CN105815760A - 一种具有抗消化功能的莲子淀粉-脂质复合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有抗消化功能的莲子淀粉‑脂质复合物的制备方法，属于改性淀粉加工领域，主要步骤包括：莲子淀粉的提取，离心干燥，超高压‑酶法改性，脂质预处理，微波复合，超高压处理，低温冷却结晶，醇洗离心，冷冻干燥，粉碎包装，抗消化性能测定。本发明应用超高压‑酶法改性技术处理莲子淀粉，增加直链淀粉和多孔淀粉的含量，更易于与脂质复合；采用微波法结合超高压处理使酶法处理后的淀粉与脂质充分复合，并使用低温冷却结晶技术进一步促进V型淀粉‑脂质复合物的形成，该复合物具有较强的抗消化性。本发明产品相比于传统化学方法制得的淀粉‑脂质复合物安全性更高，复合指数高，具有较好的抗消化性，将该复合物添加到食品中可以在提供饱腹感的同时降低血糖，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于改性淀粉加工技术领域，具体涉及到一种具有抗消化功能的莲子淀粉-脂质复合物的制备方法。
背景技术
近年来，随着人们生活水平的不断提高，人们对营养和健康的重视程度也日益增加。由于不良的饮食习惯引起慢性疾病如糖尿病、肥胖、高血压和冠心病等胰岛素抵抗相关的代谢综合症比例不断上升，严重影响了人们的健康，民众对营养饮食的要求越来越高。英国科学家Englyst等根据体外模拟消化特性和淀粉的生物可利用性，将淀粉分为易消化淀粉（RDS）、慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）。其中，具有一定消化特性的食品（包括一定含量的SDS和RS）可持续缓慢释放出能量，维持餐后血糖稳定，提高机体对胰岛素的敏感性，促进肠道健康，对人类健康至关重要，日益成为食品科学和现代营养学领域的研究热点。已有研究表明，淀粉-脂质复合物的形成可以降低淀粉的消化性，这对于调节人体血糖平衡具有重要意义。
目前，淀粉-脂质复合物的加工方法主要包括了物理制备法、化学溶剂法和酶法等。例如发明专利“具有V型结晶结构的玉米淀粉-脂肪酸复合物的制备方法”（公开号CN104757369A），公开了一种以二甲基亚砜为溶剂制备玉米淀粉-脂质复合物的方法，该方法制备得到的玉米淀粉-脂质复合物含量可达57%，具有良好的抗消化特性，但该方法在生产过程中使用到了有毒的二甲亚砜，存在较大食品安全隐患。发明专利“一种莲子淀粉超高压改性方法”（公开号CN102585018A）公开了一种莲子淀粉的超高压改性方法，原料经配制、真空包装、超高压处理、干燥、粉碎过筛后得到成品。再如发明专利“一种淀粉脂肪酸复合物的制备方法”（公开号CN104961837A），公开了一种普鲁兰酶结合湿法加热处理制备玉米淀粉-脂质复合物的方法，该方法耗时较长，生产过程中需要多次灭酶、离心处理，过程繁琐，复合物的复合指数低，无法适应工业化连续生产的要求，且加工工艺与本专利有本质不同。因此，开发一种绿色环保，工艺简洁，复合指数高的直链淀粉-脂肪酸复合物的新型加工方法十分必要。
莲子淀粉作为一种高直链特异性淀粉，其直链淀粉含量超过40%，是制备淀粉-脂质复合物良好的原料。淀粉-脂质复合物具有较好的抗消化性，这对于维持人体血糖平衡具有重要意义。本发明采用超高压处理莲子淀粉可以使其在非热力的条件下进行物理改性，更易于酶法改性。普鲁兰酶作用于莲子淀粉使其发生脱支作用，并产生大量的微孔淀粉，使淀粉更容易结合脂质。使用微波处理提高淀粉和脂质分散性，这个过程促进了直链淀粉分子发生卷曲产生内部疏水的结构，与脂质发生络合作用，超高压及低温冷却结晶进一步促进了淀粉-脂质复合物的形成。该复合物具有较好的抗消化性。基于此，本发明综合运用超高压-酶法改性、微波复合、超高压处理技术及低温冷却结晶技术，以莲子淀粉、卵磷脂为原料，制备一种具有抗消化功能的淀粉-脂质复合物。
发明内容
为解决上述加工技术上的不足和存在的问题，本研究提供了一种综合运用超高压-酶法改性、微波复合、超高压处理技术及低温冷却结晶技术，制备具有抗消化功能的莲子淀粉-脂质复合物，该方法操作成本较低，加工周期短，适用性强，复合指数高，产品绿色、安全，环保。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种具有抗消化功能的莲子淀粉-脂质复合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）莲子淀粉的提取：采用水洗法从鲜莲中提取莲子淀粉；
（2）离心干燥：将步骤（2）处理后的淀粉离心脱水，置于50~55 ℃烘箱中干燥10~12 h，粉碎过80目筛；
（3）超高压-酶法改性：将淀粉和水配置成10~15wt%的淀粉乳，装入聚丙烯真空袋中用真空包装机封口，充分摇匀后置于超高压处理装置（250~300MPa）进行处理，保压时间为20~30min；将超高压处理得到的淀粉乳加入到pH为5~6的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液，再加入2~5 u/g的普鲁兰酶酶液，密封在恒温水浴摇床中反应3~5 h，采用4wt%NaOH将溶液pH调至中性以终止反应，经过3000~3500 rpm/min离心20 min~25 min，重复一次，弃去上清液，沉淀在50~55℃烘箱干燥，粉碎后过100目筛；
（4）脂质预处理：将脂质与35~45%（v/v）的乙醇溶液混合，配置成3~5wt%的脂质溶液，搅拌至颗粒分散均匀，使用超声波设备（200~300W）处理10~15min；
（5）微波复合：将步骤（4）得到的淀粉配置成质量分数为10~15wt%的淀粉糊，向淀粉糊中等体积加入步骤（4）的脂质，充分混匀后置于微波容器（600~800W）中处理5~10 min；
（6）超高压处理：将步骤（5）得到的脂质-淀粉乳液置于超高压处理装置（500~600MPa）进行处理，保压时间为20~30min；
（7）低温冷却结晶：将步骤（6）处理得到的莲子淀粉-脂质复合物放置在0~4℃条件下冷藏8~10h，促进V型晶体结构的生成；
（8）醇洗离心：在步骤（7）制备得到的莲子淀粉-脂质复合物中加入5倍体积的95%（v/v）乙醇溶液，以除去未复合的脂质，之后采用大容量低速离心机进行离心处理，转速4000~4200rpm/min，离心时间15~20min，收集沉淀，沉淀经蒸馏水清洗2~3次；
（9）冷冻干燥及粉碎包装：将步骤（8）清洗后得到的莲子淀粉-脂质复合物用托盘承装，置于-18℃下快速冷冻，待完全冻结后，放入-80℃~-85℃冷井中进行冷冻干燥14~16h，粉碎过80目筛后包装。
步骤（4）所述的脂质为卵磷脂。
步骤（1）具体为：新鲜莲子经去皮通芯后置于高速组织捣碎机中，加入水，捣碎后采用100目筛进行过滤；收集滤液后置于4℃条件下静置沉淀5~6h，将上清液弃去后采用蒸馏水清洗沉淀物，置于4℃条件下静置沉淀4~6h；弃去上清液后将下层沉淀物置于干燥箱中45℃~50℃烘干8~10h，粉碎、过80目筛，即得到莲子淀粉样品。
产品指数性能测定：
（1）复合指数测定：采用De Pilli等的方法进行莲子纳米直链淀粉-脂肪酸复合物复合指数的测定；
具体为：称取2 g碘化钾、1.3 g碘，溶于50 mL蒸馏水中，溶解2 h，定容至100 mL。称取5g均质后样品，加25 mL蒸馏水于离心管中，用漩涡混合器混合2 min，3 000g离心15 min，取500μL上清液，加入15 mL蒸馏水、2 mL碘溶液，在690 nm测吸光度，确定与碘的结合能力．根据下式计算直链淀粉-脂肪酸复合物的复合指数：
式中:CI为直链淀粉-脂肪酸复合物的复合指数；Areference为未添加脂肪酸的对照样的吸光度；Asample为直链淀粉-脂肪酸复合物的吸光度。
（2）抗消化性能测定：按照Englyst等提出的体外模拟酶水解法，测定淀粉-脂质复合物中抗消化淀粉（RS）和慢消化淀粉（SDS）的含量；具体为：称取200 mg复合物置于带旋转盖的离心管中，添加15 mL pH 5.2 的0.2 M醋酸钠缓冲液，混匀后加入10 mL猪胰α-淀粉酶（290 U/mL）和糖化酶（15 U/mL），置于37 ℃恒温水浴下振荡（转速为150 r/min）并准确计时。水解 20和120 min后取出0.5 mL 水解液并加入4 mL 无水乙醇灭酶，离心处理后的上清液采用葡萄糖氧化酶法在 510 nm 处比色测定产生的葡萄糖含量。抗性淀粉具体计算公式如下：
式中：G20—淀粉酶水解 20 min 后产生的葡萄糖含量(mg)；FG—酶水解处理前淀粉中游离葡萄糖含量(mg)；G120—淀粉酶水解120 min后产生的葡萄糖含量(mg)；TS—样品中总淀粉含量(mg)。
本发明的显著优点在于
（1）本发明采用莲子淀粉与脂质复合，由于莲子淀粉是一种直链淀粉含量高的特异性淀粉，形成淀粉-脂质复合物的几率更高；
（2）本发明采用卵磷脂作为原料，卵磷脂与淀粉复合，对淀粉起到了良好的保护性，降低了其消化性能；卵磷脂本身也具有较强的功能性，进一步提升了产品的营养价值；
（3）本发明采用超高压处理莲子淀粉可以使其在非热力的条件下进行物理改性，更易于酶法改性。普鲁兰酶作用于莲子淀粉使其发生脱支作用，并产生大量的微孔淀粉，使淀粉更容易结合脂质；
（4）本发明采用微波处理技术使莲子淀粉和卵磷脂发生复合作用，超高压处理及低温冷却结晶技术进一步促进了淀粉-脂质复合物的形成；
（5）本发明在制备莲子淀粉-脂质复合物的过程中使用了绿色环保的加工工艺，全部制备流程中未使用有毒化学试剂，且复合物的复合指数高，与其他化学方法合成的产品相比具有明显的优势。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
一种具有抗消化功能的莲子淀粉-脂质复合物的制备方法，具体为：
（1）莲子淀粉的提取：采用水洗法从鲜莲中提取莲子淀粉；
（2）离心干燥：将步骤（1）处理后的淀粉离心脱水，置于55 ℃烘箱中干燥10 h，粉碎过80目筛；
（3）超高压-酶法改性：将淀粉和水配置成12wt%的淀粉乳，装入聚丙烯真空袋中用真空包装机封口，充分摇匀后置于超高压处理装置（280MPa）进行处理，保压时间为20min；将超高压处理得到的淀粉乳加入到pH为5的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液，再加入3 u/g的普鲁兰酶酶液，密封在恒温水浴摇床中反应5 h，采用4wt%NaOH将溶液pH调至中性以终止反应，经过3000 rpm/min离心20 min，重复一次，弃去上清液，沉淀在50℃烘箱干燥，粉碎后过100目筛；
（4）脂质预处理：将脂质与37%（v/v）的乙醇溶液混合，配置为3wt%的脂质溶液，搅拌至颗粒分散均匀，使用超声波设备（200W）处理12min；
（5）微波复合：将步骤（4）得到的淀粉配置成质量分数为10wt%的淀粉糊，向淀粉糊中等体积加入步骤（4）的脂质，充分混匀后置于微波容器（600W）中处理5min；
（6）超高压处理：将步骤（5）得到的脂质-淀粉乳液置于超高压处理装置进行处理，压力550MPa，保压时间为20min；
（7）低温冷却结晶：将步骤（6）处理得到的莲子淀粉-脂质复合物放置在4℃条件下冷藏8 h，促进V型晶体结构的生成；
（8）醇洗离心：在步骤（7）制备得到的莲子淀粉-脂质复合物中加入5倍体积的95%（v/v）乙醇溶液，以除去未复合的脂质，之后采用大容量低速离心机进行离心处理，转速4000rpm/min，离心时间16 min，收集沉淀，沉淀经蒸馏水清洗3次；
（9）冷冻干燥及粉碎包装：将步骤（8）清洗后得到的莲子淀粉-脂质复合物用托盘承装，置于-18℃下快速冷冻，待完全冻结后，放入-80℃冷井中进行冷冻干燥14 h，粉碎过80目筛后包装。
产品性能指数测定：
（1）复合指数测定：采用De Pilli等的方法进行莲子纳米直链淀粉-脂肪酸复合物复合指数的测定，测得复合指数为50.5%；
（2）抗消化性能测定：按照Englyst 等提出的体外模拟酶水解法，测定淀粉-脂质复合物中抗消化淀粉（RS）和慢消化淀粉（SDS）的含量，测得RS含量为41.2%，SDS含量为22.5%。
实施例2
一种具有抗消化功能的莲子淀粉-脂质复合物的制备方法，具体为：
（1）莲子淀粉的提取：采用水洗法从鲜莲中提取莲子淀粉；
（2）离心干燥：将步骤（1）处理后的淀粉离心脱水，置于50 ℃烘箱中干燥12 h，粉碎过80目筛；
（3）超高压-酶法改性：将淀粉和水配置成10wt%的淀粉乳，装入聚丙烯真空袋中用真空包装机封口，充分摇匀后置于超高压处理装置（300MPa）进行处理，保压时间为30 min；将超高压处理得到的淀粉加入到pH为5.5的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液，再加入4 u/g的普鲁兰酶酶液，密封在恒温水浴摇床中反应5 h，采用4wt% NaOH将溶液pH调至中性以终止反应，经过3500 rpm/min离心22 min，重复一次，弃去上清液，沉淀在55℃烘箱干燥，粉碎后过100目筛；
（4）脂质预处理：将脂质与45%（v/v）的乙醇溶液混合，配置为5wt%的脂质溶液，搅拌至颗粒分散均匀，使用超声波设备（300 W）处理15 min；
（5）微波复合：将步骤（4）得到的淀粉配置成质量分数为10wt%的淀粉糊，向淀粉糊中等体积加入步骤（4）的脂质，充分混匀后置于微波容器（700 W）中处理8 min；
（6）超高压处理：将步骤（5）得到的脂质-淀粉乳液置于超高压处理装置进行处理，压力600MPa，保压时间为25min；
（7）低温冷却结晶：将步骤（6）处理得到的莲子淀粉-脂质复合物放置在2℃条件下冷藏10h，促进V型晶体结构的生成；
（8）醇洗离心：在步骤（7）制备得到的莲子淀粉-脂质复合物中加入5倍体积的95%（v/v）乙醇溶液，以除去未复合的脂质，之后采用大容量低速离心机进行离心处理，转速4200rpm/min，离心时间20 min，收集沉淀，沉淀经蒸馏水清洗3次；
（9）冷冻干燥及粉碎包装：将步骤（8）清洗后得到的莲子淀粉-脂质复合物用托盘承装，置于-18℃下快速冷冻，待完全冻结后，放入-85℃冷井中进行冷冻干燥16 h，粉碎过80目筛后包装；
产品性能指数测定：
（1）复合指数测定：采用De Pilli等的方法进行莲子纳米直链淀粉-脂肪酸复合物复合指数的测定，测得复合指数为54.1%；
（2）抗消化性能测定：按照Englyst 等提出的体外模拟酶水解法，测定淀粉–脂质复合物中抗消化淀粉（RS）和慢消化淀粉（SDS）的含量,测得RS含量为43.2%，SDS含量为25.3%。
对比例1
重复实施例1，不同之处在于是否使用步骤（2）的超高压处理莲子淀粉，两种方法制得莲子淀粉-脂质复合物抗性淀粉和慢消化淀粉的含量如表1所示，经超高压处理后，复合物的复合指数、抗性淀粉和慢消化淀粉含量显著增加。
表1 超高压处理对复合物的复合指数、抗性淀粉和慢消化淀粉含量的影响
对比例2
重复实施例1，不同之处在于制备复合物的过程中是否使用步骤（6）低温冷却结晶，莲子淀粉-脂质复合物中抗性淀粉和慢消化淀粉的含量如表2所示：
表2 低温冷却结晶对复合物的复合指数、抗性淀粉和慢消化淀粉含量的影响
由表2可知，低温冷却结晶过程增加了产品的抗性淀粉和慢消化淀粉的含量，提高了产品的应用性。
综上所述，采用本发明工艺制得莲子淀粉-脂质复合物具有较高的复合指数和抗消化性能，将其作为可调节血糖平衡的淀粉添加剂具有良好的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种具有抗消化功能的莲子淀粉-脂质复合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）莲子淀粉的提取：采用水洗法从鲜莲中提取莲子淀粉；
（2）离心干燥：将步骤（1）处理后的淀粉离心脱水，置于50~55 ℃烘箱中干燥10~12 h，粉碎过80目筛；
（3）超高压-酶法改性：将步骤（2）得到的莲子淀粉和水配置成10~15wt%的淀粉乳，装入聚丙烯真空袋中用真空包装机封口，充分摇匀后置于超高压处理装置中，在250~300MPa保压20~30min；将超高压处理后的淀粉乳使用普鲁兰酶进行改性；
（4）脂质预处理：将脂质与35~45%（v/v）的乙醇溶液混合，配置成3~5wt%的脂质溶液，搅拌至颗粒分散均匀，使用超声波设备在200~300W处理10~15min；
（5）微波复合：将步骤（3）得到的淀粉配置成质量分数为10~15wt%的淀粉糊，向淀粉糊中等体积加入步骤（4）的脂质溶液，充分混匀后置于微波容器中，在600~800W中处理5~10min；
（6）超高压处理：将步骤（5）得到的脂质-淀粉乳液置于超高压处理装置中，在500~600MPa保压20~30min，得到莲子淀粉-脂质复合物；
（7）低温冷却结晶：将步骤（6）处理得到的莲子淀粉-脂质复合物放置在0~4℃条件下冷藏8~10h，促进V型晶体结构的生成；
（8）醇洗离心；
（9）冷冻干燥及粉碎包装。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的脂质为卵磷脂。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）具体为：新鲜莲子经去皮通芯后置于高速组织捣碎机中，加入水，捣碎后采用100目筛进行过滤；收集滤液后置于4℃条件下静置沉淀5~6h，将上清液弃去后采用蒸馏水清洗沉淀物，置于4℃条件下静置沉淀4~6h；弃去上清液后将下层沉淀物置于干燥箱中45℃~50℃烘干8~10h，粉碎、过80目筛，即得到莲子淀粉样品。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的采用普鲁兰酶进行改性具体为：将淀粉乳加入到pH为5~6的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液，再加入2~5 u/g的普鲁兰酶酶液，密封在恒温水浴摇床中反应3~5 h，采用4wt%NaOH，将溶液pH调至中性以终止反应，经过3000~3500 rpm/min离心20~25 min，重复一次，弃去上清液，沉淀在50~55℃烘箱干燥，粉碎过100目筛。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（8）具体为：在步骤（7）处理后的莲子淀粉-脂质复合物中加入5倍体积的95%（v/v）乙醇溶液，以除去未复合的脂质，之后采用大容量低速离心机进行离心处理，转速4000~4200rpm/min，离心时间15~20min，收集沉淀，沉淀经蒸馏水清洗2~3次。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（9）具体为：将步骤（8）处理后的莲子淀粉-脂质复合物用托盘承装，置于-18℃下快速冷冻，待完全冻结后，放入-80~85℃冷井中进行冷冻干燥14~16h，粉碎过80目筛后包装。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的具有抗消化功能的莲子淀粉-脂质复合物。
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