专利名称：提高淀粉中抗性淀粉含量的方法
技术领域：
本发明属于食品加工技术领域，涉及一种多方法综合提高原料淀粉中抗性淀粉含量的技术，实现对不同淀粉加工后提高其抗性淀粉含量。
背景技术：
抗性淀粉(Resistant Starch，RS)是指在健康人体小肠中不能被消化但却可在大肠中被微生物分解的淀粉及其降解物。抗性淀粉对糖尿病和结肠癌具有预防和辅助治疗效果的食品，在肥胖食品中也具有很重要的价值。抗性淀粉一般分为四种Rs1、Rs2、Rs3、Rs4，Rs1和Rs2与原料淀粉的颗粒状态及成熟度有关，RS1型淀粉是指淀粉酶无法接近的淀粉；RS2型淀粉是指天然具有抗消化性的淀粉，因其物质结构如结晶结构、密度大等特点而产生抗消化性；Rs3是指糊化后又冷却老化的淀粉，Rs4主要指化学改性淀粉，如交联淀粉、接枝频率较高的接枝淀粉等。Rs3和Rs4均在加工过程中形成，技术方法上主要通过促进淀粉的老化而得到，是目前抗性淀粉主要的研究领域。Rs3的形成与淀粉的糊化和老化有关，其得率与淀粉中的直链淀粉含量、直支比、淀粉分支状况、淀粉链长度有关，还与原料中淀粉的共存物的性质与含量有关，其中，直链淀粉含量是决定抗性淀粉得率的主要原因。
抗性淀粉的生理功能主要体现在以下几个方面①抗性淀粉作为淀粉残基在消化道中不能再被淀粉酶分解消化，由于其在小肠中涂布于粘膜表面，阻滞了普通淀粉的消化吸收，对膳食后血中葡萄糖峰谷值具有削峰填平的作用，增强了糖尿病患者对胰岛素的耐受性，对非胰岛素依赖型的II型糖尿病患者膳食保健有重要作用；②抗性淀粉在消化代谢过程中基本不产生热量，食物通过消化道的速度较慢，可以为食用者提供饱腹感，对减肥需求者有辅助效果；③虽然不能被消化，但在大肠中抗性淀粉可以被生理微生物发酵分解生成具有抗结肠癌作用的短链脂肪酸，且形成的主要是抗结肠癌效果最好的丁酸；④作为赋型剂和药物载体，可以夹带底物通过强酸性的消化道到达直肠，RS随后被微生物分解，释放药物，对生化性质脆弱的底物起到保护和缓释作用，是一类绿色赋形剂；⑤物化性质与普通淀粉没有本质区别，可以替代目前市场开发的纤维素类膳食纤维，并且可避免产品口感粗老、色泽暗淡、持水性差、质构紧实等缺点，可作为重要的淀粉功能添加剂使用。其他的研究表明，抗性淀粉在心血管系统疾病、霍乱、腹泻等疾病的协助治疗有很好的效果。据研究在膳食中抗性淀粉的含量只有在大于摄食淀粉含量的1％以上时其生理作用才能表达，因此，提高抗性淀粉在膳食中原淀粉的含量具有十分重要的意义。中国有糖尿病患者4500万，其中90％为非胰岛素依赖性的II型糖尿病患者，达到4000万人，而且呈现出低龄化倾向，开发效能明显、形式独特、价格相对较低的糖尿病患者保健产品具有重要意义。
抗性淀粉的形成过程本质上就是链状淀粉形成致密的结合区或形成穗状结晶的形成过程，淀粉颗粒(夹杂直链淀粉分子的支链淀粉的结晶区)被加热糊化，使原料淀粉颗粒吸水膨胀破裂释放直链淀粉，随后降温凝沉，长链聚合物之间靠氢键形成新的结合区，某些卷曲致密结合成为结晶状，即抗性淀粉。目前的增抗方法也主要是围绕上述原理展开，有糊化-冷沉老化法以及酶脱枝增直(直链淀粉)法两种，其核心均是考虑如何促进淀粉的老化及淀粉链间的有序结晶展开，并利用好加热和冷却过程中晶核的低温形成与高温生长这一动力学特点。一般认为在4℃条件下具有良好的结晶效果，但耗时较长，为达到最高得率，冷沉时间的最优工艺要求在12-36小时以上；酶法脱枝增直增抗的效果也会受到淀粉分支程度以及侧链聚合度大小的限制；只有引入新理论，改进工艺方法和参数才能提高增抗效率。
淀粉的改性产品广泛应用于造纸、纺织、食品及饲料行业，主要通过酯化、交联、接枝等方法达到适应不同条件下使用的目的。通过对淀粉酶法脱枝后，可以增加直链淀粉的含量，使用食用三羧酸官能团对淀粉交联，可以增加淀粉分子的分子量，提高淀粉抵抗消化酶对其的酶解能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种高抗性淀粉含量淀粉的生产方法，所得产品较大地提高了原料淀粉中的抗性淀粉含量，可适用于制作糖尿病人的主食食品，或营养保健食品的原料。
为达到上述目的，本发明采用了以下步骤(1)采用直链淀粉含量大于10％以上的原料淀粉，用水配制成3-25％的淀粉乳浆，加热至78℃以上糊化15-60分钟；(2)搅拌条件下在糊化的淀粉乳浆中加入淀粉脱枝酶，酶解15-150分钟；(3)在酶解后的淀粉乳浆中加入离子浓度为0.005-1.5mol/L的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液，使柠檬酸根离子对原料淀粉的质量比在1-15％之间，调节淀粉乳浆物料的pH值在3.5-6.5之间，60-100℃恒温搅拌30-180分钟；(4)将淀粉乳浆物料冷却至冰点后放置低温冷槽冷冻，于物料中心温度为-18℃时取出，加热至95-100℃恒温搅拌30分钟；(5)重复步骤(4)共3-4次，所获产品为高抗性淀粉含量的淀粉乳浆。
以上步骤(2)所述淀粉脱枝酶为普鲁兰酶、异淀粉酶。
将步骤(5)所获淀粉乳浆进行喷雾干燥、辊筒干燥或流化床干燥取其一，制成干粉状产品；或将步骤(5)的淀粉乳浆在低温状态时解冻，过滤后热风干燥，制成干粉状产品。
本发明根据抗性淀粉的形成原理，针对不同淀粉的理化性质，以普鲁兰酶或异淀粉酶等淀粉脱枝酶脱枝水解淀粉，形成较多量的直链淀粉，以酸性溶液环境以及三羧酸官能团对直链淀粉以及脱枝直链淀粉进行交联，继而采用冷冻循环老化工艺，促进抗性淀粉淀粉结晶品核的形成及晶体的生长，并在循环过程中提高抗性淀粉的得率，构成一个完整的发明过程。
图1为本发明多方法综合提高淀粉中抗性淀粉含量工艺流程图。
具体实施例方式
以下根据附图对本发明方案作具体描述。
1.高温糊化原料淀粉要求通过碱液分散法测定后直链淀粉含量大于10％以上，如玉米淀粉、绿豆淀粉、青稞淀粉、葛根淀粉、高粱淀粉、藕淀粉等种植及野生资源淀粉。原料淀粉在水溶液中以一定的浓度配制成淀粉乳浆。浓度低，后续工艺中的传输以及蒸发量导致能耗大；淀粉乳浆浓度高，溶液粘稠，传输困难，反应不完全，热传导困难；配制成淀粉乳浆浓度为3％-25％为好。淀粉乳浆需要在加热的条件下充分糊化，以使淀粉颗粒吸水糊化膨胀，有利于直链淀粉从支链淀粉中析出以及后续工艺中使用的酶、交联剂等与淀粉颗粒反应位点的接近，以78℃以上糊化15至60min为合适的工艺参数。
2.恒温酶解脱枝增直直链淀粉是由葡萄糖单元通过α-1，4糖苷键连接的线形分子形成的长链，支链淀粉则是由多个直链淀粉通过α-1，6糖苷键形成侧链，在侧链上还会形成另一个分支的侧链，因而结构复杂，分子量巨大。普鲁兰酶、异淀粉酶等淀粉脱枝酶水解淀粉时具有作用部位的专一性，只切断α-1，6糖苷键，使侧链与主链分离，支链淀粉变成为直链，形成更多的直链淀粉分子，有助于减少淀粉之间的空间位阻，使得直链淀粉分子与直链淀粉分子更易靠近，并通过氢键缔合形成淀粉晶粒结构。本步骤实施，以各淀粉脱枝酶的最佳工艺要求为参数进行调整设置，包括酶用量、pH值、酶解温度等，严格控制酶解作用时间，过程中不断进行搅拌。
3.淀粉交联以离子浓度为0.005-1.5mol/L柠檬酸-柠檬酸钠的缓冲溶液按一定比例加入淀粉乳浆中，使柠檬酸根离子对原料淀粉的质量比值在1％-15％之间，并调节溶液pH值为3.5-6.5之间。恒温在60-100℃，搅拌反应30-180min，使淀粉交联；该反应中，二羧酸官能团也能起到对淀粉交联的效果。
4.冷冻循环老化淀粉乳浆冷却至室温渐进冰点，入低温冷槽冻藏至中心温度为-18℃(约3小时)；取出，于95-100℃恒温搅拌糊化30min，进行第二次冻藏循环老化，如此三至四次。一般而言，抗性淀粉得率随着循环老化次数的增加而增加，但在老化三次以后，得率的增加幅度渐减，以3或4次为宜。
5.干燥淀粉乳浆可采用多种方式进行干燥，如喷雾干燥、辊筒干燥、流化床干燥等，也可以在低温下对淀粉乳浆解冻，含抗性淀粉的浆液将呈颗粒状，过滤后热风干燥，控制成品水分含量在3％以下。获得本发明方法制作的产品。
为验证本发明方法的有效性，特进行以下试验采用美国分析化学家学会(AOAC)推荐的酶—重力法测量各淀粉增抗前后的抗性淀粉含量。首先将经过老化处理的淀粉用高温淀粉酶在93℃水浴中搅拌酶解30min，加酶量以每克淀粉干基500单位，然后升温至100℃灭酶15min；冷却至60℃，以10mmol/L浓度HCl液调节物料pH值为4.5，加入葡萄糖淀粉酶(5000u/干基淀粉)水浴中继续水解上述淀粉30min后，取出冷却；将淀粉水解液布氏漏斗抽虑，沉淀用蒸馏水洗涤3次以上；沉淀在80℃条件下干燥，105℃恒重，冷却称重，获得RS含量，并计算RS得率。试验结果如下表所示。
表1六种淀粉增抗前后RS含量对照表
试验证明通过本发明方法处理，原料淀粉中的抗性淀粉含量可以平均提高5-15倍，达到15-25％。
权利要求
1.提高淀粉中抗性淀粉含量的方法，其特征在于以下步骤(1)采用直链淀粉含量大于10％以上的原料淀粉，用水配制成3-25％的淀粉乳浆，加热至78℃以上糊化15-60分钟；(2)搅拌条件下在糊化的淀粉乳浆中加入淀粉脱枝酶，酶解15-150分钟；(3)在酶解后的淀粉乳浆中加入离子浓度为0.005-1.5mol/L的柠檬酸—柠檬酸钠缓冲液，使柠檬酸根离子对原料淀粉的质量比在1-15％之间，调节淀粉乳浆物料的pH值在3.5-6.5之间，60-100℃恒温搅拌30-180分钟；(4)将淀粉乳浆物料冷却至冰点后放置低温冷槽冷冻，于物料中心温度为-18℃时取出，加热至95-100℃恒温搅拌30分钟；(5)重复步骤(4)共3-4次，所获产品为高抗性淀粉含量的淀粉乳浆。
2.按权利要求1所述提高淀粉中抗性淀粉含量的方法，其特征在于步骤(2)所述淀粉脱枝酶为普鲁兰酶、异淀粉酶。
3.按权利要求1所述提高淀粉中抗性淀粉含量的方法，其特征在于将步骤(5)所获淀粉乳浆进行喷雾干燥、锟筒干燥或流化床干燥取其一。
4.按权利要求1所述提高淀粉中抗性淀粉含量的方法，其特征在于将步骤(5)的淀粉乳浆在低温状态时解冻，过滤后热风干燥。
全文摘要
本发明公开了一种提高淀粉中抗性淀粉含量的方法。选取直链淀粉含量大于10％的淀粉为原料，配制3％－25％的淀粉乳浆，78℃以上糊化；以普鲁兰酶或脱枝水解淀粉分解支链淀粉形成较多量的直链淀粉；以pH3.5－6.5的酸性环境以及柠檬酸根等二、三羧酸官能团对直链淀粉以及脱枝直链淀粉进行交联，官能团离子浓度为淀粉原料的1％－15％；在冰点以下采用3－4次冷冻循环老化工艺，促进抗性淀粉淀粉结晶晶核的形成及晶体的生长，并在循环过程中提高抗性淀粉的得率；淀粉乳浆采用喷雾干燥、辊筒干燥、流化床干燥以及过滤－热风干燥等不同干燥方式制得干燥成品。本发明所得产品为糖尿病患者提供主食原料产品。
文档编号C12S3/12GK1995067SQ200610155338
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月20日 优先权日2006年12月20日
发明者顾振宇, 黄赣辉 申请人:浙江工商大学