释是稀释至固形物含量为10～20％；所述黑曲霉(Aspergillus niger)的接种量为10⁴～10⁸个孢子/g稀释的浆肉混合物，接种后调pH值为3.5～4.0；培养时间为1～10小时；所述绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)的接种量为0.5％～5％(相对培养物重量)，调pH值为6.8～7.2，发酵时间为1～8小时。

步骤(3)所述三相分离器的操作参数是：转鼓转速2500～4000r/min，差转速15～30r/min。

步骤(4)所述真空干燥是利用真空带式连续干燥设备，真空度1000Pa～1400Pa，五个加热区段的加热温度设置为220～200℃、190～180℃、140～120℃、110～100℃和50～40℃，干燥2～3h后粉碎。

为了获得需要的粒度，可以将经真空带式连续干燥粉碎后产品过100目筛，得到香蕉天然抗性淀粉RS₂。

本发明所述香蕉天然抗性淀粉可应用于制备通便功能食品或治疗便秘的药品。

本发明的有益效果是：

现有的压热法、酸水解及酶脱支处理法作用方式都是通过处理淀粉，制备回生型抗性淀粉RS₃，本发明采用微生物发酵法是通过发酵处理提取青香蕉原本就存在的天然抗性淀粉RS₂。与酶法等方法提取香蕉抗性淀粉相比，本发明微生物法更容易适用于工业化大规模生产，具有良好的产业应用前景。

本发明寻找到适合工业应用的制备方法成功制备得到香蕉天然抗性淀粉，在扫描电子显微镜于1600倍下观察，所得香蕉天然抗性淀粉颗粒为长条形、不规则卵形或球形；X-衍射图谱分析香蕉RS结晶结构呈C型，结晶度为23.13％；差示扫描量热仪测得的起始糊化温度T_o、峰值温度T_p和结束糊化温度Tc分别是59.55℃、69.24℃和92.35℃，热焓值为4.762J/g；还原末端法测定得到香蕉天然抗性淀粉的平均聚合度DP81.16、数均分子量M_n为13147.92，可产生促进肠道蠕动的润肠通便功效。本发明产物为天然产物，不仅具备普通泻药的通便功效，而且温和、不刺激，可以克服常见的大黄、蒽醌类泻药所引起的副作用。

本发明方法既可以使用商品香蕉，也可以选择表皮青绿的香蕉残次果、非商品蕉为原料，变废为宝，可有效解决香蕉贮藏与保鲜的巨大压力。

本发明制备方法简单，原料、设备易得，成本较低，易于推广。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步详细说明本发明。

实施例1：

表皮青绿的残次香蕉去皮后进行下述操作，选择果指饱满、有棱角的香蕉更好：

(1)用0.25g/L柠檬酸溶液浸泡香蕉果肉15min护色后，打浆3min得混合物；柠檬酸溶液的用量适量即可；

(2)将浆肉混合物用纯净水稀释至固形物含量为10％，按照每克稀释后的浆肉混合物中接入10⁴～10⁸个黑曲霉(Aspergillus niger)孢子(市面购买)，调节pH值为3.5，于35～38℃培养1小时后得培养物，再按照培养物重量的0.5％接入绿脓杆菌(Pseudomonasaeruginosa)(市购)，采用稀盐酸或稀氢氧化钠(浓度参照常规即可)调节pH值为7.2，于35℃～38℃发酵8小时；

(3)将步骤(2)发酵产物置入三相分离器(山东得一环保设备有限公司，箱式机型)进行三相分离，重相菌体，次重相抗性淀粉，轻相水；三相分离器的操作参数是：转鼓转速3000r/min，差转速30r/min。

(4)将次重相进行真空干燥后粉碎。

可采用抗性淀粉生产中常规干燥方法。本实施例优选采用真空带式连续干燥设备(广东省农业机械研究所研制的GZD-S型真空带式连续干燥试验装置，也可以选用其他厂家生产的类似设备。)，将沉淀物在真空度1200Pa～1400Pa，五个加热区段的加热温度设置为200℃、180℃、140℃、100℃、40℃条件下真空带式连续干燥3h后粉碎，过100目筛，得到香蕉天然抗性淀粉。制备率为20％～25％。

实施例2：

(1)将表皮青绿、果指饱满、有棱角的香蕉去皮；

(2)将香蕉果肉用0.5g/L柠檬酸溶液浸泡10min护色后，打浆4min得到浆肉混合物；

(3)将浆肉混合物用纯净水稀释至固形物含量为10％，按照每克稀释后的浆肉混合物中接入10⁴～10⁸个黑曲霉(Aspergillus niger)孢子，调节pH值为3.5，于35～38℃培养1小时后得培养物，再按照培养物重量的0.5％接入绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)调pH值为7.2，于35℃～38℃发酵8小时；

(4)利用真空带式连续干燥设备将沉淀物在真空度1000Pa～1200Pa，五个加热区段的加热温度设置为220℃、190℃、120℃、110℃、50℃条件下真空带式连续干燥2h后粉碎，过100目筛，得到香蕉天然抗性淀粉。

实施例3

(1)将表皮青绿的香蕉去皮，选择果指饱满、有棱角的香蕉更好；

(2)将香蕉果肉用0.4g/L柠檬酸溶液浸泡12min护色后，打浆3.5min得到浆肉混合物；

(3)将浆肉混合物用纯净水稀释至固形物含量为20％，按照每克稀释后的浆肉混合物中接入10⁴～10⁸个黑曲霉(Aspergillus niger)孢子，调节pH值为4.0，于35～38℃培养8小时后得培养物，再按照培养物重量的3.5％接入绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)，调pH值为6.8，于35℃～38℃发酵5小时；

(4)将步骤(3)发酵产物置入三相分离器进行三相分离，重相菌体，次重相抗性淀粉，轻相水；三相分离器的操作参数是：转鼓转速2500r/min，差转速25r/min。

(5)利用真空带式连续干燥设备将次重相进行真空干燥，真空度1200Pa～1300Pa，五个加热区段的加热温度设置为220℃、190℃、120℃、110℃、50℃条件下真空带式连续干燥3h，粉碎，过100目筛，得到香蕉天然抗性淀粉。

实施例4

(1)将表皮青绿的香蕉去皮；

(2)将香蕉果肉用0.6g/L柠檬酸溶液浸泡12min护色后，打浆3.5min得到混合物；

(3)将浆肉混合物用水稀释至固形物含量为15％，按照每克稀释后的浆肉混合物中接入10⁴～10⁸个黑曲霉(Aspergillus niger)孢子，调节pH值为3.8，于35～38℃培养6小时后得培养物，再按照培养物重量的5％接入绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)，调pH值为7.0，于35℃～38℃发酵1小时；

(5)利用真空带式连续干燥设备将次重相真空干燥，真空度1200Pa～1300Pa，五个加热区段的加热温度设置为220℃、190℃、120℃、110℃、50℃条件下真空带式连续干燥2.5h后粉碎，过100目筛，得到香蕉天然抗性淀粉。

将所述实施例1～4所述香蕉天然抗性淀粉在扫描电子显微镜于1600倍下观察，所得香蕉天然抗性淀粉颗粒为长条形、不规则卵形或球形；X-衍射图谱分析香蕉RS结晶结构呈C型，结晶度为23.13％；差示扫描量热仪测得的起始糊化温度T_o、峰值温度T_p和结束糊化温度Tc分别是59.55℃、69.24℃和92.35℃，热焓值为4.762J/g；还原末端法测定得到香蕉天然抗性淀粉的平均聚合度DP81.16、数均分子量M_n为13147.92。

实施例5

将所述实施例1～4所述香蕉天然抗性淀粉用于动物实验，实验方法参照《保健食品检验与评价技术规范实施手册》(2003年出版)，“通便功能检验方法”。

动物：SPF级昆明鼠，雄性，购于广东省医学实验动物中心，动物许可证号SCXK 2003-0002，2007A006。

实验结果见表1所示：

表1香蕉天然抗性淀粉RS₂对小鼠排便情况的影响

a)与模型组比较^*P＜0.05。

动物通便实验结果显示：

香蕉天然抗性淀粉灌胃剂量为4.0克每千克体重每天时能产生促进小鼠肠蠕动和缩短首粒黑便排出时间的通便效果，使小鼠小肠墨汁推进率达到62.6％，显著高于复方地芬诺酯便秘模型对照组的44.7％，2.0、4.0克每千克体重每天时，首便时间比复方地芬诺酯便秘模型对照组缩短31min、23min。

Claims

1.一种香蕉天然抗性淀粉RS₂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将香蕉果肉用柠檬酸溶液浸泡护色后，打浆得到浆肉混合物；

（2）将浆肉混合物稀释后接入黑曲霉（Aspergillus niger），培养，往培养物中接入绿脓杆菌（Pseudomonas aeruginosa），发酵；

（3）将步骤（2）发酵产物置入三相分离器进行三相分离，重相菌体，次重相抗性淀粉，轻相水；

（4）将次重相进行真空干燥后粉碎。

2.根据权利要求1所述香蕉天然抗性淀粉RS₂的制备方法，其特征在于步骤（1）所述香蕉为表皮青绿的香蕉残次果。

3.根据权利要求1所述香蕉天然抗性淀粉RS₂的制备方法，其特征在于步骤（1）所述柠檬酸溶液浓度为0.25～0.5g/L，浸泡时间为10～15min，打浆时间为3～4min。

4.根据权利要求1所述香蕉天然抗性淀粉RS₂的制备方法，其特征在于步骤（2）所述浆肉混合物的稀释是稀释至固形物含量为10～20%；所述黑曲霉（Aspergillus niger）的接种量为每克稀释后的浆肉混合物中接入10⁴～10⁸个孢子，接种后调pH值为3.5～4.0，培养时间为1～10小时。

5.根据权利要求1所述香蕉天然抗性淀粉RS₂的制备方法，其特征在于步骤（2）所述绿脓杆菌（Pseudomonas aeruginosa）的接种量为培养物重量的0.5%～5%；调pH值为6.8～7.2，发酵时间为1～8小时。

6.根据权利要求1所述香蕉天然抗性淀粉RS₂的制备方法，其特征在于步骤（3）所述三相分离器的操作参数是：转鼓转速2500～4000r/min，差转速15～30r/min。

7.根据权利要求1所述香蕉天然抗性淀粉RS₂的制备方法，其特征在于步骤（4）所述真空干燥是利用真空带式连续干燥设备，真空带式连续干燥设备的真空度为1000Pa～1400Pa，五个加热区段的加热温度设置为220～200℃、190～180℃、140～120℃、110～100℃和50～40℃，干燥2～3h。

8.根据权利要求1所述香蕉天然抗性淀粉RS₂的制备方法，其特征在于还包括经真空干燥粉碎后产品过100目筛步骤。