CN103555793B - 一种籼米强抗消化淀粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种籼米强抗消化淀粉，其制备方法为采用双酶（α-淀粉酶与普鲁兰酶）加湿热处理，具有操作简单、成本低的优点，制得的籼米强抗消化淀粉得率高、抗消化能力强、价格低。具有很好的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种籼米强抗消化淀粉及其制备方法。
背景技术
抗消化淀粉，即不能被健康人体小肠消化吸收但却可以在大肠中被微生物分解的淀粉及其降解物。自然界中存在的膳食纤维虽然与抗消化淀粉一样不能被小肠吸收，但将两者进行比较可以发现：抗消化淀粉进入大肠后更容易被肠道微生物所利用产生短链脂肪酸等。大量动物实验和人体临床研究表明，丁酸在防治肠道疾病、特别是防治结肠直肠癌和调节基因表达等方面发挥十分重要的作用。在体外实验或人体研究中，丁酸都能抑制多种癌细胞的增殖，因此被认为是一种抗癌剂。而抗消化淀粉在大肠中部分发酵能产生更多的丁酸，因此它具有比膳食纤维更广泛的生理功能和效用，是一种值得开发和利用的功能性食品成分。
研究证明，抗消化淀粉对于预防肠道疾病以及控制体重和能量平衡有重大意义；此外，抗消化淀粉可抵抗酶的分解，在体内释放葡萄糖缓慢，具有较低的胰岛素反应，可以控制餐后血糖，有效预防糖尿病，且适合糖尿病患者食用；能改善脂质构成、减少血清中胆固醇和甘油三酯、预防脂肪肝的发生；能有效降低肠道pH值，预防结肠癌，发挥酸化消毒作用等许多功效。
目前已有的抗消化淀粉的制备方法大多存在不同程度的缺陷，如压热法，它是利用高温高压处理淀粉糊得到抗消化淀粉，这种方法对生产设备要求高、生产效率低，经济效益不佳；酸解法，由于制备过程中使用酸碱，会造成环境污染，有悖于关于食品生产“安全卫生”的倡导；采用单一的α-淀粉酶或普鲁兰酶法制备抗消化淀粉得率也比较低，普遍不超过20%；其他方法例如交联、挤压膨化、微波膨化等制备方法都比较复杂，抗消化淀粉得率也不高，且生产成本与技术要求较高，不利于自动化生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种籼米强抗消化淀粉及其制备方法，要求该制备方法操作简单、成本低，制得的籼米强抗消化淀粉得率高、抗消化能力强。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种籼米强抗消化淀粉，其制备方法包括下述步骤：
（1）在籼米淀粉中加入纯净水，配制成质量百分比浓度为35—40%的淀粉水溶液，在pH6.0/80℃/20min条件下搅拌进行糊化；
（2）将糊化后的淀粉用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液调节pH至4.5—5.5，冷却至常温，加入酶活为4000u/g的α-淀粉酶4u/g进行反应，控制反应条件为80℃/40min，得第一反应物；
（3）第一反应物用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液调节pH至4.0—5.0，加入酶活为2000u/mL的普鲁兰酶4u/g，在46℃下摇晃温育12—16h，温育结束后冷却至室温，得第二反应物；
（4）将第二反应物在密封、4℃条件下回生12—16h；回生结束后置于容器中进行100℃沸水浴1.5-2h，冷却至室温后用95%食用酒精洗涤、离心、去上清液，再用蒸馏水洗涤、离心、去上清液；
（5）将洗涤、离心后的产品干燥后研磨，得籼米强抗消化淀粉。
作为本发明的优化，所述离心条件为15min、10℃、8000r/min。
所述干燥为60℃条件下干燥24—26h。
所述产品研磨后过200目筛。
α-淀粉酶对于淀粉分子的作用是从中间随机切开α-1,4葡萄糖苷键，从而迅速降低淀粉糊的粘度，因此α-淀粉酶用量多少、pH、酶解时间以及温度与淀粉糊的粘度大小紧密相关。
普鲁兰酶作用于α-1,6葡萄糖苷键，从而使淀粉水解产物中含有更多游离的直链分子。将处理过的淀粉糊静置并于低温下凝沉，此时被打乱的分子链尤其是直链分子又重新靠近，链之间发生缠绕、延伸，形成双螺旋、折叠乃至最后形成新的晶体等一系列变化。此时淀粉糊中直链分子较多，更容易形成晶体，晶体结构也更加牢固和稳定。
实验中发现α-淀粉酶与普鲁兰酶协同处理所得到的淀粉样品中RS含量高于单酶处理的样品，原因主要是双酶处理能使淀粉分子被水解成长度适宜的短直链分子链，短直链分子之间通过氢键链接成紧密的双螺旋结构，形成新的结晶结构，从而减少淀粉分子与酶的结合位点，不易与酶结合而发生降解，因此具有较强的抗酶解性能。
湿热处理过程能够加快淀粉分子运动，使不同淀粉之间的直链淀粉通过氢键相互缔合，从而有利于形成抗性淀粉。
综上所述，本发明所述的制备方法操作简单、成本低，制得的籼米强抗消化淀粉得率高、抗消化能力强。
附图说明
图1：原籼米淀粉SEM图（电子扫描显像图）。
图2：双酶法制得抗消化淀粉SEM图。
图3：湿热法制得抗消化淀粉SEM图。
图4：双改性法制得抗消化淀粉SEM图。
图5：各种不同淀粉的X-衍射图谱。
具体实施方式
实施例1：
一种籼米强抗消化淀粉，其制备方法包括下述步骤：
（1）在400kg籼米淀粉中加入600L纯净水，配制成质量百分比浓度为40%的淀粉水溶液，在pH6.0/80℃/20min条件下搅拌进行糊化；
（2）将糊化后的淀粉用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液调节pH至5.5，冷却至常温，加入酶活为4000u/g的α-淀粉酶400g进行反应，控制反应条件为80℃/40min，得第一反应物；
（3）第一反应物用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液调节pH至5.0，加入酶活为2000u/mL的普鲁兰酶800mL，在46℃下摇晃温育16h，温育结束后冷却至室温，得第二反应物；
（4）将第二反应物在密封、4℃条件下回生16h；回生结束后置于容器中进行100℃沸水浴2h，冷却至室温后用95%食用酒精洗涤、离心、去上清液，再用蒸馏水洗涤、离心、去上清液；离心条件为15min、10℃、8000r/min；
（5）将洗涤、离心后的产品在60℃条件下干燥24h后研磨，过200目筛，得籼米强抗消化淀粉174kg，抗消化淀粉得率为43.5%。
为了进一步说明本发明，现以比对实验进行表述。
（1）实验条件与分组
选取两种比较常见方法制备的抗消化淀粉作为对照组进行抗酶解率测定实验，以三次重复试验为单位。
分别取湿热改性淀粉、α-淀粉酶改性淀粉、改性淀粉、双酶（α-淀粉酶、普鲁兰酶）改性淀粉与本发明改性淀粉（即双改性淀粉，下同）样品各5g，配成10%的淀粉溶液，加入足量的耐高温α-淀粉酶，置于85℃的恒温水浴振荡器中进行酶解，分别在反应时间为2h、6h、12h、24h时测定溶液中的还原糖含量，计算出酶解率。
（2）实验结果
表1：三种不同方法制备的抗消化淀粉的酶解率
| 2h | 6h | 12h | 24h | |
| 湿热改性淀粉 | 11.91 | 13.08 | 15.42 | 17.38 |
| α-淀粉酶改性淀粉 | 12.69 | 13.68 | 16.77 | 18.82 |
| 普鲁兰酶改性淀粉 | 12.87 | 14.23 | 16.07 | 18.25 |
| 双酶改性淀粉 | 10.12 | 11.01 | 11.55 | 11.78 |
| 双改性淀粉 | 6.32 | 6.97 | 7.01 | 7.99 |
（3）实验结论
根据实验结果表1可以看出，随着酶解时间的延长，五种抗消化淀粉的酶解率均有增加，但是本发明抗消化淀粉的酶解速率明显小于双酶法、单酶法（α-淀粉酶改性淀粉、普鲁兰酶改性淀粉）和湿热法制得的抗消化淀粉。这是因为α-淀粉酶作用于淀粉分子的α-1,4-糖苷键，得到长短较均一的淀粉分子，防止直链分子的长短差异过大而不利于形成抗性淀粉；普鲁兰酶是一种能够专一性切开支链淀粉分支点中的α-1,6糖苷键的最常用的脱支酶，它通过水解支链淀粉分子的α-1,6糖苷键，使得淀粉分子被降解成短直链淀粉分子片段，这样的分子片段更有利于缔合形成抗性淀粉。湿热处理过程能够加快淀粉分子运动，使不同淀粉之间的直链淀粉通过氢键相互缔合，从而有利于形成抗性淀粉。本发明根据这三种方法的优点和特性，采用了α-淀粉酶和普鲁兰酶双酶处理以及湿热处理相结合的方法，从而提高抗性淀粉的得率和抗消化能力。
与此同时，由于单酶法（α-淀粉酶改性淀粉、普鲁兰酶改性淀粉）制得的抗消化淀粉其抗消化率明显低于其他三种抗消化淀粉，故在后期的结构表征实验中不再进行分析。
产品优势说明
1、不同抗消化淀粉电镜扫描分析对比（见附图1—4）
由附图1—4可以看出：经热处理后的淀粉颗粒呈现不规则、无统一形态，表面轮廓粗糙，且结构比较疏松；而经双酶处理后，淀粉颗粒呈现粗糙不规则的表面结构，结合较前者相对紧密，但是颗粒表面却出现了裂痕或凹坑，并且可以观察到有很多堆叠密度较高的小碎片生成，有类似蜂巢状的结构出现。而不同于湿热改性和双酶改性淀粉颗粒粗糙松散的表面结构，双改性淀粉的颗粒较大且结构紧凑，使它具有更强的抗酶解性能。
2、不同抗消化淀粉的X-衍射分析对比（见附图5）
从附图5中可以看出：大米原淀粉在衍射角为15°、17°、18°和23°处有强吸收峰，是典型的A型结晶结构；湿热法抗消化淀粉则没有很明显的衍射峰，其分子链呈现无序的结构状态，没有有序的结晶结构；双酶法抗消化淀粉样品的衍射角为12°、14°和19°，为V型结构结构；而双改性淀粉的衍射角为12°、14°、17°、20°和23°，较双酶法抗消化淀粉又新增加了结晶结构，为B和V型混合结晶结构。这一结果表明这种结构对α-淀粉酶有更大的抗消化性能。
3、不同淀粉的DSC差热分析
表2：各样品吸热峰特征温度
| 名称 | T0（℃） | TP（℃） | TC（℃） |
| 籼米原淀粉 | 120.11 | 158.85 | 212.21 |
| 湿热改性淀粉 | 178.54 | 180.13 | 220.46 |
| 双酶改性淀粉 | 176.32 | 177.27 | 184.58 |
| 双改性淀粉 | 189.02 | 207.76 | 234.44 |
籼米原淀粉、湿热法抗消化淀粉、双酶法抗消化淀粉、双改性抗消化淀粉的吸热峰特征温度如表2所示。和原淀粉相比，抗消化淀粉的起始糊化温度、峰值温度、终止温度均有显著的增加，其中双改抗消化淀粉糊化温度最高，这说明双改抗消化淀粉中有序结构最多，其分子间作用力维持下的双螺旋结构最稳定，具有良好的热稳定性。
实施例2：
一种籼米强抗消化淀粉，其制备方法包括下述步骤：
（1）在400kg籼米淀粉中加入700L纯净水，配制成质量百分比浓度为36.4%的淀粉水溶液，在pH6.0/80℃/20min条件下搅拌进行糊化；
（2）将糊化后的淀粉用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液调节pH至4.5，冷却至常温，加入酶活为4000u/g的α-淀粉酶400g进行反应，控制反应条件为80℃/40min，得第一反应物；
（3）第一反应物用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液调节pH至4.0，加入酶活为2000u/mL的普鲁兰酶800mL，在46℃下摇晃温育12h，温育结束后冷却至室温，得第二反应物；
（4）将第二反应物在密封、4℃条件下回生12h；回生结束后置于容器中进行100℃沸水浴1.5h，冷却至室温后用95%食用酒精洗涤、离心、去上清液，再用蒸馏水洗涤、离心、去上清液；离心条件为15min、10℃、8000r/min；
（5）将洗涤、离心后的产品在60℃条件下干燥26h后研磨，过200目筛，得籼米强抗消化淀粉181kg，抗消化淀粉得率为45.2%。
Claims (3)
1.一种籼米强抗消化淀粉的制备方法，包括下述步骤：
（1）在籼米淀粉中加入纯净水，配制成质量百分比浓度为35—40%的淀粉水溶液，在pH6.0/80℃/20min条件下搅拌进行糊化；
（2）将糊化后的淀粉用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液调节pH至4.5—5.5，冷却至常温，加入酶活为4000u/g的α-淀粉酶4u/g进行反应，控制反应条件为80℃/40min，得第一反应物；
（3）第一反应物用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液调节pH至4.0—5.0，加入酶活为2000u/mL的普鲁兰酶4u/g，在46℃下摇晃温育12—16h，温育结束后冷却至室温，得第二反应物；
（4）将第二反应物在密封、4℃条件下回生12—16h；回生结束后置于容器中进行100℃沸水浴1.5-2h，冷却至室温后用95%食用酒精洗涤、离心、去上清液，再用蒸馏水洗涤、离心、去上清液；
所述离心条件为15min、10℃、8000r/min；
所述干燥为60℃条件下干燥24—26h；
（5）将洗涤、离心后的产品干燥后研磨，得籼米强抗消化淀粉。
2.根据权利要求1所述的一种籼米强抗消化淀粉的制备方法，其特征在于：所述产品研磨后过200目筛。
3.根据权利要求1或2所述的一种籼米强抗消化淀粉的制备方法制得的籼米强抗消化淀粉。
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