CN114451556A - 一种糯麦rs5型抗性淀粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于抗性淀粉加工技术领域，具体涉及一种糯麦RS5型抗性淀粉及其制备方法。以糯麦淀粉和高直链玉米淀粉为底物，采用普鲁兰酶进行脱支，然后用分支酶进行高支化处理，其后与脂质进行反应，获得所述糯麦RS5型抗性淀粉。本发明可得到一种新型的RS5‑型抗性淀粉，该抗性淀粉复合指数较高，GI值低。
Description
技术领域
本发明属于抗性淀粉加工技术领域，具体涉及一种糯麦RS5型抗性淀粉及其制备方法。
背景技术
淀粉是天然存在的多糖类，在植物体内以淀粉颗粒的形式存在，形状大多为圆形、多角形，是自然界中含量最丰富的碳水化合物，是人类重要的能量来源。根据淀粉在小肠内的消化速度可将淀粉分为：易消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)，其中RDS是人体摄入后可以快速吸收并升高血糖的部分，SDS部分则缓慢引起血糖的上升，RS为不能被充分消化吸收的淀粉。
抗性淀粉(RS)可分为RS1(物理包埋淀粉)、RS2(抗性淀粉颗粒)、RS3(回生淀粉)、RS4(化学改性淀粉)、RS5(直链淀粉-脂质复合体)。抗性淀粉类似膳食纤维，对人体健康能发挥重要作用，其可直接进入结肠，发酵产生短链脂肪酸；作为一种低热量成分，有助于预防血糖升高，并可有效预防结肠癌、冠心病等疾病。抗性淀粉能与一些膳食纤维组分相互起积极生理作用；因此，抗性淀粉作为一种新型功能性食品组分，对其相关研究已成为淀粉研究的重点和热点，尤其高含量RS5的制备是目前学者较多关注的。
目前关于RS5-型抗性淀粉的研究主要集中于普通小麦、玉米、马铃薯淀粉等，糯麦可以改善面条的品质和口感，延长面包在货架上的停留时间，改善口感，具有巨大的市场潜力，目前有关糯麦抗性淀粉的研究目前还很少见，该研究可以进一步拓宽糯麦的应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种糯麦RS5型抗性淀粉及其制备方法，弥补现有RS5型抗性淀粉种类的不足；所述方法获得的抗性淀粉含量高，生产工艺简单。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种糯麦RS5型抗性淀粉，通过下述制备方法获得：以糯麦淀粉和高直链玉米淀粉为底物，采用普鲁兰酶进行脱支，然后用分支酶进行高支化处理，其后与脂质进行反应，获得所述糯麦RS5型抗性淀粉。
将底物加水制成淀粉乳，之后进行预糊化；之后加入普鲁兰酶反应，其后灭酶获得酶解液A；其后再加入分支酶反应并灭酶获得酶解液B；对酶解液B进行洗涤分离获得沉淀物，之后加水制得淀粉乳液，与脂质混合后加热反应，反应物分离纯化即得所述糯麦RS5型抗性淀粉。
底物中糯麦淀粉和高直链玉米淀粉的质量比例为6:1-1:1，淀粉乳质量浓度为2-10％，调整pH为3.0-6.0，沸水浴加热20-60min进行预糊化。
普鲁兰酶加入的质量为底物质量的2-8％，在30-60℃的水浴温度下反应2-6h，之后沸水浴加热5-20min灭酶，之后冷却至室温，并调整pH值至5.0-7.0。
按照每100g底物加入1-6mL计加入分支酶，40-70℃水浴加热12-36h，沸水浴5-20min灭酶。
淀粉乳液的质量浓度为2-10％，脂质添加量为底物质量的1-6％，水浴70-100℃加热反应20-60min。
所述脂质为月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸中的任一种。
高直链玉米淀粉中直链淀粉含量为70％。
方法中pH调节可利用1-3M的盐酸或1-3M的氢氧化钠进行。
具体的，本发明糯麦RS5型抗性淀粉制备方法包括以下步骤：
(1)将糯麦淀粉与高直链玉米淀粉按比例混合，调配成一定浓度的淀粉乳，调节pH，沸水浴加热，使淀粉充分糊化后，冷却至室温；
(2)加入普鲁兰酶，水浴加热，在一定温度下反应后，沸水浴进行灭酶处理，冷却至室温，调节pH得酶解液A；
(3)加入分支酶，水浴加热，在一定温度下反应后，沸水浴进行灭酶处理获得酶解液B；
(4)将步骤(3)中酶解液B进行分离获得沉淀物淀粉，所得淀粉加水配成淀粉乳液，与脂质按照一定比例混合，水浴加热搅拌，反应后的淀粉糊冷却至室温，进行离心处理；之后依次用乙醇溶液、纯水洗涤，离心所得沉淀物进行干燥处理，粉碎得到RS5-型抗性淀粉。
步骤(4)中，离心处理时转速优选为2000-4000r/min，离心时间为10-30min，洗涤的乙醇溶液体积浓度为40-80％，乙醇以及水的洗涤次数分别为2-4次，粉碎后采用60-200目的标准筛进行筛分。
更为具体的，该方法包括以下步骤：
(1)将糯麦淀粉与高直链玉米淀粉按3:1-1:1的比例混合，加入纯水混匀调配成浓度4-6％的淀粉乳，调节pH4.0-5.5，沸水浴加热20-40min，使淀粉充分糊化后，冷却至室温；
(2)加入底物质量3-5％的普鲁兰酶，水浴加热，在40-60℃下反应3-5h后，沸水浴加热10-15min，进行灭酶处理，冷却至室温，调节pH5.5-6.5；
(3)加入2-4％(每100g底物加入2-4mL)的分支酶，水浴加热，在50-60℃下反应18-24h后，沸水浴加热10-15min，进行灭酶处理；
(4)将步骤(3)中酶解物在3000-4000r/min条件下离心15-20min，所得淀粉沉淀物加水配成4-8％的淀粉乳液，先称取底物质量2-4％的脂质溶于少量热无水乙醇中，使其完全溶解，再将淀粉乳与脂质充分混合，在80-90℃水浴锅中加热搅拌30-40min，待淀粉糊冷却至室温后，在3000-4000r/min条件下离心15-20min，先用40-60％乙醇溶液洗涤2次，再用纯水洗涤2次，离心所得沉淀物进行冻干处理，采用粉碎机进行粉碎，过80-100目筛后，可得到糯麦RS5-抗性淀粉。
本发明提供了一种热处理和酶法相结合制备糯麦抗性淀粉的方法，以高直链玉米淀粉(直链淀粉含量为70％)作为供体，为糯麦淀粉提供长侧链，首先通过普鲁兰酶的脱支作用，水解短侧链，以此消除糯麦淀粉支链之间的空间位阻，有利于长链的生成。分支酶主要作用于高直链玉米淀粉的长链上，将糖基残基转移到相同或不同的直链或支链分子上，增加长侧链比例，从而促进脂肪酸复合物的生成，提高复合率，通过该方法不但能得到一种新的RS5-型抗性淀粉，且获得的淀粉的抗酶解能力增强，预测血糖值(pGI)降低。
本发明的有益效果是：
1)本发明可得到一种新型的RS5-型抗性淀粉，该抗性淀粉复合指数较高，GI值低于55(低GI食品：GI值≤55；中GI食品：55<GI>70；高GI食品：GI≥70)，可作为食品原料，添加到特医食品中，预防Ⅱ型糖尿病；
2)本发明所述的制备方法操作简单，生产效率高，生产工艺清洁，环保，可实现规模化、连续化生产。提供的制备方法所用到的耗材、设备均为通用设备，无需企业额外投资，生产成本低，利于专利的推广转化；
3)糯麦可以改善面条的品质和口感，延长面包在货架上的停留时间，改善口感，具有巨大的市场潜力，同时以高直链玉米淀粉为供体，本发明进一步拓宽了糯麦和高直链玉米的应用领域。
附图说明
图1为糯麦淀粉-月桂酸RS5模拟体外消化过程中葡萄糖含量变化图；
图2为糯麦淀粉-肉豆蔻酸RS5模拟体外消化过程中葡萄糖含量变化图；
图3为糯麦淀粉-棕榈酸RS5模拟体外消化过程中葡萄糖含量变化图；
图4为糯麦淀粉-硬脂酸RS5模拟体外消化过程中葡萄糖含量变化图。
具体实施方式
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
以下实施例中所采用的普鲁兰酶酶活为1000U/g，为上海麦克林生化科技有限公司产品；所采用的分支酶酶活为660U/mL，为丹麦诺维信公司产品。
实施例1：糯麦淀粉-月桂酸RS5的制备
(1)将糯麦淀粉与高直链玉米淀粉按2:1的质量比例称样混合(称之为底物)。再加入纯水配成浓度为4％的淀粉乳，用2mol/L的氢氧化钠和盐酸溶液调节体系pH为5.0，沸水浴加热搅拌30min，使得淀粉充分糊化后，冷却至室温；
(2)加入底物质量3％普鲁兰酶，水浴加热，在53℃反应4h后，沸水浴加热10min，进行灭酶处理，冷却至室温后，再用2mol/L的氢氧化钠和盐酸溶液调节pH为6.5；
(3)加入2％分支酶(按照100g底物加入2mL分支酶计，下同)至淀粉糊化液中，水浴加热，在60℃下反应24h，沸水浴加热10min，进行灭酶处理，冷却至室温。
(4)取步骤(3)酶解物在4000r/min条件下离心15min，所得淀粉沉淀物，加纯水配成6％的淀粉乳，称取3％的月桂酸溶于少量热无水乙醇中，使其完全溶解，再将淀粉乳与月桂酸充分混合，于90℃水浴锅中加热搅拌30min，然后冷却至室温，在3000r/min条件下离心20min，先用50％乙醇溶液洗涤2次，再用纯水洗涤2次，离心所得沉淀进行冻干处理，采用粉碎机进行粉碎，过80目筛后，得到糯麦淀粉-月桂酸RS5。
实施例2：糯麦淀粉-肉豆蔻酸RS5的制备
(1)将糯麦淀粉与高直链玉米淀粉按2:1的质量比例称样混合。再加入纯水配成浓度为6％的淀粉乳，用2mol/L的氢氧化钠和盐酸溶液调节体系pH为5.5，沸水浴加热搅拌30min，使得淀粉充分糊化后，冷却至室温；
(2)加入底物质量3％普鲁兰酶，水浴加热，在50℃下反应4h后，沸水浴加热10min，进行灭酶处理，冷却至室温后，再用2mol/L的氢氧化钠和盐酸溶液调节pH为6.5；
(3)加入2％分支酶至淀粉糊化液中，水浴加热，在60℃下反应24h，沸水浴加热10min，进行灭酶处理，冷却至室温。
(4)取步骤(3)酶解物在4000r/min条件下离心15min，所得淀粉沉淀物加纯水配成6％的淀粉乳，称取3％的肉豆蔻酸溶于少量热无水乙醇中，使其完全溶解，再将淀粉乳与肉豆蔻酸充分混合，于90℃水浴锅中加热搅拌40min，然后冷却至室温，在3000r/min条件下离心20min，先用50％乙醇溶液洗涤2次，再用纯水洗涤2次，离心所得沉淀进行冻干处理，采用粉碎机进行粉碎，过80目筛后，得到糯麦淀粉-肉豆蔻酸RS5。
实施例3：糯麦淀粉-棕榈酸RS5的制备
(1)将糯麦淀粉与高直链玉米淀粉按1:1的质量比例称样混合。再加入纯水配成浓度为4％的淀粉乳液，用1mol/L的氢氧化钠和盐酸溶液调节体系pH为5.0，沸水浴加热搅拌20min，使得淀粉充分糊化后，冷却至室温；
(2)加入底物质量4％普鲁兰酶，水浴加热，在55℃反应3h后，沸水浴加热10min，进行灭酶处理，冷却至室温后，再用1mol/L的氢氧化钠和盐酸溶液调节pH为6.0；
(3)加入2％分支酶至淀粉糊化液中，水浴加热，在60℃下反应24h，沸水浴加热10min，进行灭酶处理，冷却至室温。
(4)取步骤(3)酶解物在4000r/min条件下离心15min，所得淀粉沉淀物加纯水配成6％的淀粉乳，称取4％的棕榈酸溶于少量热无水乙醇中，使其完全溶解，再将淀粉乳与月桂酸充分混合，于90℃水浴锅中加热搅拌30min，然后冷却至室温，在3000r/min条件下离心20min，先用50％乙醇溶液洗涤2次，再用纯水洗涤2次，离心所得沉淀进行冻干处理，采用粉碎机进行粉碎，过80目筛后，得到糯麦淀粉-棕榈酸RS5。
实施例4：糯麦淀粉-硬脂酸RS5的制备
(1)将糯麦淀粉与高直链玉米淀粉按1:1的质量比例称样混合。再加入纯水配成浓度为6％的淀粉乳液，用1mol/L的氢氧化钠和盐酸溶液调节体系pH为5.5，沸水浴加热搅拌30min，使得淀粉充分糊化后，冷却至室温。
(2)加入底物质量3％普鲁兰酶，水浴加热，在50℃反应4h后，沸水浴加热10min，进行灭酶处理，冷却至室温后，再用1mol/L的氢氧化钠和盐酸溶液调节pH为6.0；
(3)加入2％分支酶至淀粉糊化液中，水浴加热，在50℃下反应24h，沸水浴加热10min，进行灭酶处理，冷却至室温。
(4)取步骤(3)所得酶解物在4000r/min条件下离心15min，所得淀粉沉淀物加纯水配成6％的淀粉乳，称取3％的硬脂酸溶于少量热无水乙醇中，使其完全溶解，再将淀粉乳与硬脂酸充分混合，于90℃水浴锅中加热搅拌30min，然后冷却至室温，在3000r/min条件下离心20min，先用60％乙醇溶液洗涤2次，再用纯水洗涤2次，离心所得沉淀进行冻干处理，采用粉碎机进行粉碎，过80目筛后，得到糯麦淀粉-硬脂酸RS5。
对比例：
(1)将糯麦淀粉与高直链玉米淀粉按2:1的比例称样混合。再加入纯水配成浓度为4％的淀粉乳，沸水浴加热搅拌30min，使得淀粉充分糊化后，冷却至室温，在4000r/min条件下离心15min。
(2)取步骤(1)所得淀粉，加纯水配成6％的淀粉乳，称取3％的月桂酸溶于少量热无水乙醇中，使其完全溶解，再将淀粉乳与月桂酸充分混合，于90℃水浴锅中加热搅拌30min，然后冷却至室温，在3000r/min条件下离心20min，先用50％乙醇溶液洗涤2次，再用纯水洗涤2次，离心所得沉淀进行冻干处理，采用粉碎机进行粉碎，过80目筛后，得到对比例样品。
实验例1：复合指数测定
准确称取0.10g淀粉样品(实施例1-4以及对比例)于100mL容量瓶中，加1mL无水乙醇，充分湿润样品，再加入9mL 1mol/L NaOH溶液，于沸水浴中分散10min后定容。吸取碱分散液5.00mL于100mL容量瓶，加水50mL，再加入1mol/L乙酸溶液1mL，用水定容。加入碘液，显色10min后，在620nm处读取吸光度。样品测定重复三次。
其中：CI为复合指数；
AS为底物(以糯麦淀粉和高直链玉米淀粉混合物作为空白对照)吸光度值；
AS-L为糯麦淀粉-脂质复合物吸光度值。
实验例2：体外消化模拟实验测定pGI
利用GI20体外模拟消化系统(NutraScan，澳大利亚NI有限公司)进行样品pGI的测定。
在消化管中称取50mg糊化淀粉样品，向其中依次加入2mL唾液α-淀粉酶，反应时间5min后添加5mL胃蛋白酶，反应时间30min，最后加入5mL胰酶混合液。其中，唾液α-淀粉酶(250U/mL)采用Sigma猪胰α-淀粉酶A-3176-500KU type VIB，在pH7碳酸缓冲液中制备；胃蛋白酶，溶解65mg的胃蛋白酶(Sigma P-6887,由猪胃蛋白酶制成)在65mL的0.02M盐酸溶液中制备；胰酶混合液(pH6.0)采用溶解130mg的胰酶(Sigma P1750由猪胰酶制成)和58.8mg的淀粉葡糖苷酶Amyloglucosidase(SigmaA7420由31.2U/mg的黑曲霉制成)在120mL的0.2M醋酸钠缓冲液pH6.0中制备。
用葡萄糖分析仪检测葡萄糖含量以此预测样品GI。
pGI的计算公式如下：
式中，C为葡萄糖分析仪分析的葡萄糖含量(mg/mL)；V为(总体积-消耗体积)(mL)；A为葡萄糖当量(mg)(总可利用碳水化合物/0.9)。
为了充分对比实施例与原样品的抗酶解能力，设置未处理糯麦淀粉和高直链玉米淀粉的混合物(质量比为2:1)为未处理样品。测试结果如表1所示：
| 样品 | 复合指数(％) | pGI |
| 未处理样品 | - | 61.55±1.68<sup>a</sup> |
| 实施例1 | 51.33±1.23<sup>a</sup> | 36.35±1.09<sup>e</sup> |
| 实施例2 | 48.19±0.47<sup>b</sup> | 39.20±1.78<sup>d</sup> |
| 实施例3 | 42.94±0.74<sup>c</sup> | 41.72±1.28<sup>cd</sup> |
| 实施例4 | 37.14±0.96<sup>d</sup> | 43.55±0.37<sup>c</sup> |
| 对比例 | 43.27±1.19<sup>c</sup> | 54.29±2.25<sup>b</sup> |
由表1可以看出，利用本发明制备的淀粉-脂质复合物，复合指数可达51.33±1.23，这表明利用本发明所制备的复合物复合指数较高，淀粉分子内直链淀粉与脂质复合充分。
Claims (9)
1.一种糯麦RS5型抗性淀粉的制备方法，其特征在于，以糯麦淀粉和高直链玉米淀粉为底物，采用普鲁兰酶进行脱支，然后用分支酶进行高支化处理，其后与脂质进行反应，获得所述糯麦RS5型抗性淀粉。
2.如权利要求1所述的糯麦RS5型抗性淀粉的制备方法，其特征在于，将底物加水制成淀粉乳，之后进行预糊化；之后加入普鲁兰酶反应，其后灭酶获得酶解液A；其后再加入分支酶反应并灭酶获得酶解液B；对酶解液B进行洗涤分离获得沉淀物，之后加水制得淀粉乳液，与脂质混合后加热反应，反应物分离纯化即得所述糯麦RS5型抗性淀粉。
3.如权利要求2所述的糯麦RS5型抗性淀粉的制备方法，其特征在于，底物中糯麦淀粉和高直链玉米淀粉的质量比例为6:1-1:1，淀粉乳质量浓度为2-10%，调整pH为3.0-6.0，沸水浴加热20-60min进行预糊化。
4.如权利要求2所述的糯麦RS5型抗性淀粉的制备方法，其特征在于，普鲁兰酶加入的质量为底物质量的2-8%，在30-60℃的水浴温度下反应2-6h，之后沸水浴加热5-20min灭酶，之后冷却至室温，并调整pH值至5.0-7.0。
5.如权利要求4所述的糯麦RS5型抗性淀粉的制备方法，其特征在于，按照每100g底物加入1-6mL计加入分支酶，40-70℃水浴加热12-36h，沸水浴5-20min灭酶。
6.如权利要求2所述的糯麦RS5型抗性淀粉的制备方法，其特征在于，淀粉乳液的质量浓度为2-10%，脂质添加量为底物质量的1-6%，水浴70-100℃加热反应20-60min。
7.如权利要求6所述的糯麦RS5型抗性淀粉的制备方法，其特征在于，所述脂质为月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸中的任一种。
8.如权利要求1-7任一所述糯麦RS5型抗性淀粉的制备方法，其特征在于，高直链玉米淀粉中直链淀粉含量为70%。
9.权利要求1-8任一所述制备方法获得的糯麦RS5型抗性淀粉。
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