CN112075561A - 一种功能性淀粉饮料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功能性淀粉饮料的制备方法，属于淀粉改性技术领域。本发明的方法利用来源于罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)1214,6‑α‑葡萄糖基转移酶GtfB对淀粉进行改性，得到一种具有慢消化、抗回生和低黏度特性的淀粉衍生物，干燥复溶于水后可用于制备功能性淀粉饮料。

Description

一种功能性淀粉饮料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种功能性淀粉饮料的制备方法，属于淀粉改性技术领域。
背景技术
淀粉是一种廉价、可降解的碳水化合物，被广泛应用于食品、生物、医药、造纸、纺织等领域。而淀粉类饮料存在共同的一个问题是易沉淀，影响饮料的感官品质。通过适当处理的变性淀粉可以满足透明度高、稳定性好、凝沉性小的特点，但是目前在食品中应用较多的是羟丙基变性淀粉、乙酰化变性淀粉等化学变性淀粉。化学法改性淀粉应用于食品中违背了当下人们追求健康绿色的生活方式。也有通过在饮料中加入亲水胶体来提高其稳定性的方法。但是这种方式需要额外加入乳化剂、螯合剂或增稠剂等食品添加剂。因此，迫切需要开发一种方法，既能够满足人类对于健康生活的追求，同时工序比较简单，适应生产需要。
本发明制备的淀粉饮料，采用酶法改性淀粉的方式，符合清洁标签的理念。而且只需要加入这一种改性产物即可满足低回生、低黏度的特性。同时，改性产物中的快消化淀粉含量减少，慢消化和抗消化淀粉含量增加，有利于人们对低热量饮食的市场需求，还能够起到预防肥胖、控制血糖水平以及促进肠道健康等功能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种功能性淀粉饮料的制备方法。该方法利用来源于罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)121 4,6-α-葡萄糖基转移酶GtfB对淀粉进行改性，得到一种具有慢消化抗回生低黏度的功能性饮料，口感好。
本发明的第一个目的是提供一种功能性淀粉饮料的制备方法，所述方法是以淀粉或含淀粉产品为原料，采用4,6-α-葡萄糖基转移酶进行酶解，产物干燥复溶于水后得到功能性淀粉饮料。
在本发明的一种实施方式中，所述淀粉包括红薯淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、豌豆淀粉、玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、大米淀粉和蜡质大米淀粉中的一种或多种。
在本发明的一种实施方式中，所述含淀粉产品包括马铃薯、玉米、大米、小麦中的一种或多种。
在本发明的一种实施方式中，所述方法是以淀粉或含淀粉体系为底物，配制成淀粉乳，然后向淀粉乳中添加GtfB进行反应，反应体系在pH3.5-7.0中进行；所述反应温度为30-55℃，反应结束后得到慢消化抗回生低黏度的改性淀粉。
在本发明的一种实施方式中，所述反应体系优选在pH5.0-7.0中进行。
在本发明的一种实施方式中，所述反应温度优选为35-50℃。
在本发明的一种实施方式中，所述反应时间为12-72h。
在本发明的一种实施方式中，所述淀粉乳的质量浓度为10-500mg/g。
在本发明的一种实施方式中，所述GtfB酶添加量为0.006-5.035U/g淀粉乳。
在本发明的一种实施方式中，所述淀粉乳的处理还包括将其在80-100℃加热，搅拌15-60min得到最终用于GtfB反应的淀粉底物。
在本发明的一种实施方式中，所述功能性淀粉饮料中还包括其他辅料，辅料包括甜味剂、酸味剂、营养强化剂、食用香精、食用色素、乳化剂和维生素中的一种或多种。
本发明的第二个目的是提供一种应用上述方法制备得到的功能性淀粉饮料。
本发明的第三个目的是提供一种速溶固体饮料，所述饮料的制备方法是以淀粉或含淀粉产品为原料，采用4,6-α-葡萄糖基转移酶进行酶解，产物干燥后再与其他辅料混合得到速溶固体饮料。
在本发明的一种实施方式中，所述辅料包括甜味剂、酸味剂、营养强化剂、食用香精、食用色素、乳化剂和维生素中的一种或多种。
本发明的有益效果：
本发明的方法以淀粉为底物，添加罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)1214,6-α-葡萄糖基转移酶GtfB进行改性，制备得到的淀粉衍生物具有慢消化、抗回生以及低黏度三个特性。其中黏度降低效果十分明显，能从8000cP降至15cP，黏度降低率达99％，较现有的普鲁兰酶具有更好的降黏效果。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。
1、样品的消化性测定方法：
称取100mg样品溶于8mL乙酸钠缓冲液(200mM,pH 5.2)中煮沸30min完全糊化后，于37℃，200rpm的条件下保温20min。然后加入2mL酶液(α-淀粉酶和淀粉葡糖苷酶以120U/80U/mL的比例混合)，于37℃，200rpm的条件下每隔5min取一次点，直至取到180min。每次取出100μl反应液加入事先准备好的900μl无水乙醇中灭酶停止反应。随后将溶液于10000rpm离心5min，使用葡萄糖试剂盒测定上清液中葡萄糖含量。
2、样品的回生性质测定方法：
取2-4mg样品于差示扫描量热仪(DSC)配套的坩埚中，按照质量分数比为1:2的比例加入去离子水，压片密封。在室温下平衡12h以上，以空坩埚为参比，将各样品放入DSC中进行糊化。温度扫描范围为20-95℃，升温速率为10℃/min。糊化后的样品立即放入4℃冰箱中贮存21天用于测定样品的回生焓。
3、样品的糊化性质测定方法：
将3g样品加入25g去离子水中制成悬浮液，置于快速粘度分析仪(RVA)专用的测试铝盒中，并用配套的塑料搅拌桨不停搅拌防止淀粉颗粒沉降。随后置于仪器上按照设定的程序测定各样品的黏度。具体程序如下：样品在50℃保温1min，然后以12.2℃/min的升温速率升温至95℃，并在95℃保持2.5min；随后样品以11.8℃/min的速度降温至50℃并保温2min。在开始的10s时间内搅拌桨的转速为960r/min，使样品均匀分散，之后转速固定在160r/min。
4、透光率的测定方法：参照GBT18963-2012进行测定。
实施例1：4,6-α-葡萄糖基转移酶的表达、纯化及酶活测定
参考现有技术(BAI Y,VAN DER KAAIJ R M,LEEMHUIS H,et al.BiochemicalCharacterization of the Lactobacillus reuteri Glycoside Hydrolase Family 70GTFB Type of 4,6-α-Glucanotransferase Enzymes That Synthesize Soluble DietaryStarch Fibers[J].Applied and Environmental Microbiology,2015,81(20):7223-7232.)中酶的表达及纯化方法，并进行适当调整。人工合成核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示(氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示)的基因片段，以pET-15b构建重组质粒，利用E.coli BL21(DE3)表达菌株进行表达。将其置于含有100μg/mL氨苄青霉素(Amp)的LB液体培养基中，于37℃、200r/min的条件下培养，直至OD600值为0.4-0.6。之后取出冰浴15min，加入异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)至终浓度为1mmol/L，于18℃、160r/min的条件下培养24h诱导产酶。在4℃、10 000r/min的条件下离心10min，收集菌体。按照1g菌体溶于5-6mL 20mmol/L Tris-HCl(250mmol/L NaCl，pH 7.5)将菌体重悬，于冰浴中超声破壁20min。破壁后的菌液在4℃、10 000r/min的条件下离心30min，收集上清液即为粗酶液。利用镍亲和层析对粗酶液进行纯化，依次用20mmol/L Tris-HCl(250mmol/L NaCl，pH 7.5)和含有不同浓度咪唑的20mmol/L Tris-HCl(250mmol/L NaCl，pH 7.5)进行洗脱，收集每部分的流穿液，进行聚丙烯酰胺凝胶电泳条带验证。将得到的纯酶进行酶活测定，酶活为4.20U/mg。
下边是全氨基酸序列SEQ ID NO.1，本实施例采用的是截断的酶(氨基酸序列是下述加黑部分，第734-1619个氨基酸)
Figure BDA0002713101650000031
Figure BDA0002713101650000041
Figure BDA0002713101650000051
基因序列：
Figure BDA0002713101650000052
Figure BDA0002713101650000061
实施例2：一种红薯淀粉饮料的制备方法
将红薯淀粉分散于pH 5.0的缓冲体系中配制成5％的淀粉乳，沸水浴糊化30min，稍作冷却后于40℃保温15min，添加1.32U/g实施例1制备得到的GtfB反应24h，沸水浴灭酶。反应样品冷却至室温后加入两倍体积无水乙醇醇沉12h，于4℃、8000r/min的条件下离心20min，收集沉淀常压烘干得到改性产物，将改性产物复溶于水后得到红薯淀粉饮料。将改性产物按照消化性、回生性质、糊化性质的测定方法进行测定。
实施例3：一种木薯淀粉饮料的制备方法
将木薯淀粉分散于pH 5.0的缓冲体系中配制成5％的淀粉乳，沸水浴糊化60min，稍作冷却后于37℃保温15min，添加1.32U/g实施例1制备得到的GtfB反应24h，沸水浴灭酶。反应样品冷却至室温后加入两倍体积无水乙醇醇沉12h，于4℃、8000r/min的条件下离心20min，收集沉淀常压烘干得到改性产物，将改性产物复溶于水后得到木薯淀粉饮料。将改性产物按照消化性、回生性质、糊化性质的测定方法进行测定。
实施例4：一种马铃薯淀粉饮料的制备方法
将马铃薯淀粉分散于pH 5.0的缓冲体系中配制成5％的淀粉乳，沸水浴糊化60min，稍作冷却后于37℃保温15min，添加1.32U/g实施例1制备得到的GtfB反应72h，沸水浴灭酶。反应样品冷却至室温后加入两倍体积无水乙醇醇沉12h，于4℃、8000r/min的条件下离心20min，收集沉淀常压烘干得到改性产物，将改性产物复溶于水后得到马铃薯淀粉饮料。将改性产物按照消化性、回生性质、糊化性质的测定方法进行测定。
实施例5：一种玉米淀粉饮料的制备方法
将玉米淀粉分散于pH 5.0的缓冲体系中配制成5％的淀粉乳，沸水浴糊化60min，稍作冷却后于37℃保温15min，添加1.32U/g实施例1制备得到的GtfB反应72h，沸水浴灭酶。反应样品冷却至室温后加入两倍体积无水乙醇醇沉12h，于4℃、8000r/min的条件下离心20min，收集沉淀常压烘干得到改性产物，将改性产物复溶于水后得到玉米淀粉饮料。将改性产物按照消化性、回生性质、糊化性质的测定方法进行测定。
实施例6：一种蜡质玉米淀粉饮料的制备方法
将蜡质玉米淀粉分散于pH 5.0的缓冲体系中配制成5％的淀粉乳，沸水浴糊化60min，稍作冷却后于37℃保温15min，添加1.32U/g实施例1制备得到的GtfB反应72h，沸水浴灭酶。反应样品冷却至室温后加入两倍体积无水乙醇醇沉12h，于4℃、8000r/min的条件下离心20min，收集沉淀常压烘干得到改性产物，将改性产物复溶于水后得到蜡质玉米淀粉饮料。将改性产物按照消化性、回生性质、糊化性质的测定方法进行测定。
实施例7：一种豌豆淀粉饮料的制备方法
将豌豆淀粉散于pH 5.0的缓冲体系中配制成5％的淀粉乳，沸水浴糊化60min，稍作冷却后于37℃保温15min，添加1.32U/g实施例1制备得到的GtfB反应72h，沸水浴灭酶。反应样品冷却至室温后加入两倍体积无水乙醇醇沉12h，于4℃、8000r/min的条件下离心20min，收集沉淀常压烘干得到改性产物，将改性产物复溶于水后得到豌豆淀粉饮料。将改性产物按照消化性、回生性质、糊化性质的测定方法进行测定。
表1不同淀粉类饮料的性能
Figure BDA0002713101650000071
注：表中的“-”表示未检测。
实施例8：一种速溶固体饮料
一种速溶固体饮料，将实施例3得到的改性产物经真空干燥得到速溶固体饮料。将固体饮料复水即得饮料，溶解时间5min，复水率为98.7％。
实施例9：一种功能性淀粉饮料
一种功能性淀粉饮料，向实施例4得到的马铃薯淀粉饮料中加入维生素A、维生素C、维生素D、维生素E、低聚果糖混匀后即可得到功能性淀粉饮料。
对比例1：
参照实施例2的方法处理红薯淀粉，区别在于采用普鲁兰酶处理红薯淀粉，其中，酶解条件为淀粉酶的最适酶解条件。将红薯淀粉分散于pH 4.6的缓冲体系中配制成5％的淀粉乳，沸水浴糊化30min，稍作冷却后于55℃保温15min，添加1.32U/g普鲁兰酶反应24h，沸水浴灭酶。反应样品冷却至室温后加入两倍体积无水乙醇醇沉12h，于4℃、8000r/min的条件下离心20min，收集沉淀常压烘干得到改性产物，将改性产物复溶于水后得到红薯淀粉饮料。
对比例2：
参照实施例2的方法处理红薯淀粉，区别在于：采用α-淀粉酶处理红薯淀粉，其中，酶解条件为淀粉酶的最适酶解条件。将红薯淀粉分散于pH 5.0的缓冲体系中配制成5％的淀粉乳，沸水浴糊化30min，稍作冷却后于55℃保温15min，添加1.32U/gα-淀粉酶反应24h，沸水浴灭酶。反应样品冷却至室温后加入两倍体积无水乙醇醇沉12h，于4℃、8000r/min的条件下离心20min，收集沉淀常压烘干得到改性产物，将改性产物复溶于水后得到红薯淀粉饮料。
表2不同酶处理的淀粉类饮料的黏度
Figure BDA0002713101650000081
注：表中的“-”表示未检测到。
由表2可以看出，普鲁兰酶改性红薯淀粉的降黏效果不如GtfB，而α-淀粉酶的降黏效果与GtfB接近。但采用α-淀粉酶作用玉米淀粉后慢消化和抗消化淀粉含量分别为19.8％和14.6％，远低于不如本发明中GtfB改性玉米淀粉后所含慢消化和抗消化淀粉含量高。因此，本发明利用GtfB改性淀粉，改性后产物在慢消化、抗回生和低黏度三方面具有综合优势。
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)

1.一种制备功能性淀粉饮料的方法，其特征在于，所述方法是以淀粉或含淀粉产品为原料，采用4,6-α-葡萄糖基转移酶进行酶解，产物干燥复溶于水后得到功能性淀粉饮料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述淀粉包括红薯淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、豌豆淀粉、玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、大米淀粉和蜡质大米淀粉中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含淀粉产品包括马铃薯、玉米、大米、小麦中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法是以淀粉或含淀粉体系为底物，配制成淀粉乳，然后向淀粉乳中添加GtfB进行反应，反应体系在pH3.5-7.0中进行；所述反应温度为30-55℃，反应结束后得到慢消化抗回生低黏度的改性淀粉。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述反应时间为12-72h。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述淀粉乳的质量浓度为10-500mg/g。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述GtfB酶添加量为0.006-5.035U/g淀粉乳。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述功能性淀粉饮料中还包括辅料，辅料包括甜味剂、酸味剂、营养强化剂、食用香精、食用色素、乳化剂和维生素中的一种或多种。
9.应用权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的功能性淀粉饮料。
10.一种速溶固体饮料，其特征在于，所述饮料的制备方法是以淀粉或含淀粉产品为原料，采用4,6-α-葡萄糖基转移酶进行酶解，产物干燥后再与其他辅料混合得到速溶固体饮料。
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CN112852906A (zh) * 2021-01-13 2021-05-28 江南大学 一种利用两种淀粉分支酶协同制备慢消化麦芽糊精的方法

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