CN114586970A - 一种降低gi的淀粉食品及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种降低GI的淀粉食品及制备方法，属于食品加工技术领域。本发明通过将淀粉分散在壳聚糖‑醋酸溶液中，再滴入植酸钠溶液，得到降低GI的淀粉食品。壳聚糖与植酸钠交联形成的包覆膜可以在淀粉周围形成嵌入结构，包覆膜可作为类细胞壁屏障，抑制淀粉酶对淀粉的水解，从而抑制淀粉消化。本发明制备的降低GI的淀粉食品对延缓淀粉消化、维持糖尿病、心血管疾病、肥胖症等慢性病患者的健康具有重要意义，并且不引入对人体有害的化学试剂，制作方法简单便捷，有利于工业化应用。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，尤其涉及一种降低GI的淀粉食品及制备方法。
背景技术
食物血糖生成指数(glycemic index,glycaemic index,GI)被用来衡量食物中碳水化合物对血糖浓度的影响。高GI的食物，进入胃肠后消化快、吸收率高，葡萄糖释放快，葡萄糖进入血液后峰值高，也就是血糖升的高；低GI和中GI食物，在胃肠中停留时间长，吸收率低，葡萄糖释放缓慢，葡萄糖进入血液后的峰值低、下降速度也慢，简单说就是血糖比较低。淀粉是人类饮食中的主要碳水化合物，是人体能量的主要来源。不同的植物来源和加工方法导致淀粉的消化特性不同。Englyst根据淀粉的消化率将淀粉分为快速消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)。近年来，临床研究发现，淀粉的消化率与人类的多种疾病密切相关。RDS会导致血糖和胰岛素水平迅速升高，从而导致一系列健康并发症，如糖尿病、肥胖症和心血管疾病。长期高血糖可对各种组织造成慢性损害，尤其是心脑血管、神经、眼睛、肾脏、四肢等，导致功能障碍和病变。因此，如何控制淀粉的消化率，保持餐后血糖的稳定，成为影响人类健康的关键技术问题。SDS在小肠中缓慢消化，使葡萄糖缓慢而持续地释放到血液中，这有助于预防与高血糖症相关的疾病。RS在小肠内难以消化，不能产生葡萄糖，主要被大肠内的微生物利用。当SDS和RS含量较高时，GI值也会较低，低GI和中GI食品可防治糖尿病、肥胖等慢性病。因此，降低RDS的含量，增加SDS和RS的含量，以达到维持血糖水平稳定的目的是非常重要的。
目前抑制淀粉消化的方法主要有物理改性、酶促改性、化学改性或组合三种方法。物理改性主要有水热处理、重结晶、微波处理等方法。酶促修饰通常涉及淀粉酶的催化水解或转糖苷酶对淀粉分子结构的修饰。化学改性包括酸处理、碱处理、酯化、乙酰化、醚化、交联等处理。目前，通过酶促修饰制备高含量的SDS和RS是困难的。因此，很难通过酶促方法获得商品化的产品。化学改性会引入更多的化学试剂，其食品安全无法得到保证。物理改造相对安全。但有些物理方法需要使用一些复杂的仪器，如挤压处理、微波处理，有些物理方法工序较多，时间较长，如重结晶，不利于工业化生产。因此需要提供一种降低GI的淀粉食品及制备方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种降低GI的淀粉食品及制备方法，制备方法简单便捷，具有抑制淀粉消化的作用。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种降低GI的淀粉食品，所述淀粉包封于含有壳聚糖和植酸钠的基质中。
优选的，所述淀粉的种类包括玉米淀粉、豌豆淀粉和马铃薯淀粉及其他淀粉。
优选的，所述淀粉和壳聚糖的重量比为(3～10):(0.5～2)。
本发明还提供了上述淀粉食品的制备方法，包括：将壳聚糖溶于醋酸溶液中得到壳聚糖-醋酸溶液，将淀粉加入至所述壳聚糖-醋酸溶液中混和，与植酸钠溶液接触反应，烘干得到所述淀粉食品。
优选的，所述醋酸溶液的浓度为0.5～1.5mol/L。
优选的，所述植酸钠溶液的重量百分比为5.0～7.0wt％。
优选的，所述壳聚糖溶于醋酸溶液的方式为搅拌，所述搅拌的转速为180～250rpm，温度为20～30℃。
优选的，所述接触为将淀粉加入至壳聚糖-醋酸溶液后，滴加至植酸钠溶液中。
优选的，所述混合的时间为0.5～1.5h；所述接触反应的时间为0.5～1.5h。
优选的，所述烘干的温度为40～50℃，时间为6-10h。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明通过将淀粉分散在壳聚糖-醋酸溶液中，再滴入植酸钠溶液，得到降低GI的淀粉食品。壳聚糖与植酸钠交联形成的包覆膜可以在淀粉周围形成嵌入结构，包覆膜可作为类细胞壁屏障，抑制淀粉酶对淀粉的水解，从而抑制淀粉消化。本发明制备的淀粉食品对延缓淀粉消化，维持糖尿病、心血管疾病、肥胖症等慢性病患者的健康具有重要意义，并且本发明不引入对人体有害的化学试剂，制作方法简单便捷，有利于工业化应用。
附图说明
图1为玉米淀粉、实施例1和实施例4水解曲线，其中CTS1/CS4为实施例1的低GI淀粉食品，CTS1/CS9为实施例4的中GI淀粉食品；
图2为豌豆淀粉、实施例5-6水解曲线，其中CTS1/PS4为实施例5的低GI淀粉食品，CTS1/PS9为实施例6的中GI淀粉食品；
图3为马铃薯淀粉、实施例7-8水解曲线，其中CTS1/PTS4为实施例7的低GI淀粉食品，CTS1/PTS9为实施例8的中GI淀粉食品。
具体实施方式
本发明提供了一种降低GI的淀粉食品，包括淀粉，所述淀粉包封于含有壳聚糖和植酸钠的基质中。
在本发明中，所述淀粉的种类优选包括玉米淀粉、豌豆淀粉和马铃薯淀粉及其他淀粉，更优选为豌豆淀粉；所述淀粉和壳聚糖的重量比为(3～10):(0.5～2)，更优选为9:1。
本发明还提供了上述淀粉食品的制备方法，包括：将壳聚糖溶于醋酸溶液中得到壳聚糖-醋酸溶液，将淀粉加入至所述壳聚糖-醋酸溶液中混和，与植酸钠溶液接触反应，烘干得到所述淀粉食品。
本发明对所述原料的来源没有特殊限定，采用本领域常规市售产品即可。
在本发明中，所述醋酸溶液的浓度优选为0.5～1.5mol/L，更优选为1mol/L；所述植酸钠溶液的重量百分比优选为5.0～7.0wt％，更优选为7wt％；所述壳聚糖溶于醋酸溶液的方式为搅拌，所述搅拌的转速优选为180～250rpm，更优选为200rpm，温度优选为20～30℃，更优选为25℃；所述接触优选为将淀粉加入至壳聚糖-醋酸溶液后，滴加至植酸钠溶液中；所述混合的时间优选为0.5～1.5h，更优选为1h；所述接触反应的时间优选为0.5～1.5h，更优选为1h；在所述接触反应后还优选包括除去过量的植酸钠溶液，所述除去优选包括在过滤器中用蒸馏水冲洗；所述烘干的温度优选为40～50℃，更优选为45℃，时间优选为6-10h，更优选为10h。
本发明是在没有任何pH调整的情况下进行制备的。
本发明对制备过程中所使用的仪器没有特殊限定，采用本领域常规市售产品即可。作为一种可实施方式，所述滴加所用仪器为移液管或注射器。
本发明首先将壳聚糖放入醋酸溶液中，过夜搅拌，其目的是让壳聚糖充分溶解，使得后续制备出来的淀粉食品性质均一稳定；将淀粉加入溶解后的壳聚糖-醋酸溶液中，让壳聚糖溶液与淀粉颗粒充分混合；然后滴入植酸钠溶液中，会在植酸钠溶液中形成凝胶珠，这是因为壳聚糖与植酸钠发生了离子交联，将淀粉颗粒包封其中，让其在植酸钠溶液中硬化，可以使得离子交联更加充分，增加淀粉食品的凝胶性能。
在本发明中，通过将淀粉分散在壳聚糖-醋酸溶液中，再滴入植酸钠溶液中，壳聚糖与植酸钠交联形成的包覆膜可以在淀粉周围形成嵌入结构，可作为类细胞壁屏障，抑制淀粉酶对淀粉的水解，从而抑制淀粉消化。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将1g壳聚糖溶于100mL 1mol/L的醋酸溶液中，于25℃、200rpm条件下，搅拌过夜溶解，得到壳聚糖-醋酸溶液；将4g玉米淀粉加入壳聚糖-醋酸溶液混合1h后，用移液管滴加至5wt％植酸钠溶液中，反应1h，通过过滤器用蒸馏水冲洗过量植酸钠溶液，于50℃烘10h，获得干燥的淀粉食品。
实施例2
将0.5g壳聚糖溶于90mL 0.5mol/L的醋酸溶液中，于20℃、250rpm条件下，搅拌过夜溶解，得到壳聚糖-醋酸溶液；将3g豌豆淀粉加入壳聚糖-醋酸溶液混合0.5h后，用移液管滴加至6wt％植酸钠溶液中，反应0.5h，通过过滤器用蒸馏水冲洗过量植酸钠溶液，于45℃烘8h，获得干燥的淀粉食品。
实施例3
将0.25g壳聚糖溶于110mL 1.5mol/L的醋酸溶液中，于30℃、180rpm条件下，搅拌过夜溶解，得到壳聚糖-醋酸溶液；将10g马铃薯淀粉加入壳聚糖-醋酸溶液混合1.5h后，用注射器滴加至7.0wt％植酸钠溶液中，反应1.5h，通过过滤器用蒸馏水冲洗过量植酸钠溶液，于40℃烘6h，获得干燥的淀粉食品。
实施例4
具体实施方式和实施例1相同，不同的是玉米淀粉的用量为9g。
实施例5
具体实施方式和实施例1相同，不同的是淀粉为豌豆淀粉。
实施例6
具体实施方式和实施例5相同，不同的是豌豆淀粉的用量为9g。
实施例7
具体实施方式和实施例1相同，不同的是淀粉为马铃薯淀粉。
实施例8
具体实施方式和实施例7相同，不同的马铃薯淀粉的用量为9g。
对比例1
将1g壳聚糖溶于100mL 1mol/L的醋酸溶液中，于25℃、200rpm条件下，搅拌过夜溶解，得到壳聚糖-醋酸溶液；用移液管滴加至5wt％植酸钠溶液中，反应1h，通过过滤器用蒸馏水冲洗过量植酸钠溶液，于45℃烘10h，获得对比例1。
实验例1
分别测定对比例1、实施例1、实施例4-8淀粉食品的硬度，具体结果见表1。
表1各组淀粉食品的纹理特性
本发明在淀粉表面形成了壳聚糖-植酸钠凝胶网络结构，相对于对比例1，本发明制备得到的胶囊硬度明显增强，进而缓解淀粉的消化。
实验例2
当淀粉在有水的情况下加热至超过凝胶化温度时，颗粒吸水膨胀，部分淀粉滤入溶液中，进而使淀粉的消化率提高。
分别测定对比例1、实施例1、实施例4-8胶囊以及玉米淀粉、豌豆淀粉和马铃薯淀粉的溶胀力和溶解度具体结果见表2-3。
其中，溶胀力和溶解度的测定步骤为：称取200mg(S)淀粉食品(以干基计)，加入20mL水，分别在55、65、75、85、95℃下加热30min，置于冰水浴中冷却至室温，3000rpm离心15min，小心倒出上清液并保存，称量残余物(B)，用于溶胀力的测定(sp)，将上清液倒入已知重量的平皿中，之后在105℃下干燥至恒重(A)。溶解度百分比(％)：％SOL＝A/S*100；溶胀力(g/g)：sp＝(B*100)/S(100-％SOL)。
表2不同处理的溶胀力(g/g)
表3不同处理的溶解度(％)
由表2-3可知，随着水浴温度从55℃增加到95℃，天然淀粉和胶囊的溶胀力和溶解度不断增加。本发明在淀粉表面形成了壳聚糖-植酸钠凝胶网络结构，溶胀力和溶解度显著低于于天然淀粉。因此，本发明的胶囊能显著降低对淀粉的消化。
实验例3
分别测定并计算对比例1、实施例1、实施例4-8胶囊以及玉米淀粉、豌豆淀粉和马铃薯淀粉的快消化淀粉、慢消化淀粉及抗性淀粉含量和GI值，具体结果见表4-5。
其中，快消化淀粉、慢消化淀粉及抗性淀粉含量的测定方法及水解曲线的方法为：
(1)配置pH5.2的磷酸盐缓冲溶液：称取13.6g醋酸钠，加入1000mL水溶解，用浓度为10％的醋酸调整pH为5.2；
(2)配置酶液：称取3g胰酶，加入20mL水，涡旋5min混匀，20℃下3000rpm离心15min，取15mL上清液，与1.1mL葡萄糖苷酶混匀备用；
(3)称取200mg(S)淀粉食品，置于50mL离心管中，加入18mL上述磷酸盐缓冲溶液，加入玻璃珠防止爆沸，沸水浴30min，过程中需随时搅拌或者摇晃；
(4)冷却至37℃，加入2mL上述酶液，37℃震荡(160strokes permin)；
(5)在0，20，30，60，90，120，180min分别取1uL水解液，加入0.9mL 66％乙醇，备用；
(6)4000g离心10min，取1uL，加入3mLGOPOD溶液，45℃温水浴20min，用紫外分光光度计测定其吸光度。根据葡萄糖标准曲线计算其对应的葡萄糖浓度，并计算快消化淀粉、慢消化淀粉及抗性淀粉的含量，％RDS＝(G20-G0)*0.9*100/S；％SDS＝(G120-G20)*0.9*100/S；％RS＝1-％RDS-％SDS，做出其水解曲线。G0、G20、G120分别代表0min、20min、120min淀粉食品所产生的葡萄糖的量。
eGI值为估计血糖生成指数，是指体外模拟消化法测定的GI值，计算方法如下：根据淀粉水解曲线(0-180min)计算出水解指数(HI)，即在180min以上释放的总葡萄糖百分比与单位重量葡萄糖在相同时间内释放的总葡萄糖百分比。然后，使用Goni等人使用的方程对血糖指数(eGI)进行了估算，公式为：(eGI＝44+0.3797×HI)。
表4不同组RDS、SDS和RS含量
表5不同处理的eGI值
由图1-3和表4-5可知，本申请实施例1、4-8得到的胶囊相对于天然淀粉，快消化淀粉含量低，慢消化淀粉和抗性淀粉含量高，对淀粉酶有一定的阻隔作用，显著降低了GI值。
综上可知，本发明在淀粉表面形成的壳聚糖-植酸钠凝胶网络结构，对淀粉酶有一定的阻隔作用，溶胀力、溶解度、快消化淀粉含量和GI值降低。因此，本发明的淀粉食品能显著降低淀粉的消化率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种降低GI的淀粉食品，其特征在于，所述淀粉食品包括淀粉，所述淀粉包封于含有壳聚糖和植酸钠的基质中。
2.根据权利要求1所述的淀粉食品，其特征在于，所述淀粉的种类包括玉米淀粉、豌豆淀粉和马铃薯淀粉及其他淀粉。
3.根据权利要求1所述的淀粉食品，其特征在于，所述淀粉和壳聚糖的重量比为(3～10):(0.5～2)。
4.权利要求1～3任意一项所述淀粉食品的制备方法，其特征在于，包括：将壳聚糖溶于醋酸溶液中得到壳聚糖-醋酸溶液，将淀粉加入至所述壳聚糖-醋酸溶液中混和，与植酸钠溶液接触反应，烘干得到所述淀粉食品。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述醋酸溶液的浓度为0.5～1.5mol/L。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述植酸钠溶液的重量百分比为5.0～7.0wt％。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶于醋酸溶液的方式为搅拌，所述搅拌的转速为180～250rpm，温度为20～30℃。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述接触为将淀粉加入至壳聚糖-醋酸溶液后，滴加至植酸钠溶液中。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混合的时间为0.5～1.5h；所述接触反应的时间为0.5～1.5h。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为40～50℃，时间为6-10h。
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