CN109096548B - 一种利用藻蓝蛋白及其水解物制备回生抗性淀粉的方法 - Google Patents

一种利用藻蓝蛋白及其水解物制备回生抗性淀粉的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用藻蓝蛋白或其水解物制备回生抗性淀粉的方法。本发明是将制备回生抗性淀粉的原料溶于水中得到浓度为15％的淀粉乳，按照淀粉量的0.5‑5％(干重)添加藻蓝蛋白或其蛋白酶水解物，将混合完蛋白或水解物的淀粉乳液于85‑95℃糊化20‑40min，之后进行高压处理得到淀粉糊，所述高压处理的温度为110‑120℃，高压处理的时间为20‑40min；将淀粉糊冷却后于0‑4℃，老化24‑72h得到回生抗性淀粉。蛋白中的精氨酸可以和淀粉的醛基形成氢键，稳定淀粉分子游动，进而利用蛋白中的疏水氨基酸将淀粉凝胶中的水分驱离，促进淀粉分子链相互靠近形成氢键，促进回生淀粉的形成，本发明具有使用方法简单、成本低、提高回生率高的特点。

Description

一种利用藻蓝蛋白及其水解物制备回生抗性淀粉的方法
技术领域
本发明涉及淀粉深加工领域，更具体的说，是一种利用藻蓝蛋白及其水解物制备回生抗性淀粉的方法。
背景技术
抗性淀粉具有预防、缓解和治疗便秘、控制糖尿病、促进类脂和胆固醇的代谢、促进矿物质吸收、增强疾病抵抗力等生理功能。1996年欧洲抗消化淀粉协会将抗性淀粉(RS)的概念进行了界定与规范，即不被健康人体小肠吸收的淀粉及其水解物的总称，回生抗性淀粉是指糊化后又冷却老化的淀粉，其本质是直链和支链淀粉各自或相互之间形成了结晶，该结晶在正常人体内不能被小肠完全消化，到大肠内可部分被微生物利用产生丁酸等有益物质促进人体免疫细胞的产生。
目前促进淀粉回生的方法主要采用物理方法如高压湿热、超高压挤压等，化学方法有普鲁兰酶水解法、添加醇溶蛋白等。高压湿热已在所有回生淀粉制备过程应用，成为制备回生淀粉的必备工艺。超高压设备投资太大，生产应用受限，工艺控制不好可能会减少淀粉回生率。普鲁兰酶水解法存在成本昂贵、安全性问题而难以在实践中推广。醇溶蛋白由于水溶性较差，在生产中应用会增加乙醇成本，并且回生淀粉中会残留少量乙醇，使产品的安全性降低。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种利用藻蓝蛋白及其水解物制备回生抗性淀粉的方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种利用藻蓝蛋白及其水解物制备回生抗性淀粉的方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)将制备回生抗性淀粉的原料溶于水中得到浓度为15％的淀粉乳，按照淀粉量的0.5-5％(干重)添加藻蓝蛋白或其蛋白酶水解物，将混合完蛋白或水解物的淀粉乳液于85-95℃糊化20-40min，之后进行高压处理得到淀粉糊，所述高压处理的温度为110-120℃，高压处理的时间为20-40min；将淀粉糊冷却后于0-4℃，老化24-72h得到回生抗性淀粉。
(2)按照步骤(1)所述的一种利用藻蓝蛋白及其水解物提高淀粉回生率的方法，其特征在于，所述藻蓝蛋白采用下述方法制备：取400g螺旋藻粉溶于4000mL的去离子水中，浸泡4h，于-20℃-4℃之间反复冻融4次，每次融化开之后进行脉冲超声波辅助破碎，功率400w超声6s间隔15s，超声次数60次。而后于转速118,00(×g)，4℃下冷冻离心30min，弃沉淀取上清液。上清液经旋转蒸发仪在60℃，转速为118(×g)下浓缩至原体积的五分之一，然后取出于-20℃冷冻干燥至恒重。
(3)按照步骤(1)所述的一种利用藻蓝蛋白及其水解物提高淀粉回生率的方法，其特征在于，所述藻蓝蛋白水解物采用下述方法制备：将冷冻干燥后的藻蓝蛋白用蛋白酶(Trypsin)进行酶解处理，操作温度为40-45℃，pH 3.0-8.0，酶与底物比1:10，反应时间60min。在酶解的过程中，要不断搅拌加入HCl或NaOH，保证蛋白酶在其最适pH值范围内。而后于转速118,00(×g)，4℃下冷冻离心30min，弃沉淀取上清液。上清液经旋转蒸发仪在60℃，转速为118(×g)下浓缩至原体积的五分之一，然后取出于-20℃冷冻干燥至恒重。
制备藻蓝蛋白水解物所用酶为碱性蛋白酶、酸性蛋白酶和中性蛋白酶中的任一种。
制备回生抗性淀粉的原料为甘薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、大麦淀粉、豆类淀粉中的任一种。
本发明具有下述技术效果：
1、本发明的制备回生抗性淀粉的方法利用藻蓝蛋白及其水解物中的精氨酸可以和淀粉的醛基形成氢键，稳定淀粉分子游动，进而利用蛋白中的疏水氨基酸将淀粉凝胶中的水分驱离，促进淀粉分子链相互靠近形成氢键，生成回生淀粉。含有藻蓝蛋白及其水解物的回生淀粉除具有通便、减肥、控制血糖等功效外，会同时具有抗癌、抗氧化、抗过敏等功效。
2、本发明的制备回生抗性淀粉的方法中，所用藻蓝蛋白及其水解物为粗品，不需要纯化，这样大大节约了成本，同时不降低促进淀粉回生的效果。藻蓝蛋白及其水解物的高水溶性有利于淀粉的分散，会极大缩短淀粉糊化时间，提高糊化效果，其所含疏水基团能快速驱离淀粉分子周围水分，大大提高淀粉的回生率，使链长更长的淀粉也能参与回生的淀粉得形成，制备出更耐肠道淀粉酶水解的回生淀粉。
藻蓝蛋白水溶性好，本身具有多种免疫功能，海藻产量高、来源广，其促进淀粉回生的机理与醇溶蛋白相似，都是蛋白中的精氨酸可以和淀粉的醛基形成氢键，稳定淀粉分子游动，进而利用蛋白中的疏水氨基酸将淀粉凝胶中的水分驱离，促进淀粉分子链相互靠近形成氢键，生成回生淀粉。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
取400g螺旋藻粉溶于4000mL的去离子水中，浸泡4h，于-20℃-4℃之间反复冻融4次，每次融化开之后进行脉冲超声波辅助破碎，功率400w超声6s间隔15s，超声次数60次。而后于转速118,00(×g)，4℃下冷冻离心30min，弃沉淀取上清液。上清液经旋转蒸发仪在60℃，转速为118(×g)下浓缩至原体积的五分之一，然后取出于-20℃冷冻干燥至恒重，得到藻蓝蛋白粗品31.6g。
将30.0g冷冻干燥后的藻蓝蛋白用中性蛋白酶进行酶解处理，操作温度为45℃，pH7.0，酶与底物比1:10，反应时间60min。在酶解的过程中，要不断搅拌加入HCl或NaOH，保证蛋白酶在其最适pH值范围内。而后于转速118,00(×g)，4℃下冷冻离心30min，弃沉淀取上清液。上清液经旋转蒸发仪在60℃，转速为118(×g)下浓缩至原体积的五分之一，然后取出于-20℃冷冻干燥至恒重，得到藻蓝蛋白水解物15.2g。
将100g甘薯淀粉溶于水中得到浓度为15％(w/v)的淀粉乳，按照淀粉量的0.5％(干重)添加藻蓝蛋白0.5g，将混合完蛋白的淀粉乳液于85℃糊化20min，之后进行高压处理得到淀粉糊，所述高压处理的温度为110℃，高压处理的时间为20min；将淀粉糊冷却后于4℃，老化72h得到回生抗性淀粉。采用酶解称重法测定甘薯淀粉回生率为42％，工艺条件相同的条件下未添加藻蓝蛋白的甘薯淀粉回生率为14％。
将100g甘薯淀粉溶于水中得到浓度为15％(w/v)的淀粉乳，按照淀粉量的0.5％(干重)添加藻蓝蛋白水解物0.5g，将混合完蛋白的淀粉乳液于85℃糊化20min，之后进行高压处理得到淀粉糊，所述高压处理的温度为110℃，高压处理的时间为20min；将淀粉糊冷却后于4℃，老化72h得到回生抗性淀粉。采用酶解称重法测定甘薯淀粉回生率为46％，工艺条件相同的条件下未添加藻蓝蛋白水解物的甘薯淀粉回生率为14％。
实施例2
取400g螺旋藻粉溶于4000mL的去离子水中，浸泡4h，于-20℃-4℃之间反复冻融4次，每次融化开之后进行脉冲超声波辅助破碎，功率400w超声6s间隔15s，超声次数60次。而后于转速118,00(×g)，4℃下冷冻离心30min，弃沉淀取上清液。上清液经旋转蒸发仪在60℃，转速为118(×g)下浓缩至原体积的五分之一，然后取出于-20℃冷冻干燥至恒重，得到藻蓝蛋白粗品32.5g。
将30.0g冷冻干燥后的藻蓝蛋白用碱性蛋白酶进行酶解处理，操作温度为45℃，pH8.0，酶与底物比1:10，反应时间60min。在酶解的过程中，要不断搅拌加入HCl或NaOH，保证蛋白酶在其最适pH值范围内。而后于转速118,00(×g)，4℃下冷冻离心30min，弃沉淀取上清液。上清液经旋转蒸发仪在60℃，转速为118(×g)下浓缩至原体积的五分之一，然后取出于-20℃冷冻干燥至恒重，得到藻蓝蛋白水解物17.6g。
将100g玉米淀粉溶于水中得到浓度为15％(w/v)的淀粉乳，按照淀粉量的5％(干重)添加藻蓝蛋白5g，将混合完蛋白的淀粉乳液于95℃糊化40min，之后进行高压处理得到淀粉糊，所述高压处理的温度为120℃，高压处理的时间为40min；将淀粉糊冷却后于0℃，老化24h得到回生抗性淀粉。采用酶解称重法测定玉米淀粉回生率为48％，工艺条件相同的条件下未添加藻蓝蛋白的玉米淀粉回生率为16％。
将100g玉米淀粉溶于水中得到浓度为15％(w/v)的淀粉乳，按照淀粉量的3％(干重)添加藻蓝蛋白水解物3g，将混合完蛋白的淀粉乳液于95℃糊化40min，之后进行高压处理得到淀粉糊，所述高压处理的温度为120℃，高压处理的时间为40min；将淀粉糊冷却后于0℃，老化24h得到回生抗性淀粉。采用酶解称重法测定玉米淀粉回生率为52％，工艺条件相同的条件下未添加藻蓝蛋白水解物的玉米淀粉回生率为16％。
实施例3
取400g螺旋藻粉溶于4000mL的去离子水中，浸泡4h，于-20℃-4℃之间反复冻融4次，每次融化开之后进行脉冲超声波辅助破碎，功率400w超声6s间隔15s，超声次数60次。而后于转速118,00(×g)，4℃下冷冻离心30min，弃沉淀取上清液。上清液经旋转蒸发仪在60℃，转速为118(×g)下浓缩至原体积的五分之一，然后取出于-20℃冷冻干燥至恒重，得到藻蓝蛋白粗品26.9g。
将30.0g冷冻干燥后的藻蓝蛋白用碱性蛋白酶进行酶解处理，操作温度为45℃，pH8.0，酶与底物比1:10，反应时间60min。在酶解的过程中，要不断搅拌加入HCl或NaOH，保证蛋白酶在其最适pH值范围内。而后于转速118,00(×g)，4℃下冷冻离心30min，弃沉淀取上清液。上清液经旋转蒸发仪在60℃，转速为118(×g)下浓缩至原体积的五分之一，然后取出于-20℃冷冻干燥至恒重，得到藻蓝蛋白水解物15.4g。
将100g马铃薯淀粉溶于水中得到浓度为15％(w/v)的淀粉乳，按照淀粉量的4％(干重)添加藻蓝蛋白4g，将混合完蛋白的淀粉乳液于90℃糊化30min，之后进行高压处理得到淀粉糊，所述高压处理的温度为110℃，高压处理的时间为30min；将淀粉糊冷却后于0℃，老化48h得到回生抗性淀粉。采用酶解称重法测定马铃薯淀粉回生率为39％，工艺条件相同的条件下未添加藻蓝蛋白的玉米淀粉回生率为9％。
将100g马铃薯淀粉溶于水中得到浓度为15％(w/v)的淀粉乳，按照淀粉量的3％(干重)添加藻蓝蛋白水解物3g，将混合完蛋白的淀粉乳液于90℃糊化30min，之后进行高压处理得到淀粉糊，所述高压处理的温度为110℃，高压处理的时间为30min；将淀粉糊冷却后于0℃，老化48h得到回生抗性淀粉。采用酶解称重法测定马铃薯淀粉回生率为35％，工艺条件相同的条件下未添加藻蓝蛋白水解物的马铃薯淀粉回生率为9％。

Claims (3)

1.一种利用藻蓝蛋白及其水解物制备回生抗性淀粉的方法，其特征在于，包括下述步骤：
将制备回生抗性淀粉的原料溶于水中得到浓度为15%的淀粉乳，按照淀粉干重量的0.5-5%添加藻蓝蛋白或其蛋白酶水解物，将混合完藻蓝蛋白或其蛋白酶水解物的淀粉乳液于85-95 ℃糊化20-40 min，之后进行高压处理得到淀粉糊，所述高压处理的温度为110-120 ℃，高压处理的时间为20-40 min；将淀粉糊冷却后于0-4℃，老化24-72h得到回生抗性淀粉；
所述藻蓝蛋白采用下述方法制备：取40 g螺旋藻粉溶于400 mL的去离子水中，浸泡4h，于-20℃-4℃之间反复冻融4次，每次融化开之后进行脉冲超声波辅助破碎，功率400 w超声6 s间隔15 s，超声次数60次；而后于转速118,00 （×g），4℃下冷冻离心30 min，弃沉淀取上清液；上清液经旋转蒸发仪在60℃，转速为118（×g）下浓缩至原体积的五分之一，然后取出于-20℃冷冻干燥至恒重；
所述藻蓝蛋白水解物采用下述方法制备：将冷冻干燥后的藻蓝蛋白用蛋白酶进行酶解处理，操作温度为40-45℃，pH 3.0-8.0，酶与底物比1:10，反应时间60 min；在酶解的过程中，要不断搅拌加入HCl或NaOH，保证蛋白酶在上述pH值范围内；而后于转速118,00 （×g），4℃下冷冻离心30 min，弃沉淀取上清液；上清液经旋转蒸发仪在60℃，转速为118（×g）下浓缩至原体积的五分之一，然后取出于-20℃冷冻干燥至恒重。
2.根据权利要求1所述的一种利用藻蓝蛋白及其水解物制备回生抗性淀粉的方法，其特征在于，制备藻蓝蛋白水解物所用酶为碱性蛋白酶、酸性蛋白酶和中性蛋白酶中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种利用藻蓝蛋白及其水解物制备回生抗性淀粉的方法，其特征在于，制备回生抗性淀粉的原料为甘薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、大麦淀粉、豆类淀粉中的任一种。
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