CN101117352B - 一种高温稳定型慢消化淀粉的生产方法及其应用 - Google Patents
一种高温稳定型慢消化淀粉的生产方法及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
一种高温稳定型慢消化淀粉的生产方法及应用，属于非化学改性淀粉领域。本发明将原料淀粉，如玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、绿豆淀粉、鹰嘴豆淀粉、高粱淀粉、西米淀粉及芭蕉芋淀粉等，经过糊化处理后，加入商品淀粉酶制剂普鲁兰酶与α-淀粉酶复合脱支处理，保藏重结晶，然后进行热液处理即可得到慢消化淀粉产品。慢消化淀粉的含量≥50％，高温加工处理后慢消化淀粉的残留量≥80％。本发明的应用涉及到多个应用领域，如烘焙食品、快餐、糖果、调味料、乳制品、运动员专用食品、糖尿病人食品、减肥食品、口服小肠靶向控释薄膜包衣材料及动物饲料等。
Description
技术领域
一种高温稳定型慢消化淀粉的生产方法及其应用，属于非化学改性淀粉领域。本发明涉及的是一种用生物法和物理法协同从原淀粉生产高温稳定型慢消化淀粉的方法，并将慢消化淀粉用作功能性基料，添加应用到食品、医药、饲料等领域。
背景技术
淀粉作为仅次于纤维素的可再生性资源，具有价廉易得、可降解性和易转变成淀粉衍生物等特点。长期以来世界各国都十分重视淀粉资源的开发利用研究，尤其通过各种方法对淀粉的改性一直是科技工作者和生产厂商的研究热点。
同时，随着社会结构的变化、生活节奏的加快、饮食习惯和食物构成改变及社会老龄化，人类疾病谱发生了很大转变，慢性疾病，如糖尿病、心血管疾病、肥胖症、高脂血症、高血压等胰岛素抵抗相关疾病比例不断上升，已成为目前全球性重大的公共卫生问题。预防上述疾病发生的关键在于科学合理的膳食结构。另外，功能食品是21世纪食品工业发展的方向之一，随着人们生活水平的提高，人们越来越关注食品的功能化，不仅希望延年益寿，还渴望吃到防病健体的食品，提高生活质量，形成了世界性“保健食品热”。
淀粉是人类膳食中主要的碳水化合物，也是人体能量的主要来源。慢消化淀粉(Slowly digestible starch，SDS)的出现顺应了食品科技发展的方向，其作为一种新型的兼顾营养与功能的低血糖变性淀粉，具有缓慢吸收、持续释放能量、有助于维持血糖稳态，预防和治疗各种疾病(如糖尿病、肥胖、心脑血管疾病、癌症等)的特殊生理学功能。因此，慢消化淀粉作为一种新型的功能性资源具有极大的潜在开发价值，目前国内外尚未见此类产品的产业化报道。
慢消化淀粉与普通淀粉相似，可作为能量来源，但具有对人体特殊的生理效应，因而可广泛应用于食品前体、食品或食品组合物中，作为营养性辅料添加到烘焙食品、快餐、糖果、调味料、乳制品、冷冻甜点等食品配方中，可改善食品的品质，具有重要的工业应用价值。此外，利用慢消化淀粉为基料生成的低血糖食品不仅是糖尿病、肥胖病、高血压和心血管疾病患者的医疗食品，也可作为持续能量缓释的运动员专用产品或健康人群的理想保健食品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种营养价值高、保健功能好、血糖生成指数低的高温稳定型慢消化淀粉的制备方法及应用。
本发明的技术方案：本发明利用现有工业普鲁兰酶和α-淀粉酶(耐高温α-淀粉酶、中温α-淀粉酶、真菌淀粉酶)，通过复合酶解技术、重结晶技术和物理场热液改性技术处理糊化后的大宗淀粉(包括高直链玉米淀粉、普通玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、绿豆淀粉、鹰嘴豆淀粉、高粱淀粉、西米淀粉及芭蕉芋淀粉)制备高温稳定型慢消化淀粉。具体工艺为：
A)淀粉在浓度为1％-50％、温度50-150℃下糊化处理3-60min；
B)将冷却后的淀粉糊、普鲁兰酶和α-淀粉酶的复合酶与磷酸盐缓冲液混合，配比为：淀粉糊1kg，普鲁兰酶0.001-0.5kg，α-淀粉酶0.001-0.3kg，磷酸盐缓冲液1-3L；
C)在温度30-90℃，pH值3.0-7.0，不断搅拌反应0.5-24h；
D)灭酶后，将酶解产物在0-25℃下重结晶1-24h后干燥处理；
E)干燥后物料加水调节水分含量30％-60％、温度25-60℃热液密闭保温处理0.01-24h；
F)反应物再经过干燥、粉碎处理即得到高温稳定型慢消化淀粉。
采用爱尔兰Megazyme公司产的全淀粉分析套件按照Englyst法测定慢消化淀粉的含量，本发明产品的慢消化淀粉含量≥50％，并且在应用加工过程中高温条件处理后慢消化淀粉的残留量≥80％。
上述冷却、灭酶、干燥、粉碎等是当前食品加工领域的通用技术。
高温稳定型慢消化淀粉的应用：
利用慢消化淀粉血糖生成指数低的特殊生理学功能直接应用；
慢消化淀粉应用于食品、医药、饲料领域：慢消化淀粉添加到烘焙食品、快餐、糖果、调味料、乳制品、运动员专用食品、糖尿病人食品、减肥食品、口服小肠靶向控释薄膜包衣材料及动物饲料，具有缓慢吸收、持续释放能量、有助于维持血糖稳态，预防和治疗各种疾病的特殊生理学功能。
慢消化淀粉的添加量一般要超过20％。用于口服小肠靶向控释薄膜包衣材料，可弥补当前包衣载体材料存在着材料本身降解产物的生物相容性、对活性功能成分控释速度慢、无法避免在上消化道出现活性功能成分泄漏以及活性功能成分释放不完全的不足之处。
血糖生成指数(glycemic index，GI)：食用含50g有价值的碳水化合物(CHO)的食物后，在一定时间内(一般为2h)体内血糖水平应答与食用相当量的葡萄糖或白面包引起的血糖应答水平的比值。GI是一个比较而言的数值，反映了食物与葡萄糖相比升高血糖的速度和能力，通常以葡萄糖或白面包的GI为100％。因此，根据GI值大小可将富CHO食品划分为不同等级，GI<55％的食物被认为是低血糖食物，在55％～70％范围之间的为中血糖食物，70％以上为高血糖食物。
本发明的有益效果：
1、本发明的原料采用国内市场上普通的谷类淀粉、薯类淀粉、类淀粉及其它植物来源的淀粉，原料来源广、不受产地和季节的限制。
2、用本发明的生产工艺制备出高温稳定型慢消化淀粉(含量≥50％)的产品，成本相对较低，而且采用清洁生产工艺，对环境无污染。
3、本发明以复合酶解技术、重结晶技术和物理场热液改性技术协同处理制备慢消化淀粉，产品质量好，高温加工处理后慢消化淀粉的残留量≥80％，而现有技术制备的产品收率低，热稳定性差，难以实现商品化。
4、本发明技术的使用实现了连续化生产、工序简单，易于自动控制。
5、本发明开发的产品属于高营养价值、血糖生成指数低的新型变性淀粉，由于该产品具有防病、治病、维系人体健康的作用，既可作为终端产品直接投放市场供消费者食用，还可用作食品、医药、饲料的原料，有较高的科技附加值，拥有广阔的潜在市场，可大大提高农副产品价值，对提高人民身体健康水平有重要意义，具有较高的社会效益和经济效益。
具体实施方案
实施例1
将浓度为5％的普通玉米淀粉乳，在温度50℃下糊化处理60min，淀粉糊冷却后添加普鲁兰酶、α-淀粉酶及磷酸盐缓冲液混合均匀，其中淀粉糊1kg，普鲁兰酶0.005kg，α-淀粉酶0.001kg，缓冲液1L。在40℃、pH值3.5的条件不断搅拌反应1h。灭酶处理，将酶解产物在1℃下保藏重结晶5h后干燥处理。然后加水调节至35％水分含量、温度50℃热液密闭保温处理0.01h，再经过干燥、粉碎处理即得到含量为58％的高温稳定型慢消化淀粉。
实施例2
将浓度为20％的马铃薯淀粉乳，在温度70℃下糊化处理30min，淀粉糊冷却后添加普鲁兰酶、α-淀粉酶及磷酸盐缓冲液混合均匀，其中淀粉糊1kg，普鲁兰酶0.03kg，α-淀粉酶0.01kg，缓冲液2L。在70℃、pH值5的条件不断搅拌反应10h。灭酶处理，将酶解产物在10℃下保藏重结晶10h后干燥处理。然后加水调节至45％水分含量、温度40℃热液密闭保温处理6h，再经过干燥、粉碎处理即得到含量为83％的高温稳定型慢消化淀粉。
实施例3
将浓度为40％的绿豆淀粉乳，在温度150℃下糊化处理5min，淀粉糊冷却后添加普鲁兰酶、α-淀粉酶及磷酸盐缓冲液混合均匀，其中淀粉糊1kg，普鲁兰酶0.5kg，α-淀粉酶0.3kg，缓冲液3L。在90℃、pH值6的条件不断搅拌反应24h。灭酶处理，将酶解产物在20℃下保藏重结晶24h后干燥处理。然后加水调节至60％水分含量、温度30℃热液密闭保温处理20h，再经过干燥、粉碎处理即得到含量为78％的高温稳定型慢消化淀粉。
实施例4
将高温稳定型慢消化淀粉按质量百分比为30％添加到面团中，并且按照工业化一般配方和方法制备普通饼干，随后将所得到的饼干进行模拟咀嚼磨碎后测定其体外水解指数(HI)，由公式GI＝0.862×(HI)+8.198预测得到血糖生成指数GI＝46％，属于一类典型的可缓慢消化的低血糖食品。
实施例5
将高温稳定型慢消化淀粉加入到包衣溶液二甲亚砜中，配成质量百分比3％的溶液，然后添加用量为慢消化淀粉质量20％的增塑剂甘油，制成口服小肠靶向控释薄膜包衣液，将治疗小肠疾病的多肽蛋白类活性生物大分子成分在包衣机里将上述的包衣液均匀包裹后在人体消化道体外模拟并测定靶向性和降解性。未经过慢消化淀粉薄膜包裹的药物在人工胃液中的释药速率非常快，8min后达到60％，3h内药物释放完全。而本实施例所得的慢消化淀粉口服小肠靶向控释薄膜包衣片的小肠靶向控释性能显著提高，经过人工胃液后其释放量小于8％，在小肠中5h后释放量达到95％，说明该淀粉薄膜包衣具有口服小肠靶向控释载药的效果。
实施例6
将高温稳定型慢消化淀粉按质量百分比为50％制备的糖尿病人食品，与食用普通食品相比，食用含慢消化淀粉的食品后第3天患者餐前和餐后1h的血糖浓度显著低于第一天，血糖曲线下面积也明显下降，但餐前及餐后胰岛素曲线下面积的差异无显著性，说明该食品是一种适合于糖尿病患者服用的安全的肠内营养剂。
实施例7
将按质量百分比为25％的高温稳定型慢消化淀粉加入到反刍动物饲料中，相比未添加的饲料，喂养的肉仔鸡瘤胃中的微生物消化速率明显减慢，肉仔鸡的生长效率提高了30％，说明添加慢消化淀粉的饲料有利于动物的生长并能够改善蛋白质和能量利用。
Claims (3)
1.一种高温稳定型慢消化淀粉的生产方法，其特征是：以淀粉为原料，利用现有工业用酶制剂普鲁兰酶和α-淀粉酶，通过复合酶协同水解技术、重结晶技术和物理场热液改性技术得到高温稳定型慢消化淀粉，工艺为：
A)淀粉在浓度为1％-50％、温度50-150℃下糊化处理3-60min；
B)将冷却后的淀粉糊、普鲁兰酶和α-淀粉酶的复合酶与磷酸盐缓冲液混合，配比为：淀粉糊1kg，普鲁兰酶0.001-0.5kg，α-淀粉酶0.001-0.3kg，磷酸盐缓冲液1-3L；
C)在温度30-90℃，pH值3.0-7.0，不断搅拌反应0.5-24h；
D)灭酶后，将酶解产物在0-25℃下重结晶1-24h后干燥处理；
E)干燥后物料加水调节水分含量30％-60％、温度25-60℃热液密闭保温处理0.01-24h；
F)反应物再经过干燥、粉碎处理即得到高温稳定型慢消化淀粉。
2.根据权利要求1所述的高温稳定型慢消化淀粉的生产方法，其特征是：原料淀粉为：玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、绿豆淀粉、鹰嘴豆淀粉、高粱淀粉、西米淀粉或芭蕉芋淀粉。
3.用权利要求1所述方法生产的高温稳定型慢消化淀粉，其特征是产品中慢消化淀粉的含量≥50％，在应用加工过程中高温条件处理后慢消化淀粉的含量≥80％。
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