CN110292166B - 一种基于扫频超声波技术制备抗消化淀粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于扫频超声波技术制备抗消化淀粉的方法，属于变性淀粉开发技术领域。本发明基于淀粉颗粒糊化后双螺旋打开，在扫频超声波的作用下，淀粉分子舒展利于与脂质相互作用形成对酶有抗性的V‑型复合物，进而通过短时变温处理进一步形成对酶有抗性的结晶复合物；将此结晶复合物以交联剂交联，再次提高抗消化淀粉的含量。与单频超声波处理相比，扫频超声波处理可解决淀粉分子量分布不均及结构复杂所导致的共振效率低的缺点，从而改变淀粉分子在水溶液中的构象并提高淀粉分子与脂质的络合效率；在此基础上，通过对交联反应的控制及目标络合物的选择两方面进一步提高抗消化淀粉的含量。本发明制备抗消化淀粉的含量多、时间短、效率高。
Description
技术领域
一种基于扫频超声波技术制备抗消化淀粉的方法，涉及到淀粉-脂质络合、低温短时结晶后交联和多频超声波处理技术，属于变性淀粉开发技术领域。
背景技术
淀粉作为植物贮存能量的媒介，以第一大营养素-碳水化合物的形式提供给人和动物能量以及构成机体的基本元素。然而，随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，过量淀粉制品的摄入会造成糖的蓄积并导致肥胖，进而会引发高血压、高血脂和高血糖的三高症状以及各种心脑血管疾病。抗消化淀粉(RS)是指健康人群小肠中不被吸收的淀粉及其水解产物，可见糊化后的淀粉若不被消化或缓慢消化亦即通过物理或化学手段提高淀粉对酶的抗性，便不会导致糖在人体内的蓄积过程。可见，制备抗消化淀粉后回添或直接食用可有效解决上述问题。
抗消化淀粉的种类很多，与常见的RS1-RS4四类抗消化淀粉相比，由淀粉分子和脂质复合后形成的V型复合物表现出优良的抗消化特性，其制备方法主要有挤压蒸煮法、蒸汽喷射蒸煮法、水/二甲基亚砜法和氢氧化钾/盐酸处理法。这些方法各有优劣，主要存在制备所得抗消化淀粉含量低和耐热性差的问题。导致抗消化淀粉含量低的原因主要在于淀粉分子分布范围广、结构复杂，对客体的络合程度较低；另外，淀粉与脂质络合后的松散结构是导致产品热稳定性差的原因。
基于以上制备抗消化淀粉过程中及最终产品存在的问题，本发明首先采用多频超声波促进淀粉与脂质的复合过程，进而以短时低温结晶的手段提高其热稳定性，再通过交联结晶淀粉脂-脂质进一步提高抗性淀粉的含量，解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速高效制备抗消化淀粉的方法，提高淀粉附加值。
本发明的技术方案为：一种基于扫频超声波技术制备抗消化淀粉的方法，以玉米淀粉为原料，糊化后分散于碱性醇水体系中，三偏磷酸钠(TPP)溶解加入上述体系后以多频扫频超声波处理，促使形成淀粉-TPP复合物并通过短时变温处理形成结晶；进而在上述体系中添加交联剂对结晶复合物进行交联，控制交联程度进一步提高抗消化淀粉的含量。具体工艺步骤为：
一种基于扫频超声波技术制备抗消化淀粉的方法，按照下述步骤进行：
(1)多扫频超声波辅助碱性醇水体系中V-型复合物的形成：
以去离子水配制5～15％(w/v)的玉米淀粉乳，以KOH调节pH＝8～10，沸水浴中搅拌糊化30min后于40～70℃条件下保温备用；
将1～5％(w/v)的TPP溶解于40～60％(v/v)的乙醇-水溶液，以KOH调节体系pH＝8～10后与上述糊化后的淀粉溶液混合，控制淀粉的含量为2～6％(w/v)，控制温度为40～70℃；
将上述混合液进行双频扫频超声波处理，双频扫频超声处理时固定上下板间距为10cm，扫频周期300s，超声5s，间歇5s，上下振板的功率均为600W，超声功率密度为80～120W/L；双频频率组合为：33kHz/68kHz、33kHz/40kHz、33kHz/28kHz、40kHz/28kHz，优选33kHz/28kHz频率组合，处理时间30～60min，温度控制为40～70℃。
(2)短时变温处理形成结晶复合物：
将步骤(1)中所得的淀粉-TPP复合物冷却至4℃，以盐酸调节体系pH＝5～7保存10h进行结晶；
(3)结晶复合物交联：
将步骤(2)中所得结晶淀粉-TPP复合物升温至45℃，以KOH调节体系pH＝9～11，分别添加基于淀粉质量的TPP 0.1～0.5％(w/w)和硫化钠1～3％(w/w)于上述体系中，搅拌(100rpm)反应1～3h。反应完成后以盐酸调节体系为中性，离心得沉淀以去离子水洗涤三次后再以90％(v/v)乙醇洗涤一次，50℃条件下烘干即为抗消化淀粉。
制得的抗消化淀粉含量在80％以上，在90～110℃的食品处理过程中抗消化淀粉残留量达到90％以上，具有良好的耐热加工特性。
本发明的有益效果：
(1)多频扫频超声波处理淀粉分子与脂质混合物，更能激发与淀粉分子固有频率相匹配的共振频率从而提高淀粉-脂质的络合率；
(2)低温短时结晶可进一步提高抗消化淀粉的含量及其热稳定性；
(3)交联处理结晶淀粉-脂质复合物可进一步提高抗消化淀粉的含量及热稳定性。
具体实施方式
实施例1
以去离子水配制5％(w/v)的玉米淀粉乳，以KOH调节体系pH＝8，沸水浴中搅拌糊化30min后于40℃条件下保温备用；
将1％(w/v)的TPP溶解于60％(v/v)的乙醇-水溶液，以KOH调节体系pH＝8后与上述糊化后的淀粉溶液混合，控制淀粉的含量为6％(w/v)，温度为40℃，进行双频扫频超声波处理。双频扫频超声处理时固定上下板间距为10cm，扫频周期300s，超声5s，间歇5s，超声功率密度为80W/L；双频频率组合采用33kHz/28kHz处理时间30min，体系以40℃的循环水控制为40℃。处理完毕后将混合液冷却至4℃，以盐酸调节体系pH＝5保温10h促使淀粉-TPP结晶。
结晶完成后将体系升温至45℃，以KOH调节体系pH＝9，分别添加基于淀粉质量的三偏磷酸钠0.1％(w/w)和硫化钠1％(w/w)于上述体系中，100rpm搅拌反应1h。反应完成后以盐酸调节体系pH＝7，离心得沉淀以去离子水洗涤三次后再以90％(v/v)乙醇洗涤一次，50℃条件下烘干即为抗消化淀粉。
采用Englyst方法对所得样品的抗消化淀粉含量进行测定，其含量为82％，90℃处理后抗消化淀粉残留量达到91％。
实施例2
以去离子水配制15％(w/v)的玉米淀粉乳，以KOH调节体系pH＝10，沸水浴中搅拌糊化30min后于70℃条件下保温备用；
将5％(w/v)的TPP溶解于60％(v/v)的乙醇-水溶液，以KOH调节体系pH＝10后与上述糊化后的淀粉溶液混合，控制淀粉的含量为2％(w/v)，温度为70℃，进行双频扫频超声波处理，双频扫频超声处理时固定上下板间距为10cm，扫频周期300s，超声5s，间歇5s，超声功率密度为120W/L；双频频率组合采用33kHz/28kHz处理30min，体系以70℃的循环水控制为70℃。处理完毕后将混合液冷却至4℃，以盐酸调节体系pH＝7保温10h促使淀粉-TPP结晶。
结晶完成后将此体系升温至45℃，以KOH调节体系pH＝11，分别添加基于淀粉质量的三偏磷酸钠0.5％(w/w)和硫化钠3％(w/w)于上述体系中，100rpm搅拌反应3h。反应完成后以盐酸调节体系pH＝7，离心得沉淀以去离子水洗涤三次后再以90％(v/v)乙醇洗涤一次，50℃条件下烘干即为抗消化淀粉。
采用Englyst方法对所得样品的抗消化淀粉含量进行测定，其含量为89％，90℃处理后抗消化淀粉残留量达到94％。
Claims (3)
1.一种基于扫频超声波技术制备抗消化淀粉的方法，其特征在于，按照下述步骤进行：
(1)多频扫频超声波辅助碱性醇水体系中V-型复合物的形成：
以去离子水配制5～15％(w/v)的玉米淀粉乳，以KOH调节pH＝8～10，沸水浴中搅拌糊化30min后于40～70℃条件下保温备用；
将1～5％(w/v)的三偏磷酸钠(TPP)溶解于40～60％(v/v)的乙醇-水溶液，以KOH调节体系pH＝8～10后与上述糊化后的淀粉溶液混合，控制淀粉的含量为2～6％(w/v)，温度为40～70℃；
将上述混合液进行双频扫频超声波处理，双频扫频超声处理时固定上下板间距为10cm，扫频周期300s，超声5s，间歇5s，上下振板功率均为600W，超声功率密度为80～120W/L；双频频率组合为：33kHz/68kHz、33kHz/40kHz、33kHz/28kHz、40kHz/28kHz，处理时间30～60min，温度控制为40～70℃；
(2)短时变温处理形成结晶复合物：
将步骤(1)中所得的淀粉-TPP复合物冷却至4℃，以盐酸调节体系pH＝5～7保存10h进行结晶；
(3)结晶复合物交联：
将步骤(2)中所得结晶淀粉-TPP复合物升温至45℃，以KOH调节体系pH＝9～11，添加基于淀粉质量的TPP 0.1～0.5％(w/w)和硫化钠1～3％(w/w)于上述体系中，以100rpm的速率搅拌反应1～3h；反应完成后以盐酸调节体系为中性，离心得沉淀以去离子水洗涤三次后再以90％(v/v)乙醇洗涤一次，50℃条件下烘干即为抗消化淀粉。
2.根据权利要求1所述的一种基于扫频超声波技术制备抗消化淀粉的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，双频频率组合为：33kHz/28kHz频率组合。
3.根据权利要求1所述的一种基于扫频超声波技术制备抗消化淀粉的方法，采用Englyst方法对所得样品抗消化淀粉含量进行测定，其含量在80％以上，且在90～110℃的食品处理过程中抗消化淀粉残留量达到90％以上。
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2019
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