CN101885781B

CN101885781B - 一种补铁营养强化剂的制备方法

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Publication number: CN101885781B
Application number: CN2010102062606A
Authority: CN
Inventors: 罗志刚; 扶雄
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2030-06-21
Also published as: CN101885781A

Abstract

本发明公开了一种补铁营养强化剂的制备方法。该方法先将淀粉原料用乙酸-乙酸钠缓冲液配成质量浓度为15～40％的淀粉乳，加入淀粉酶，在30～55℃温度下反应，中和、洗涤、干燥，粉碎后得酶解淀粉；将得到的酶解淀粉用水调成质量浓度为70～82％，在80～140℃下反应5分钟～12小时，冷却、干燥，粉碎后得湿热处理淀粉；湿热处理淀粉用氯化铁溶液配成淀粉乳，搅拌反应3～40小时；中和、洗涤、干燥，粉碎后得产品。本发明的产品富含铁金属微量元素，可作为食品、保健品的补铁营养强化剂，对改善生命必需微量元素摄入量不足的状况、保障人们的健康十分有益，是一种高附加值的功能性食品添加剂。

Description

一种补铁营养强化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及变性淀粉的生产方法，具体是指利用生物技术、物理方法和化学方法相结合制备淀粉铁金属络合物营养强化剂的方法。

背景技术

脂肪、蛋白质、糖类、维生素、微量元素(矿物质)、水是人类赖以生存的六大营养素。随着社会工业化的发展和生活水平的提高，中国居民的膳食结构及生活方式发生了变化，营养过剩或不平衡导致了我国人口出现较为普遍的微量元素摄入不足和不均衡的现象，引发出心血管病、糖尿病、肿瘤、脑血管病、老年性贫血等疾病的逐年增长。微量元素是指占人体重量1/1000以下，每人每日需要量在100mg以下的元素。19世纪初，人们发现微量元素在生物体内的存在和作用。研究发现微量元素主要通过形成结合蛋白(如血红蛋白，铜蓝蛋白等)、酶、激素和维生素等而起作用，其中尤其有更多的酶依靠与微量元素的松散结合而起作用。金属酶和金属酶复合物的发现明确地证明微量元素在酶促反应中起着关键性作用。目前已发现有碘、铁、铜、锌、硒、钴、铬、锰等20余种微量元素与机体的生命息息相关，为人体所必需。

近50年来，国际上对微量金属元素的研究取得了日益迅速的进展，特别是近年来在应用方面最多的工作是金属元素补充剂的研究。金属元素主要来源于食物和水，而这些会因地区的差异导致从饮食中摄取的金属量不足，虽然无机金属盐作为金属的补充剂应用多年，但是在人体中的吸收效率很低，而糖金属络合物具有无污染、阴离子性等特性，在生理pH范围内是无毒的，人体可有效利用这些金属离子，因此是作为生物体金属补充剂的很好选择，具有重要生物意义。

全国多次营养调查表明，我国居民比较容易缺乏钙、铁、锌等；缺乏铁可使体内含铁酶活性降低，因而造成许多组织细胞代谢紊乱。缺铁还可引起吞咽困难综合征，临床上表现为低色素贫血、吞咽困难、口角炎、舌头有异常感觉、指甲呈匙形等。缺铁性贫血不只是表现为贫血(血红蛋白低于正常)，而且是属于全身性的营养缺乏病。此外，铁与其他微量元素常相互作用。缺铁可致锌、钴、镁、铅的代谢障碍。

淀粉作为一种中性多糖，是构成食品的重要成分，也是人体能量的主要供应者。淀粉是由葡萄糖单元构成的高分子，存在大量羟基，在一定条件下可作为质子供应的配体与金属离子络合形成金属补充剂，在食品中作为营养强化剂应用。目前国内对淀粉配位金属离子形成络合物的报道还未见。

发明内容

本发明的目的在于针对淀粉与金属离子络合反应存在反应时间长、反应效率低、络合物中有机形式的金属离子含量少等缺点，不利于淀粉金属络合物营养补充剂的工业化生产等不足之处，提供一种生产效率高、产品质量好的淀粉金属络合物营养强化剂的制备方法。

淀粉是一种多晶聚合物，包含直链淀粉和支链淀粉。淀粉分子具有刚性的环状结构和较强的极性，分子间的羟基又能缔合形成氢键。淀粉除了糖单元本身与金属成盐而进一步络合外，其分子空腔也可以参与络合。本发明对淀粉颗粒进行结构修饰，扩大淀粉与金属离子接触面积，增加淀粉配位反应的螺旋结构数量以及提高羟基氧原子作为质子供体的能力，使淀粉基补铁营养强化剂的制备方法效率高、产品品质好。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种淀粉基补铁营养强化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)淀粉原料用乙酸-乙酸钠缓冲液配成质量浓度为15～40％的淀粉乳，并调节pH值至4.0～6.5；加入淀粉酶，用量为每克干淀粉加入淀粉酶30～600u，在30～55℃温度下反应4～30小时，中和到pH至6.0～6.5，洗涤，干燥，粉碎后得酶解淀粉；所述淀粉酶为α-淀粉酶、糖化酶和普鲁兰酶中的一种或两种的混合物；

(2)将步骤(1)得到的酶解淀粉用水调成质量浓度为70～82％，置于密闭容器，在80～140℃下反应5分钟～12小时，冷却至室温，干燥，粉碎后得湿热处理淀粉；

(3)将步骤(2)得到的湿热处理淀粉用氯化铁溶液配成质量百分比为5～25％的淀粉乳，氯化铁的浓度为0.1～2.5mol/L，调节pH值至5.0～9.0，在30～55℃温度下搅拌反应3～40小时；

(4)中和到pH至5.8～6.8，洗涤，干燥，粉碎后得产品。

为了更好地实现本发明，所述第(1)步加入淀粉酶为两种时，淀粉酶依次加入；所述第(4)步洗涤时，先用去离子水洗滤多次，直至溶液中无游离铁和氯离子；步骤(1)、(2)和(4)所述的干燥是在40～50℃干燥到水分含量低于14％；步骤(1)、(3)和(4)所述的pH通过加入盐酸或氢氧化钠溶液调节，盐酸或氢氧化钠溶液浓度优选0.05-0.2mol/L。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)采用生物酶解协同湿热处理技术对淀粉原料进行修改改性，扩大淀粉与金属离子接触面积，增加淀粉配位反应的螺旋结构数量以及提高羟基氧原子作为质子供体的能力，提高了反应效率，降低了成本；通过测定发现，淀粉通过预处理后再制备得到的淀粉铁络合物营养强化剂，其铁金属含量超过12％(重量)，每克干淀粉的铁含量最高达到165毫克。

(2)本发明具有生产成本低、效率高、产品质量好等优点。

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，下面列举六个具体的实施例，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。

实施例1

一种补铁营养强化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步用乙酸-乙酸钠缓冲液调节马铃薯淀粉乳质量浓度为15％，pH值为6.5，温度为50℃，加入α-淀粉酶(BAN 480L，诺维信(中国)投资有限公司)，每克干淀粉加入300u的α-淀粉酶，反应30小时，用0.1mol/L的盐酸中和到pH至6.2，洗涤，在40℃干燥到水分含量为14％，粉碎后得酶解淀粉。

第二步用水调节酶解淀粉质量浓度至82％，密闭在容器内，在140℃温度下反应5分钟，冷却到室温，在45℃干燥到水分含量为14％，粉碎后得湿热处理淀粉。

第三步将湿热处理的淀粉用氯化铁溶液配成质量百分比为20％的淀粉乳，氯化铁的浓度为0.1mol/L，用0.1mol/L的盐酸调节pH值至6.0，在55℃温度下搅拌反应30小时。

第四步用0.1mol/L的氢氧化钠溶液中和到pH至6.8，洗涤，在40℃干燥到水分含量为12.5％，粉碎后得产品。该洗涤是先用去离子水洗滤多次，直至溶液中无游离铁和氯离子。通过测定表明，产品中每克干淀粉的铁含量达到128毫克。

采用生物酶解协同湿热处理技术对淀粉原料进行修改改性，生物酶解可增加淀粉的比表面积，扩大淀粉与金属离子接触面积，增加反应试剂与淀粉分子的反应几率，湿热处理可提高淀粉配位反应的螺旋结构数量以及提高羟基氧原子作为质子供体的能力，活化淀粉分子，提高了反应效率，减少了反应试剂的使用量，降低了成本。

实施例2

一种补铁营养强化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步用乙酸-乙酸钠缓冲液调节木薯淀粉乳质量浓度至40％，pH值为4.5，温度为30℃，加入α-淀粉酶(BAN 480L，诺维信(中国)投资有限公司)和糖化酶(Dextrozyme DXW，诺维信(中国)投资有限公司)；每克干淀粉加入450u的α-淀粉酶和30u的糖化酶，反应4小时，用0.2mol/L的氢氧化钠溶液中和到pH至6.5，洗涤，在50℃干燥到水分含量为12％，粉碎后得酶解淀粉。

第二步用水调节酶解淀粉质量浓度为70％，密闭在容器内，在90℃温度下反应12分钟，冷却到室温，在50℃干燥到水分含量为13％，粉碎后得湿热处理淀粉。

第三步将湿热处理的淀粉用氯化铁溶液配成质量百分比为25％的淀粉乳，氯化铁的浓度为2.5mol/L，用0.05mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为8.0，在45℃温度下搅拌反应40小时。

第四步用0.05mol/L的盐酸中和到pH5.8，洗涤，在50℃干燥到水分含量为14％，粉碎后得产品。通过测定表明，产品中每克干淀粉的铁含量达到136毫克。

实施例3

一种补铁营养强化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步用乙酸-乙酸钠缓冲液调节玉米淀粉乳质量浓度为25％，pH值为5.0，温度为45℃，加入糖化酶(Dextrozyme DXW，诺维信(中国)投资有限公司)；每克干淀粉加入600u的糖化酶，反应12小时，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液中和到pH至6.4，洗涤，在45℃干燥到水分含量为13.8％，粉碎后得酶解淀粉。

第二步用水调节酶解淀粉质量浓度为75％，密闭在容器内，在120℃温度下反应60分钟，冷却到室温，在40℃干燥到水分含量为14％，粉碎后得湿热处理淀粉。

第三步将湿热处理的淀粉用氯化铁溶液配成质量百分比为15％的淀粉乳，氯化铁的浓度为1.2mol/L，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为9.0，在45℃温度下搅拌反应30小时。

第四步用0.2mol/L的盐酸中和到pH6.5，洗涤，在45℃干燥到水分含量为13.2％，粉碎后得产品。通过测定表明，产品中每克干淀粉的铁含量达到148毫克。

实施例4

一种补铁营养强化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步用乙酸-乙酸钠缓冲液调节小麦淀粉乳质量浓度为30％，pH值为4.0，温度为50℃，加入α-淀粉酶(BAN 480L，诺维信(中国)投资有限公司)，每克干淀粉加入400u的α-淀粉酶，反应6小时，灭酶，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为6.0，温度为55℃，加入糖化酶(Dextrozyme DXW，诺维信(中国)投资有限公司)，每克干淀粉加入40u的糖化酶，反应20小时，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液中和到pH至6.5，洗涤，在45℃干燥到水分含量为13％，粉碎后得酶解淀粉。

第二步用水调节酶解淀粉质量浓度为80％，密闭在容器内，在80℃温度下反应30分钟，冷却到室温，在45℃干燥到水分含量为11.6％，粉碎后得湿热处理淀粉。

第三步将湿热处理的淀粉用氯化铁溶液配成质量百分比为10％的淀粉乳，氯化铁的浓度为0.5mol/L，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为6.6，在45℃温度下搅拌反应35小时。

第四步用0.1mol/L的盐酸中和到pH6.0，洗涤，在40℃干燥到水分含量为12.2％，粉碎后得产品。通过测定表明，产品中每克干淀粉的铁含量达到165毫克。

实施例5

一种补铁营养强化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步用乙酸-乙酸钠缓冲液调节木薯淀粉乳质量浓度为35％，pH值为5.5，温度为50℃，加入α-淀粉酶(BAN 480L，诺维信(中国)投资有限公司)，每克干淀粉加入300u的α-淀粉酶，反应10小时，灭酶，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为6.2，温度为55℃，加入普鲁兰酶(Promozyme D2，诺维信(中国)投资有限公司)，每克干淀粉加入80u的普鲁兰酶，反应12小时，用0.1mol/L的盐酸中和到pH至6.0，洗涤，在45℃干燥到水分含量为13.8％，粉碎后得酶解淀粉。

第二步用水调节酶解淀粉浓度为72％质量，密闭在容器内，在120℃温度下反应8小时，冷却到室温，在48℃干燥到水分含量为12.5％，粉碎后得湿热处理淀粉。

第三步将湿热处理的淀粉用氯化铁溶液配成质量百分比为5％的淀粉乳，氯化铁的浓度为0.1mol/L，用0.1mol/L的盐酸调节pH值为5.0，在30℃温度下搅拌反应16小时。

第四步用0.1mol/L的氢氧化钠溶液中和到pH6.8，洗涤，在45℃干燥到水分含量为12.6％，粉碎后得产品。通过测定表明，产品中每克干淀粉的铁含量达到121毫克。

实施例6

一种补铁营养强化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步用乙酸-乙酸钠缓冲液调节甘薯淀粉乳质量浓度为25％，pH值为5.3，温度为45℃，加入糖化酶(Dextrozyme DXW，诺维信(中国)投资有限公司)，每克干淀粉加入250u的糖化酶，反应10小时，灭酶，用0.1mol/L的盐酸调节pH值为4.2，温度为40℃，加入普鲁兰酶(Promozyme D2，诺维信(中国)投资有限公司)，每克干淀粉加入200u的普鲁兰酶，反应15小时，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液中和到pH至6.1，洗涤，在45℃干燥到水分含量为13.3％，粉碎后得酶解淀粉。

第二步用水调节酶解淀粉质量浓度为75％，密闭在容器内，在100℃温度下反应5小时，冷却到室温，在50℃干燥到水分含量为13.5％，粉碎后得湿热处理淀粉。

第三步将湿热处理的淀粉用氯化铁溶液配成质量百分比为18％的淀粉乳，氯化铁的浓度为1.0mol/L，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为7.5，在30℃温度下搅拌反应3小时。

第四步用0.1mol/L的盐酸中和到pH6.5，洗涤，在45℃干燥到水分含量为13.7％，粉碎后得产品。通过测定表明，产品中每克干淀粉的铁含量达到151毫克。

如上所述，即可较好地实现本发明。

Claims

1.一种补铁营养强化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(4)中和到pH至5.8～6.8，洗涤，干燥，粉碎后得产品。

2.根据权利要求1所述的一种补铁营养强化剂的制备方法，其特征在于：所述淀粉原料为木薯淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉、玉米淀粉或小麦淀粉。

3.根据权利要求1所述的一种补铁营养强化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)加入淀粉酶为两种时，淀粉酶是依次加入。

4.根据权利要求1所述的一种补铁营养强化剂的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述洗涤为用去离子水洗滤多次，直至溶液中无游离铁和氯离子。

5.根据权利要求1所述的一种补铁营养强化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)、(2)和(4)所述的干燥是在40～50℃干燥到水分含量低于14％。

6.根据权利要求1所述的一种补铁营养强化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)、(3)和(4)所述的pH通过加入盐酸或氢氧化钠溶液调节。