CN106591396B - 一种提高淀粉中慢消化淀粉含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高淀粉中慢消化淀粉含量的方法，属于生物改性淀粉领域。本发明本发明利用淀粉分支酶将细长型的淀粉分子转变成矮胖型的结构更加紧密的分支结构，从而减缓了淀粉消化的速率。更重要的是，通过对反应温度进行控制，采取两阶段温度控制策略，尤其是先低温后高温的处理策略，达到增强淀粉分支酶改性效果的目的，进一步提高改性淀粉中慢消化淀粉的含量，降低淀粉消化速率，为生物改性制备慢消化淀粉的提供思路。

Description

一种提高淀粉中慢消化淀粉含量的方法
技术领域
本发明涉及一种提高淀粉中慢消化淀粉含量的方法，属于生物改性淀粉领域。
背景技术
淀粉是绿色植物果实、种子、块茎、块根的主要成分，是地球上最丰富的贮藏性多糖。作为人类和大多数动物的主要能量来源，常用于食品、医药、化工等工业领域中。随着人们生活水平的提高，消费者倾向于选择摄入后能够维持饱腹感、减少饥饿感，持续而缓慢提供能量的食品。因此，研究兼顾营养与功能的食品显得尤为重要。慢消化淀粉及抗性淀粉被人体摄入后可以缓慢吸收、持续释放能量，避免了血糖的剧烈波动，对非胰岛素依赖型糖尿病和心血管疾病具有辅助治疗作用，不仅顺应了当今食品发展的趋势，还满足了消费者的健康需求，对合理利用碳水化合物，预防胰岛素抵抗相关的代谢综合症发生有着重要意义。
原淀粉在加工过程中，发生糊化、老化等一系列变化，淀粉的抗消化性能急剧减弱，使其难以满足现代消费者的要求。目前可以利用物理、化学或生物方法改变淀粉的分子结构，从而改善淀粉的天然特性，使其满足健康饮食的需要。生物酶法主要是通过改变淀粉本身的结构进而达到改善淀粉消化性能的目的。
淀粉分支酶(Branching enzyme；BE；EC 2.4.1.18)是一种属于糖苷水解酶13的糖基转移酶，是合成糖原及支链淀粉的关键酶。它首先将底物分子上α-1,4糖苷键水解，切下直链葡聚糖片段，继而通过转糖基作用将所切下片段转移至余下底物分子上，形成α-1,6糖苷键。
发明内容
为了提高慢消化淀粉含量，本发明提供了一种提高慢消化淀粉含量的生物改性方法，通过淀粉分支酶使淀粉分子结构发生改变，具有更小的支链及更高的支化程度，达到减缓淀粉消化的目的。更重要的是，通过对反应温度进行控制，采取两阶段温度控制策略，达到增强淀粉分支酶改性效果的目的，进一步提高改性淀粉中慢消化淀粉的含量，降低淀粉消化速率，为生物改性制备慢消化淀粉的提供思路。
本发明的提高慢消化淀粉含量的生物改性方法，主要包括以下步骤：将淀粉溶于水中得到淀粉乳，糊化后加入淀粉分支酶，45～70℃处理10h，停止反应后，干燥得到改性淀粉。
在本发明的一种实施方式中，所述淀粉可以是普通玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉等。
在本发明的一种实施方式中，所述淀粉乳浓度为5％。
在本发明的一种实施方式中，调节淀粉乳的pH至7.0～8.0。
在本发明的一种实施方式中，淀粉分支酶的添加量为以干基计100～600U/g淀粉。
在本发明的一种实施方式中，加入淀粉分支酶的样品于恒温50℃下处理10h。
在本发明的一种实施方式中，所述方法是先将加入淀粉分支酶的样品于55～60℃下处理2～3h后再于50℃处理7～8h，或者是先于50℃～55℃下处理7～8h后再于60℃～65℃处理2～3h。
在本发明的一种实施方式中，样品于55～60℃下处理3h后，对反应体系进行变温处理，于50℃处理7h。
在本发明的一种实施方式中，样品于50℃～55℃下处理7～8h后，于60℃～65℃处理2～3h。
在本发明的一种实施方式中，将淀粉溶于水中得到5％淀粉乳，沸水糊化后加入100U/g淀粉分支酶，50℃下处理10h后，停止反应干燥得到改性淀粉。
在本发明的一种实施方式中，将淀粉溶于水中得到5％淀粉乳，沸水糊化后加入100U/g淀粉分支酶，50℃下处理7h后，60～65℃处理3h，终止反应，干燥得到改性淀粉。
在本发明的一种实施方式中，所述方法具体是：制备5％淀粉乳，沸水糊化后加入100U/g淀粉分支酶，50℃下处理8h后，65℃处理2h，终止反应，干燥得到改性淀粉。
在本发明的一种实施方式中，淀粉分支酶来源为热葡糖苷酶地芽孢杆菌(Geobacillus thermoglucosidans，GenBank:AID62090.1)。
本发明的有益效果：
本发明利用淀粉分支酶将细长型的淀粉分子转变成矮胖型的结构更加紧密的分支结构，从而减缓了淀粉消化的速率。通过对反应温度进行控制，采取先低温后高温的两阶段处理，达到增强淀粉分支酶改性效果的目的，进一步提高改性淀粉中慢消化生淀粉的含量，降低淀粉消化速率，为生物改性制备慢消化淀粉的提供思路。
具体实施方式
实施例1：淀粉分支酶恒温改性对改性淀粉中慢消化淀粉含量的影响
将玉米淀粉溶于水中制得5％淀粉乳，沸水糊化后加入100U/g淀粉分支酶，50℃处理6h，沸水浴终止反应，冷冻干燥得到改性淀粉。改性淀粉消化性测定结果如表1所示。其中，对照组表示未改性前玉米淀粉糊的消化性能。
从反应结果显示，淀粉分支酶改性可以改善玉米淀粉的消化性能。淀粉分支酶处理6h后，改性淀粉中快消化淀粉含量显著降低，慢消化淀粉及抗性淀粉含量显著增加。相比对照，淀粉分支酶改性后快消化淀粉含量降低8.6％，慢消化淀粉含量增加33.1％，抗性淀粉含量增加15.0％。
实施例2：淀粉分支酶恒温改性对改性淀粉中慢消化淀粉含量的影响
将玉米淀粉溶于水中制得5％淀粉乳，沸水糊化后加入100U/g淀粉分支酶，50℃处理10h，沸水浴终止反应，冷冻干燥得到改性淀粉。改性淀粉消化性测定结果如表1所示。
从反应结果显示，淀粉分支酶改性可以改善玉米淀粉的消化性能。淀粉分支酶处理10h后，改性淀粉中快消化淀粉含量显著降低，慢消化淀粉及抗性淀粉含量显著增加。相比对照，淀粉分支酶改性后快消化淀粉含量降低9.7％，慢消化淀粉含量增加36.7％，抗性淀粉含量增加17.5％。说明淀粉分支酶改性可改善产物的慢消化性能，改性生成高度分支的结构增加了淀粉的空间位阻，延缓了酶的消化水解。但当前慢消化淀粉水平不足以满足食品工业需求，仍有进一步提升空间。
实施例3：两阶段温度控制中先高温后低温对改性淀粉中慢消化淀粉含量的影响
将玉米淀粉溶于水中制得5％淀粉乳，沸水糊化后加入100U/g淀粉分支酶，55℃下处理3h后，50℃处理7h，沸水浴终止反应，冷冻干燥得到改性淀粉。改性淀粉消化性测定结果如表1所示。
从反应结果显示，采用55℃/50℃的先高温后低温的策略对玉米淀粉进行改性，制得的改性淀粉中慢消化淀粉含量达21.8％，相比对照提高56.8％，相比实施例2(恒温改性产物)进一步提高14.7％；快消化淀粉含量对照提高15.7％，相比实施例2(恒温改性产物)进一步提高6.6％。
实施例4：两阶段温度控制中先高温后低温对改性淀粉中慢消化淀粉含量的影响
将玉米淀粉溶于水中制得5％淀粉乳，沸水糊化后加入100U/g淀粉分支酶，60℃下处理3h后，50℃处理7h，沸水浴终止反应，冷冻干燥得到改性淀粉。改性淀粉消化性测定结果如表1所示。
从反应结果显示，采用60℃/50℃的先高温后低温的策略对玉米淀粉进行改性，制得的改性淀粉中慢消化淀粉含量达23.6％，相比实施例2(恒温改性产物)进一步提高24.2％；快消化淀粉含量相比实施例2(恒温改性产物)进一步降低10.3％。实施例3及实施例4说明相比恒温改性，先高温后低温的改性策略能进一步提高改性淀粉中慢消化淀粉含量，减缓产物消化速率。相比原有恒温改性手段，有更高的应用前景。
实施例5：两阶段温度控制中先低温后高温对改性淀粉中慢消化淀粉含量的影响
将玉米淀粉溶于水中制得5％淀粉乳，沸水糊化后加入100U/g淀粉分支酶，50℃下处理7h后，60℃处理3h，沸水浴终止反应，冷冻干燥得到改性淀粉。改性淀粉消化性测定结果如表1所示。
从反应结果显示，采用50℃/60℃的先低温后高温的策略对玉米淀粉进行改性，制得的改性淀粉中快消化淀粉含量达59.7％，相比实施例2(恒温改性产物)进一步降低10.8％；慢消化淀粉含量达23.9％，相比实施例2(恒温改性产物)进一步增加25.8％；抗性淀粉相比实施例2(恒温改性产物)进一步增加16.3％。
实施例6：两阶段温度控制中先低温后高温对改性淀粉中慢消化淀粉含量的影响
将玉米淀粉溶于水中制得5％淀粉乳，沸水糊化后加入100U/g淀粉分支酶，50℃下处理7h后，65℃处理3h，沸水浴终止反应，冷冻干燥得到改性淀粉。改性淀粉消化性测定结果如表1所示。
从反应结果显示，采用50℃/65℃的先低温后高温的策略对玉米淀粉进行改性，制得的改性淀粉中快消化淀粉含量达57.9％，相比实施例2(恒温改性产物)进一步降低13.4％；慢消化淀粉含量达24.0％，相比实施例2(恒温改性产物)进一步增加26.3％；抗性淀粉相比实施例2(恒温改性产物)进一步增加28.4％。
实施例7：两阶段温度控制中先低温后高温对改性淀粉中慢消化淀粉含量的影响
将玉米淀粉溶于水中制得5％淀粉乳，沸水糊化后加入100U/g淀粉分支酶，50℃下处理8h后，65℃处理2h，沸水浴终止反应，冷冻干燥得到改性淀粉。改性淀粉消化性测定结果如表1所示。
表1各改性样品的消化性能
从反应结果显示，采用50℃/65℃的先低温后高温的策略对玉米淀粉进行改性，制得的改性淀粉中快消化淀粉含量达55.8％，相比实施例2(恒温改性产物)进一步降低16.6％；慢消化淀粉含量达25.5％，相比实施例2(恒温改性产物)进一步增加34.2％；抗性淀粉相比实施例2(恒温改性产物)进一步增加32.6％。实施例5、实施例6及实施例7说明相比恒温改性，先低温后高温的改性策略能显著提高改性淀粉中慢消化淀粉含量，且相比先高温后低温的两阶段策略效果更显著，是一种有效提高淀粉分支酶改性产物中慢消化淀粉含量的策略。
上述结果表明，采用淀粉分支酶对淀粉进行改性处理，有利于提高淀粉中慢消化淀粉的含量，改善淀粉糊化后的消化性能。更重要的是，两阶段温度改性策略可以有效提高淀粉分支酶的改性效果，显著提高产品中慢消化淀粉含量。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种提高淀粉中慢消化淀粉含量的方法，其特征在于，所述方法主要包括以下步骤：将淀粉溶于水中得到淀粉乳，糊化后加入淀粉分支酶，45～70℃处理10h，停止反应后，干燥得到改性淀粉；所述方法是先将加入淀粉分支酶的样品于55～60℃下处理2～3h后再于50℃处理7～8h，或者是先于50℃～55℃下处理7～8h后再于60℃～65℃处理2～3h。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述淀粉分支酶的添加量为以干基计100～600 U/g淀粉。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述淀粉为普通玉米淀粉、马铃薯淀粉或者木薯淀粉。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述淀粉乳浓度为5％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调节淀粉乳的pH至7.0～8.0。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述淀粉分支酶来源为热葡糖苷酶地芽孢杆菌(Geobacillus thermoglucosidans)。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，加入淀粉分支酶的样品于50℃～55℃下处理7～8h后，于60℃～65℃处理2～3h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法是将淀粉溶于水中得到5％淀粉乳，沸水糊化后加入100 U/g淀粉分支酶，50℃下处理7h后，60～65℃处理3h，终止反应，干燥得到改性淀粉。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法是制备5％淀粉乳，沸水糊化后加入100 U/g淀粉分支酶，50℃下处理8h后，65℃处理2h，终止反应，干燥得到改性淀粉。
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