CN108396041A - 一种提高淀粉液化产物透明度的方法 - Google Patents

一种提高淀粉液化产物透明度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高淀粉液化产物透明度的方法，属于生物改性淀粉领域。本发明通过添加来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶改变淀粉液化产物的分子结构，使其具有更小的支链及更高的分支度，达到提高其透明度、稳定性的目的。所述方法包括将淀粉液化产物按照一定浓度溶于水制备淀粉液化产物水溶液，加入淀粉分支酶于一定温度下反应一段时间，以提高淀粉液化产物在储存过程中的透明度，为提高淀粉液化产物的稳定性提供了一种新思路，有着巨大潜力及应用前景。

Description

一种提高淀粉液化产物透明度的方法
技术领域
本发明涉及一种提高淀粉液化产物透明度的方法，属于生物改性淀粉领域。
背景技术
淀粉液化是利用中温或耐高温α-淀粉酶对糊化的淀粉催化水解成较小的糊精和寡糖、单糖分子等，根据液化程度的不同，可得到不同DE值的淀粉液化产物，DE值在4-7时，淀粉液化产物具有滋味柔和、低甜度、低吸湿性等特点，可用作食品中的增稠剂、稳定剂、填充剂及载体等，极易被人体吸收，适宜用作病人及婴幼儿童食品的基础原料；DE值在9-12时，淀粉液化产物不易受潮，难以褐变，在食品中使用，能提高食品的触感，并产生较强黏性；DE值在15-17时，淀粉液化产物流动性强，溶解性好，有适宜的黏度，可应用于糖果、饮料、方便食品及罐头食品中，提高溶解性能，降低甜度，改善产品风味，提高产品品质。但是淀粉液化产物在储存过程中会逐渐浑浊，这是因为其中分支程度低的大分子物质重新缔合形成回生，导致淀粉液化产物透明度降低，稳定性变差，影响添加淀粉液化产物产品的外观、口感、色泽等品质，限制了淀粉液化产物的应用领域，因此研究淀粉液化产物的透明度具有重要意义。目前对于提高淀粉液化产物的透明度，主要采用化学法或生物酶法改性两种手段。化学法改性是通过在淀粉液化产物葡萄糖的羟基上引入分支，使得淀粉液化产物分支间的空间位阻增大，分子不易聚合凝沉，透明度因而增加。与化学法相比，生物酶法改性条件更为温和，也更为安全。但目前报道中生物酶法改性淀粉液化产物所能达到的效果仍有很大进步空间。
淀粉分支酶(Branching enzyme；BE；EC 2.4.1.18)是一类糖基转移酶，它能催化直链或支链分子中α-1,4-糖苷键的断裂，产生具有非还原末端的短链，通过转糖苷作用将切割下的短链以α-1,6-糖苷键的形式作用于受体链上，因此，可在原主链上形成新的α-1,6-分支点。淀粉分支酶是生物酶法改性淀粉领域中的重要酶类，其对淀粉领域的改性与应用研究尚属于起步阶段，但已展现出巨大的市场潜力。
发明内容
为了解决上述问题，本发明针对DE值为20以下的淀粉液化产物，采用淀粉分支酶进行修饰，经酶法改性后的淀粉液化产物分支度增加，形成高支化分子结构，从而增强了淀粉液化产物的稳定性。本发明采用淀粉分支酶对不同DE值的淀粉液化产物进行修饰，效果显著，于4℃中储存30d后透明度仍可达到99.0％以上。
本发明提供一种提高淀粉液化产物透明度的方法，所述方法是通过添加淀粉分支酶修饰淀粉液化产物，所述淀粉分支酶的来源为Rhodothermus obamensis。
在本发明的一种实施方式中，所述方法具体为：将淀粉液化产物按照一定浓度溶于水制备淀粉液化产物水溶液，加入淀粉分支酶于一定温度下反应一段时间，煮沸灭酶。
在本发明的一种实施方式中，所述淀粉液化产物水溶液的浓度为1-40％(w/v)。
在本发明的一种实施方式中，所述淀粉液化产物的DE值为20以下。
在本发明的一种实施方式中，所述淀粉为普通玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、大米淀粉、小麦淀粉。
在本发明的一种实施方式中，所述淀粉液化产物水溶液的pH为5.5-7.5。
在本发明的一种实施方式中，所述淀粉分支酶的添加量为以干基计30-500U/g淀粉液化产物。
在本发明的一种实施方式中，所述反应温度为50-70℃。
在本发明的一种实施方式中，所述反应时间为4-24h。
在本发明的一种实施方式中，将DE4的淀粉液化产物溶于水中制备5％(w/v)的淀粉液化产物水溶液，调节pH至6.5，加入以干基计30U/g的淀粉分支酶，60℃下处理8h，煮沸灭酶，储存于4℃中，每隔一段时间采用分光光度计于620nm下测定其透明度。
在本发明的一种实施方式中，将DE7的淀粉液化产物溶于水中制备5％(w/v)的淀粉液化产物水溶液，调节pH至7.5，加入以干基计100U/g的淀粉分支酶，50℃下处理12h，煮沸灭酶，储存于4℃中，每隔一段时间采用分光光度计于620nm下测定其透明度。
在本发明的一种实施方式中，将DE11的淀粉液化产物溶于水中制备20％(w/v)的淀粉液化产物水溶液，调节pH至7.0，加入以干基计200U/g的淀粉分支酶，55℃下处理24h，煮沸灭酶，储存于4℃中，每隔一段时间采用分光光度计于620nm下测定其透明度。
在本发明的一种实施方式中，将DE15的淀粉液化产物溶于水中制备35％(w/v)的淀粉液化产物水溶液，调节pH至7.0，分别加入以干基计500U/g的淀粉分支酶，65℃下处理24h，煮沸灭酶，储存于4℃中，每隔一段时间采用分光光度计于620nm下测定其透明度。
本发明的第二个目的是提供所述方法制备得到的淀粉液化产物。
本发明的第三个目的是提供所述方法在食品、化工、医药领域的应用。
有益效果：对于低DE值的淀粉液化产物，由于其中分支程度低的大分子物质容易重新缔合形成回生，导致淀粉液化产物透明度降低，稳定性变差，影响使用淀粉液化产物产品的外观、口感、色泽等品质，本发明采用淀粉分支酶修饰DE值20以下的淀粉液化产物，水解其中α-1,4-糖苷键，生成α-1,6-糖苷键，将其细长型的分子结构转变成矮胖型的分子结构，形成更加紧密的分支结构，对于DE值20以下的淀粉液化产物，本发明所述方法可显著提高其在4℃储存过程中的透明度。
附图说明
图1为来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶改性4h对5％(w/v)的DE4的淀粉液化产物透明度的影响，以水的透明度为100％。
图2为来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶改性8h对5％(w/v)的DE4的淀粉液化产物透明度的影响，以水的透明度为100％。
图3为来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶对5％(w/v)的DE7的淀粉液化产物透明度的影响，以水的透明度为100％。
图4为来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶对10％(w/v)的DE7的淀粉液化产物透明度的影响，以水的透明度为100％。
图5为来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶对20％(w/v)的DE11的淀粉液化产物透明度的影响，以水的透明度为100％。
图6为来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶对30％(w/v)的DE11的淀粉液化产物透明度的影响，以水的透明度为100％。
图7为来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶对35％(w/v)的DE15的淀粉液化产物透明度的影响，以水的透明度为100％。
图8为来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶对40％(w/v)的DE15的淀粉液化产物透明度的影响，以水的透明度为100％。
图9为来源于Geobacillus thermoglucosidans的淀粉分支酶对30％(w/v)的DE4的淀粉液化产物透明度的影响，以水的透明度为100％。
图10为来源于Geobacillus thermoglucosidans的淀粉分支酶对30％(w/v)的DE7的淀粉液化产物透明度的影响，以水的透明度为100％。
图11为来源于Geobacillus thermoglucosidans的淀粉分支酶对30％(w/v)的DE11的淀粉液化产物透明度的影响，以水的透明度为100％。
图12为来源于Geobacillus thermoglucosidans的淀粉分支酶对30％(w/v)的DE15的淀粉液化产物透明度的影响，以水的透明度为100％。
具体实施方式
透明度通过采用分光光度计于620nm下测定的透光率表示。
实施例1：
将DE4的淀粉液化产物溶于水中制备5％(w/v)的淀粉液化产物水溶液，调节pH至6.5，加入以干基计30U/g的来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶，60℃下处理4h，煮沸灭酶，储存于4℃中，每隔一段时间测定其透明度。透明度测定结果如图1所示，对照表示相同浓度的未改性的淀粉液化产物。
从反应结果显示，淀粉分支酶改性可以提高DE4的淀粉液化产物的透明度。未经改性的浓度为5％(w/v)的DE4淀粉液化产物在4℃中储存12d即完全浑浊，改性4h的淀粉液化产物在4℃中储存30d时，透明度可达到50.0％。
实施例2：
将DE4的淀粉液化产物溶于水中制备5％(w/v)的淀粉液化产物水溶液，调节pH至6.5，加入以干基计30U/g的来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶，60℃下处理8h，煮沸灭酶，储存于4℃中，每隔一段时间测定其透明度。透明度测定结果如图2所示，对照表示相同浓度的未改性的淀粉液化产物。
从反应结果显示，淀粉分支酶改性可以明显提高DE4的淀粉液化产物的透明度。未经改性的浓度为5％(w/v)的DE4淀粉液化产物在4℃中储存12d即完全浑浊，改性8h的淀粉液化产物在4℃中储存30d时，透明度可达到91.0％，改性效果优于改性4h。
实施例3：
将DE7的淀粉液化产物溶于水中制备5％(w/v)的淀粉液化产物水溶液，调节pH至7.5，加入以干基计100U/g的来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶，50℃下处理12h，煮沸灭酶，储存于4℃中，每隔一段时间测定其透明度。透明度测定结果如图3所示，对照表示相同浓度的未改性的淀粉液化产物。
从反应结果显示，淀粉分支酶改性可以明显提高DE7的淀粉液化产物的透明度。未经改性的浓度为5％(w/v)的DE7淀粉液化产物在4℃中储存20d即完全浑浊，改性后的淀粉液化产物在4℃中储存30d时，透明度仍可达到93.2％。
实施例4：
将DE7的淀粉液化产物溶于水中制备10％(w/v)的淀粉液化产物水溶液，调节pH至6.0，加入以干基计200U/g的来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶，65℃下处理12h，煮沸灭酶，储存于4℃中，每隔一段时间测定其透明度。透明度测定结果如图4所示，对照表示相同浓度的未改性的淀粉液化产物。
从反应结果显示，淀粉分支酶改性可以明显提高DE7的淀粉液化产物的透明度。未经改性的浓度为10％(w/v)的DE7淀粉液化产物在4℃中储存7d即完全浑浊，改性后的淀粉液化产物在4℃中储存30d时，透明度仍可达到90.8％。
实施例5：
将DE11的淀粉液化产物溶于水中制备20％(w/v)的淀粉液化产物水溶液，调节pH至7.0，加入以干基计200U/g的来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶，55℃下处理24h，煮沸灭酶，储存于4℃中，每隔一段时间测定其透明度。透明度测定结果如图5所示，对照表示相同浓度的未改性的淀粉液化产物。
从反应结果显示，淀粉分支酶改性可以明显提高DE11的淀粉液化产物的透明度。未经改性的浓度为20％(w/v)的DE11淀粉液化产物在4℃中储存10d即完全浑浊，改性后的淀粉液化产物在4℃中储存30d时，透明度可达到99.1％％。
实施例6：
将DE11的淀粉液化产物溶于水中制备30％(w/v)的淀粉液化产物水溶液，调节pH至5.5，加入以干基计300U/g的来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶，70℃下处理24h，煮沸灭酶，储存于4℃中，每隔一段时间测定其透明度。透明度测定结果如图6所示，对照表示相同浓度的未改性的淀粉液化产物。
从反应结果显示，淀粉分支酶改性可以明显提高DE11的淀粉液化产物的透明度。未经改性的浓度为30％(w/v)的DE11淀粉液化产物在4℃中储存5d即完全浑浊，改性后的淀粉液化产物在4℃中储存30d时，透明度可达到99.0％。
实施例7：
将DE15的淀粉液化产物溶于水中制备35％(w/v)的淀粉液化产物水溶液，调节pH至7.0，加入以干基计500U/g的来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶，65℃下处理24h，煮沸灭酶，储存于4℃中，每隔一段时间测定其透明度。透明度测定结果如图7所示，对照表示相同浓度的未改性的淀粉液化产物。
从反应结果显示，淀粉分支酶改性可以明显提高DE15的淀粉液化产物的透明度。未经改性的浓度为35％(w/v)的DE15淀粉液化产物在4℃中储存8d即完全浑浊，改性后的淀粉液化产物在4℃中储存30d时，透明度可达到99.3％。
实施例8：
将DE15的淀粉液化产物溶于水中制备40％(w/v)的淀粉液化产物水溶液，调节pH至7.0，加入以干基计500U/g的来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶，65℃下处理24h，煮沸灭酶，储存于4℃中，每隔一段时间测定其透明度。透明度测定结果如图8所示，对照表示相同浓度的未改性的淀粉液化产物。
从反应结果显示，淀粉分支酶改性可以提高DE15淀粉液化产物的透明度。未经改性的浓度为40％(w/v)的DE15淀粉液化产物在4℃中储存4d即完全浑浊，改性后的淀粉液化产物在4℃中储存30d时，透明度为83.0％，说明当淀粉液化产物浓度为40％时，淀粉分支酶对其改性效果降低，因此淀粉液化产物的浓度应不大于35％。
对照例1：
将DE4的淀粉液化产物溶于水中制备30％(w/v)的淀粉液化产物水溶液，调节pH至6.5，加入以干基计0.12U/g的来源于Geobacillus thermoglucosidans的淀粉分支酶，45℃下处理4h，煮沸灭酶，储存于4℃中，每隔一段时间测定其透明度。透明度测定结果如图9所示，对照表示相同浓度的未改性的淀粉液化产物。
从反应结果显示，来源于Geobacillus thermoglucosidans的淀粉分支酶对DE4的淀粉液化产物的改性效果较差。未经改性的DE4的淀粉液化产物在4℃中储存16h完全浑浊，改性后的淀粉液化产物仅将完全浑浊的时间由16h延长至18h，效果较差。
对照例2：
将DE7的淀粉液化产物溶于水中制备30％(w/v)的淀粉液化产物水溶液，调节pH至6.5，加入以干基计0.12U/g的来源于Geobacillus thermoglucosidans的淀粉分支酶，45℃下处理4h，煮沸灭酶，储存于4℃中，每隔一段时间测定其透明度。透明度测定结果如图10所示，对照表示相同浓度的未改性的淀粉液化产物。
从反应结果显示，来源于Geobacillus thermoglucosidans的淀粉分支酶对DE7的淀粉液化产物的改性效果较差。未经改性的DE7的淀粉液化产物在4℃中储存26h完全浑浊，改性后的淀粉液化产物仅将完全浑浊的时间由26h延长至32h，效果较差。
对照例3：
将DE11的淀粉液化产物溶于水中制备30％(w/v)的淀粉液化产物水溶液，调节pH至6.5，加入以干基计0.12U/g的来源于Geobacillus thermoglucosidans的淀粉分支酶，45℃下处理4h，煮沸灭酶，储存于4℃中，每隔一段时间测定其透明度。透明度测定结果如图11所示，对照表示相同浓度的未改性的淀粉液化产物。
从反应结果显示，来源于Geobacillus thermoglucosidans的淀粉分支酶对DE11的淀粉液化产物的改性效果较差。未经改性的DE11的淀粉液化产物在4℃中储存5d完全浑浊，改性后的淀粉液化产物仅将完全浑浊的时间由5d延长至7d，而采用本发明中来源于Rhodothermus obamensis的淀粉分支酶进行改性时，改性后的淀粉液化产物在4℃中储存30d时，透明度仍可达99.0％。
对照例4：
将DE15的淀粉液化产物溶于水中制备30％(w/v)的淀粉液化产物水溶液，调节pH至6.5，加入以干基计0.12U/g的来源于Geobacillus thermoglucosidans的淀粉分支酶，45℃下处理4h，煮沸灭酶，储存于4℃中，每隔一段时间测定其透明度。透明度测定结果如图12所示，对照表示相同浓度的未改性的淀粉液化产物。
从反应结果显示，来源于Geobacillus thermoglucosidans的淀粉分支酶对DE15的淀粉液化产物的改性效果较差。未经改性的DE15的淀粉液化产物在4℃中储存10d完全浑浊，改性后的淀粉液化产物仅将完全浑浊的时间由10d延长至14d，效果较差。
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 (10)

1.一种提高淀粉液化产物透明度的方法，其特征在于，所述方法是通过添加淀粉分支酶修饰淀粉液化产物，所述淀粉分支酶的来源为Rhodothermus obamensis。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体为：将淀粉液化产物按照一定浓度溶于水制备淀粉液化产物水溶液，加入淀粉分支酶于一定温度下反应一段时间，煮沸灭酶。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述淀粉液化产物水溶液的浓度为1-40％(w/v)。
4.根据权利要求2～3任一所述的方法，其特征在于，所述淀粉液化产物的DE值为20以下。
5.根据权利要求2～4任一所述的方法，其特征在于，所述淀粉为普通玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、大米淀粉或小麦淀粉。
6.根据权利要求2～5任一所述的方法，其特征在于，所述淀粉液化产物水溶液的pH为5.5-7.5。
7.根据权利要求2～6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30-500U/g淀粉液化产物。
8.根据权利要求2～7所述的方法，其特征在于，所述反应温度为50-70℃；反应时间为4-24h。
9.权利要求1～8任一所述的方法制备得到的淀粉液化产物。
10.权利要求1～8任一所述的方法在食品、化工、医药领域的应用。
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