CN102190737B - 一种同时采用交联和湿热处理制备抗性淀粉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同时采用交联和湿热处理制备抗性淀粉的方法。该方法将重量浓度为30~45%的淀粉乳在25~50℃下调节pH值至10.5~12.5，然后加入占淀粉干基重量0.2~12%的三偏磷酸钠/三聚磷酸钠，保持30~240min，烘至水分重量含量为15~45%，产物放入湿热反应器中，于100~140℃下湿热反应1~72h；洗涤、干燥、粉碎和过筛后得产品。本发明以淀粉为原料，同时采用理化手段极大地提高了产品抗性淀粉的含量，简化了制备抗性淀粉的工艺，有效地提高了收率，生产过程无废液、无污染，降低了能耗。制备的抗性淀粉可用作功能性食品基料、生化药物载体。

Description

一种同时采用交联和湿热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中的抗性淀粉，尤其是涉及一种同时采用交联、湿热制备高含量抗性淀粉的方法。该方法利用价值低廉、可再生资源的淀粉为原料，生产出低热、高膳食纤维功能性食品添加剂抗性淀粉。

背景技术

抗性淀粉是指淀粉及淀粉降解产物通过人体小肠时不能被人体消化吸收的部分。一直以来，人们认为淀粉在人的小肠中被完全水解和吸收，直到 1982年Englyst等人在研究中发现有一部分淀粉不能被α淀粉酶和普鲁兰酶等淀粉酶水解，因此将这部分淀粉称之为抗性淀粉。1993年欧洲抗性淀粉协会(European Flair Concerted Action on Resistant Starch)将抗性淀粉定义为：不被健康人体小肠吸收之淀粉及其分解物。Englyst等(1992)、Niba (2002)、Thompson (2000)等学者根据淀粉的来源和抗消化特性的不同，将抗性淀粉分成四大类：RSl、RS2、RS3和RS4。由于抗性淀粉在预防II型糖尿病、结（直）肠癌和一些与饮食相关的慢性病方面作用比膳食纤维强，且可有效克服强化膳食纤维食品呈不良气味、结构粗糙、口感干、缺乏吸引力等弊端，所以抗性淀粉引起了人们的极大兴趣，目前对抗性淀粉的研究越来越受到国内外学者的亲睐。

抗性淀粉既具有传统膳食纤维的大部分生理功能，又与传统膳食纤维有所不同。尽管抗性淀粉属于多糖类物质，但不能被小肠消化吸收和提供葡萄糖，在结肠内抗性淀粉可100%被在结肠中的生理性细菌发酵和重吸收，产生短链脂肪酸，这些短链脂肪酸能够降低大肠中的pH值，抑制致病菌的生长、繁殖，减少结肠癌的发病率。此外，利用抗性淀粉为基料可用于生产挤压、焙烤以及早餐等功能食品。

目前工业上主要采用玉米淀粉为原料以压热和酸解法来制备抗性淀粉。这两种方法存在的主要缺点是：制备的抗性淀粉含量低、使用酸、碱等造成环境污染、工艺繁琐不利于自动化生产等。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种抗性淀粉的含量和收率高，能耗低，工艺简单且环保的同时采用交联和湿热处理制备抗性淀粉的方法。

本发明以淀粉（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、高粱淀粉和西米淀粉等）为原料，在一定条件下经过适度交联处理后可达到耐热、耐酸、耐剪切并能抵抗α-淀粉酶的水解，然后经过湿热处理使淀粉分子中部分单链解旋，直链淀粉和支链淀粉之间的作用加强，形成一种新的结构。以国际标准方法AOAC2002.02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。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种同时采用交联和湿热处理制备抗性淀粉的方法，包括如下步骤：

（1）将重量浓度为30~45%的淀粉乳在25~50℃下调节pH值至10.5~12.5，然后加入占淀粉干基重量0.2~12%的三偏磷酸钠/三聚磷酸钠（STMP/STPP），保持30~240min；三偏磷酸钠与三聚磷酸钠的重量比为95:1~99:1；

（2）在40~50℃下将步骤（1）所得产物烘至水分的重量含量为15~45%；

（3）将步骤（2）所得产物放入湿热反应器中，于100~140℃下湿热反应1~72h；

（4）待步骤（3）产物自然冷却后加入与淀粉干基重量比为3:1~5:1的水将其分散并调节pH为6.0~7.0；

（5）洗涤步骤（4）所得产物并于40~50℃下烘干至水分含量10~12%；

（6）经粉碎、过筛得抗性淀粉产品。

为进一步实现本发明的目的，所述的淀粉乳优选为玉米淀粉乳、木薯淀粉乳、马铃薯淀粉乳、豆类淀粉乳、稻米淀粉乳、高粱淀粉乳或西米淀粉乳。

所述玉米淀粉乳为高链玉米淀粉乳、普通玉米淀粉乳或蜡质玉米淀粉乳。

所述稻米淀粉乳为蜡质稻米淀粉乳。

所述的过筛的筛孔为70~100目。

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88％以上，含量达到40~85%，水分小于等于12%，灰分小于0.4，蛋白质含量小于1%，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。

    上述冷却、干燥、粉碎和过筛过程都是现有的通用技术。

    本发明与现有技术相比具有如下优点：

（1）本发明采用交联、湿热处理制备抗性淀粉，产品质量好，现有技术采用多次冷热处理或酶法，辅以冷、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。本法同时采用理化处理，经交联、湿热、烘干、粉碎和过筛工序得抗性淀粉，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，从淀粉原料到产品的生产过程，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，产品抗性淀粉含量高，形成的抗性淀粉产品系列，可应用于不同方面。

（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40%，抗性淀粉收率提高约20%, 水、电、汽消耗降低约45％，生产成本约降低约35％。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。

（5）本发明采用同时交联湿热处理制备出高含量的抗性淀粉，交联处理可以阻碍淀粉酶通过淀粉颗粒的多孔渠道进入淀粉颗粒内部，并且可以抑制淀粉颗粒的过度膨胀，进而可以抵抗淀粉酶的消化作用，湿热处理可以增加直链淀粉和支链淀粉间的相互作用，使部分双螺旋解旋，进而使得淀粉分子能够抵抗淀粉酶的酶解，本发明同时采用这两种方法，使得淀粉分子的结构更加紧密有序，进而能够更好的抵抗淀粉酶的酶解，生产出高含量的抗性淀粉。

（6）本发明方法属于清洁生产工艺﹑实现有机废水零排放，对环境无任何不良影响。 

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详细说明，但本发明要求保护的范围并不仅仅局限于实施例表示的范围。

本发明实施例中采用AOAC2002.02测定所得产品的抗性淀粉含量。

实施例1：

（1）将重量浓度为30%的1000g的玉米淀粉乳，在40℃下用1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至10.5，然后加入占淀粉干基重量0.2% 的STMP/STPP保持240min；STMP与STPP的重量比为99:1。

（2）在40℃鼓风干燥箱中将淀粉样品干燥至水分重量含量为30%；

（3）将步骤（2）所得淀粉样品放入湿热反应器（西安太康生物科技有限公司生产的耐高温KH-200型，可承受工作压力为3Mpa，温度为230℃）中于130℃下湿热反应24h；

（4）待步骤（3）所得样品常温下冷却后加入水将其分散并用1mol/L的盐酸调节pH为6.0；水与淀粉干基重量比为3:1。

（5）用水洗涤样品3~5次，并于40℃下烘干至水分重量含量为12%；

（6）经粉碎、过100目筛得产品。

经检测，步骤（6）所得产品为无异味、无沙齿、无杂物的白色粉末。采用美国分析化学家学会推荐的AOAC2002.02标准测定抗性淀粉含量的方法，并使用Megazyme公司生产的抗性淀粉分析试剂盒测得其抗性淀粉含量为44.8%，与现有技术生产抗性淀粉相比含量约提高20%~40%，湿热反应过程中产品质量基本无损失，不需要多次冷热循环，不需要昂贵的酶制剂，可以连续生产，生产效率提高约40%，生产成本降低约35%。

本发明采用同时交联湿热处理制备出高含量的抗性淀粉。交联处理阻碍淀粉酶通过淀粉颗粒的多孔渠道进入淀粉颗粒内部，并且抑制淀粉颗粒的过度膨胀，进而可以抵抗淀粉酶的消化作用；湿热处理增加直链淀粉和支链淀粉间的相互作用，使部分双螺旋解旋，进而使得淀粉分子能够抵抗淀粉酶的酶解；淀粉酶的一个亚位点能够与淀粉链中的葡萄糖一个分支点结合，采用交联协同湿热处理可以使得直链淀粉与直链淀粉之间、直链淀粉与支链淀粉之间发生重排，部分双螺旋发生解旋，分子间键的作用力加强，形成更加紧密有序的结构，进而减少可以与淀粉酶亚位点结合的葡萄糖分支点，并能阻止淀粉酶进入淀粉颗粒表面的多孔渠道，使其能够更好的抵抗淀粉酶的酶解，制备出高含量的抗性淀粉。现有技术生产抗性淀粉相比含量一般为20~30%。同时采用这两种方法，使得淀粉分子的结构更加紧密有序，进而能够更好的抵抗淀粉酶的酶解。本发明生产出的抗性淀粉由于其结构更紧密有序，更难被体内淀粉酶分解，从而产生的产品膳食纤维含量更高。

实施例2：

（1）浓度为35%的豌豆淀粉乳，在25℃下调节pH值为11.0，然后加入占淀粉干基重量12%的STMP/STPP保持120min；STMP与STPP的重量比为97:1。

（2）在50℃下将样品烘至水分重量含量为20%；

（3）将步骤（2）所得淀粉样品放入湿热反应器（西安太康生物科技有限公司生产的耐高温KH-200型，可承受工作压力为3Mpa，温度为230℃）中于120℃下反应48h；

（4）待步骤（3）所得样品常温下冷却后加入水将其分散并调节pH为7.0；水与淀粉干基重量比为5:1。

（5）洗涤样品并于50℃下烘干至水分重量含量为11%；

（6）经粉碎、过70目筛得产品。

经检测，步骤（6）所得产品为无异味、无沙齿、无杂物的白色粉末。采用美国分析化学家学会推荐的AOAC2002.02标准测定抗性淀粉含量的方法，并使用Megazyme公司生产的抗性淀粉分析试剂盒测得其抗性淀粉含量为68.8%。

实施例3：

（1）浓度为40%的绿豆淀粉乳，在50℃下调节pH值为11.5，然后加入占淀粉干基重量4%的STMP/STPP保持60min；STMP与STPP的重量比为98:1。

（2）在45℃下将样品烘至水分重量含量为15%；

（3）将步骤（2）所得淀粉样品放入湿热反应器（西安太康生物科技有限公司生产的耐高温KH-200型，可承受工作压力为3Mpa，温度为230℃）中于140℃下反应1h；

（4）待步骤（3）所得样品自然冷却后加入水将其分散并调节pH为6.5；水与淀粉干基重量比例为4:1。

（5）洗涤样品并于45℃下烘干至水分重量含量为10%；

（6）经粉碎、过80目筛得产品。

经检测，步骤（6）所得产品为无异味、无沙齿、无杂物的白色粉末。采用美国分析化学家学会推荐的AOAC2002.02标准测定抗性淀粉含量的方法，并使用Megazyme公司生产的抗性淀粉分析试剂盒测得其抗性淀粉含量为85.0%。

实施例4：

（1）浓度为45%的高直链玉米淀粉乳，在30℃下调节pH值为12.5，然后加入占淀粉干基重量8%的STMP/STPP保持30min；STMP与STPP的重量比为95:1。

（2）在43℃下将样品烘至水分重量含量为45%；

（3）将步骤（2）所得淀粉样品放入湿热反应器（西安太康生物科技有限公司生产的耐高温KH-200型，可承受工作压力为3Mpa，温度为230℃）中于100℃下反应72h；

（4）待步骤（3）所得样品自然冷却后加入水将其分散并调节pH为6.8；水与淀粉干基重量比为3.5:1。

（5）洗涤样品并于43℃下烘干至水分重量含量为10.5%；

（6）经粉碎、过90目筛得产品。

经检测，步骤（6）所得产品为无异味、无沙齿、无杂物的白色粉末。采用美国分析化学家学会推荐的AOAC2002.02标准测定抗性淀粉含量的方法，并使用Megazyme公司生产的抗性淀粉分析试剂盒测得其抗性淀粉含量为53.5%。

本发明采用同时湿热交联技术制备高含量抗性淀粉是在淀粉分子的分子结构层次上将淀粉分子的结构加以改性，不同淀粉的分子组成基本一致，故其他未在实施例中提到的淀粉乳也适用于本发明。

如上所述，即可较好地实现本发明。

Claims (5)

1.一种同时采用交联和湿热处理制备抗性淀粉的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将重量浓度为30~45%的淀粉乳在25~50℃下调节pH值至10.5~12.5，然后加入占淀粉干基重量0.2~12%的三偏磷酸钠/三聚磷酸钠，保持30~240min；三偏磷酸钠与三聚磷酸钠的重量比为95:1~99:1；

（2）在40~50℃下将步骤（1）所得产物烘至水分的重量含量为15~45%；

（3）将步骤（2）所得产物放入湿热反应器中，于100~140℃下湿热反应1~72h；

（4）待步骤（3）产物自然冷却后加入与淀粉干基重量比为3:1~5:1的水将其分散并调节pH为6.0~7.0；

（5）洗涤步骤（4）所得产物并于40~50℃下烘干至水分含量10~12%；

（6）经粉碎、过筛得抗性淀粉产品。

2.根据要求权利1所述的同时采用交联和湿热处理制备抗性淀粉的方法，其特征在于：所述的淀粉乳为玉米淀粉乳、木薯淀粉乳、马铃薯淀粉乳、豆类淀粉乳、稻米淀粉乳、高粱淀粉乳或西米淀粉乳。

3.根据要求权利2所述的同时采用交联和湿热处理制备抗性淀粉的方法，其特征在于：所述玉米淀粉乳为高链玉米淀粉乳、普通玉米淀粉乳或蜡质玉米淀粉乳。

4.根据要求权利2所述的同时采用交联和湿热处理制备抗性淀粉的方法，其特征在于：所述稻米淀粉乳为蜡质稻米淀粉乳。

5.根据要求权利1所述的同时采用交联和湿热处理制备抗性淀粉的方法，其特征在于：所述的过筛的筛孔为70~100目。