CN108300750B - 一种高分支糊精产品的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高分支糊精产品的制备方法，属于淀粉深加工转化高值利用领域。主要步骤为：将淀粉乳加热糊化解簇后，采用α‑淀粉酶限制水解，再糖原分支酶处理，经过醇沉、干燥得到高分支糊精产品。本发明预先利用α‑淀粉酶内切解簇淀粉，结合放线菌目高温单胞菌属Thermomonospora curvata重组异源表达的糖原分支酶的生物催化转化技术协同作用于淀粉，将长直链淀粉底物转化成高分支结构的新型糊精产品。本发明显著缩短高分支糊精产品的制备时间，大幅提高了产物得率，具有分支高、溶解性好等优点。

Description

一种高分支糊精产品的制备方法
技术领域
本发明涉及淀粉深加工转化高值利用领域，尤其是涉及一种高分支糊精产品的制备方法。
背景技术
糖原分支酶(EC 2.4.1.18)是唯一能够在淀粉链上引入α-1,6糖苷键的酶。其原理是切断线性的α-1,4糖苷键并通过转糖苷作用以α-1,6键转接到受体链上形成新分支，最终形成高支化的产物。据报道，高分支产物可在食品中作为天然增稠剂、面包膨松剂和老化抑制剂，功能活性成分的包埋载体；在医药领域作为生物膜材料，此外，其还具有增强纸张韧性，改性胶粘剂等众多应用。
由于直链淀粉和支链淀粉在淀粉团粒中紧密有序层层排布，单一的糖原分支酶难以高效解簇淀粉链，故存在接枝率低、作用时间长、产物得率低等缺点。而α-淀粉酶是一种内切型淀粉酶可以从淀粉内部随机水解淀粉链段，可以有效打开淀粉链。因此，通过采用DE值指标控制α-淀粉酶对淀粉的解簇程度，从而提高后续的高支化转糖基效率，以解决单一酶法的制备时间长、产物得率低、接枝率低的问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种高分支糊精产品的制备方法。本发明显著缩短制备工艺时间，产物得率高，制备的产品具有分支度高、溶解性佳等优点。
本发明的技术方案如下：
一种高分支糊精产品的制备方法，包括浓度1wt％-5wt％淀粉乳的配制、糊化、双酶法处理、醇沉、干燥、粉碎、过筛；采用α-淀粉酶限制水解、糖原分支酶高支化处理淀粉；具体步骤如下：
(1)α-淀粉酶限制水解：将1wt％-5wt％淀粉乳糊化后保温至40-60℃，按照每g干基淀粉50-150U的比例添加α-淀粉酶，酶解5-20min，沸水浴5-10min以停止反应，得到低DE值的预解簇淀粉乳。
(2)糖原分支酶高支化处理：将预解簇淀粉乳60℃保温，调节pH至8.5，按照每g干基淀粉添加1500-9000U的比例添加糖原分支酶，进行一定时间的转糖基反应，沸水浴5-10min以停止反应。
将步骤(2)得到的产物灭酶，然后加入五倍体积的无水乙醇，4℃下静置20min，10000g离心10min，弃上清液。将醇沉后的样品置于45℃烘箱干燥，粉碎过120目筛，得到高分支糊精。
优选的，所述淀粉为高直链玉米淀粉或高直链高粱淀粉。所述糖原分支酶基因序列来源为放线菌目高温单胞菌属Thermomonospora curvata，NCBI登陆序列：YP_003301175.1。
所述低DE值的预解簇淀粉乳，其DE值为10％-20％，重均分子量数量级在105-106。
所述进行转糖基反应的时间为4-6h。
采用阴离子色谱测定高分支糊精链段分布；采用1H核磁共振测定高分支糊精的α-1,6糖苷键比例；采用高效排阻色谱联合多角度激光检测器和示差检测器测定高分支糊精分子量。本发明所得到的高分支糊精链段向DP≤30的方向移动，α-1,6糖苷键比例为10％-15％，分支度为12％-18％，重均分子量数量级在107，得率85％以上，与未解簇而直接糖原分支酶作用的产物相比得率有显著的提高。
本发明有益的技术效果在于：
本发明与现有技术相比，解决了单一糖原分支酶转化率低、作用时间长和产品得率低的问题。利用α-淀粉酶限制水解得到低DE值的预解簇淀粉乳，打开了淀粉链原先紧密有致的排列，为糖原分支酶提供了更多可能的底物同时也减小了糖原分支酶的作用位点与底物结合的空间位阻，增加了酶反应几率，产物得率、分支度也随之提高。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行具体描述。实施例中所用的α-淀粉酶为市售，糖原分支酶采用201410579597.X公开的糖原分支酶，其为放线菌目高温单胞菌属Thermomonospora curvata。
实施例1：
以高直链玉米淀粉为底物双酶法制备高分支糊精
将高直链玉米淀粉配制成1wt％的淀粉乳，沸水浴糊化后保温至60℃，添加50Uα-淀粉酶反应5min，沸水浴5min灭酶，得到DE值10.6％的预解簇淀粉乳，调节其pH至8.5，加入1500U糖原分支酶，反应4h，沸水浴5min以停止反应，然后加入五倍体积的无水乙醇沉淀高分支糊精，4℃下静置20min，10000g下离心10min，弃上清液；最后沉淀置于45℃烘箱干燥、粉碎过120目筛得到高分支糊精(DE 10.6％)。
以未解簇的原高直链玉米淀粉相同条件下直接糖原分支酶作用为对照。经α-淀粉酶解簇后，高分支糊精分支度为13.6％，比对照提高29.9％，分子量为3.9×107，与对照相比提高13.3％，产物得率为82.4％，比对照提高15.5％。
实施例2：
以高直链高粱淀粉为底物双酶法制备高分支糊精
将高直链高粱淀粉配制成1wt％的淀粉乳，沸水浴糊化后保温至60℃，添加50Uα-淀粉酶反应5min，沸水浴5min灭酶，得到DE值11.4％的预解簇淀粉乳，调节其pH至8.5，加入5500U糖原分支酶，反应4h，沸水浴5min以停止反应，然后加入五倍体积的无水乙醇沉淀高分支糊精，4℃下静置20min，10000g下离心10min，弃上清液，最后沉淀置于45℃烘箱干燥、粉碎过120目筛得到高分支糊精(DE 11.4％)。
以未解簇的原高直链高粱淀粉相同条件下直接糖原分支酶作用为对照。经α-淀粉酶解簇后，高分支糊精分支度为15.6％，比对照提高23.2％，分子量为3.5×107，与对照相比提高14.2％，产物得率为89.6％，比对照提高20.5％。
实施例3：
以不同DE值的预解簇淀粉乳双酶法制备高分支糊精
将高直链玉米淀粉配制成5wt％的淀粉乳，沸水浴糊化后保温至60℃，添加150Uα-淀粉酶反应5min，沸水浴5min灭酶，得到DE值13.2％的预解簇淀粉乳，调节其pH至8.5，加入9000U糖原分支酶，反应6h，沸水浴5min以停止反应，然后加入五倍体积的无水乙醇沉淀高分支糊精，4℃下静置20min，10000g下离心10min，弃上清液；最后沉淀置于45℃烘箱干燥、粉碎过120目筛得到高分支糊精(DE 13.2％)。
将高直链玉米淀粉配制成5wt％的淀粉乳，沸水浴糊化后保温至60℃，添加150Uα-淀粉酶反应20min，沸水浴5min灭酶，得到DE值19.5％的预解簇淀粉乳，调节其pH至8.5，加入9000U糖原分支酶，反应6h，沸水浴5min以停止反应，然后加入五倍体积的无水乙醇沉淀高分支糊精，4℃下静置20min，10000g下离心10min，弃上清液；最后沉淀置于45℃烘箱干燥、粉碎过120目筛得到高分支糊精(DE 19.5％)。
以未解簇的原高直链玉米淀粉相同条件下直接糖原分支酶作用为对照。经α-淀粉酶解簇后，高分支糊精(DE 13.2％)分支度为17.5％，比对照提高25.2％，分子量为3.7×107，与对照相比提高16.7％，产物得率为90.8％，比对照提高25.7％；高分支糊精(DE19.5％)分支度为14.5％，比对照提高28.1％，分子量为3.7×107，与对照相比提高17.7％，产物得率为86.2％，比对照提高22.2％。

Claims (4)

1.一种高分支糊精产品的制备方法，包括浓度1wt％-5wt％淀粉乳的配制、糊化、双酶法处理、醇沉、干燥、粉碎、过筛；其特征在于采用α-淀粉酶限制水解、糖原分支酶高支化处理淀粉，具体步骤如下：
(1)α-淀粉酶限制水解：将1wt％-5wt％淀粉乳糊化后保温至40-60℃，按照每g干基淀粉50-150U的比例添加α-淀粉酶，酶解5-20min，沸水浴5-10min以停止反应，得到低DE值的预解簇淀粉乳；
(2)糖原分支酶高支化处理：将预解簇淀粉乳60℃保温，调节pH至8.5，按照每g干基淀粉添加1500-9000U的比例添加糖原分支酶，进行转糖基反应，反应完毕后沸水浴5-10min以停止反应；然后加入五倍体积的无水乙醇沉淀高分支糊精，4℃下静置20min，10000g下离心10min，弃上清液；最后沉淀置于45℃烘箱干燥、粉碎过120目筛得到高分支糊精；
所述淀粉为高直链玉米淀粉或高直链高粱淀粉；
所述低DE值的预解簇淀粉乳，其DE值为10％-20％，重均分子量数量级在105-106；
所述糖原分支酶来源于放线菌目高温单胞菌属Thermomonospora curvata。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述进行转糖基反应的时间为4-6h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述得到的高分支糊精产品α-1,6糖苷键比例为10％-15％，分支度为12％-18％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述得到的高分支糊精产品得率85％以上。
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