專利名稱：一種用淀粉酶協(xié)同濕熱處理制備抗性淀粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)食品及食品添加劑的技術(shù)，尤其是涉及一種用淀粉酶協(xié)同濕熱處理制備抗性淀粉的方法。該方法利用可再生資源的淀粉為原料，生產(chǎn)出低熱、高膳食纖維功能性食品添加劑。
背景技術(shù)：
抗性淀粉(Resistant starch)是一種新型的膳食纖維，具有比傳統(tǒng)膳食纖維更優(yōu)良的生理功能和食品加工性能，是一種“藥食同源”的食品資源。抗性淀粉是在運用酶-重力法(enzymatic-gravimetric method)進行膳食纖維定量時，發(fā)現(xiàn)有淀粉成分會被包含在不溶性膳食纖維(IDF)中。Englyst等學(xué)者首先將這部分淀粉定義為抗性淀粉。歐洲抗性淀粉協(xié)會(European Flair Concerted Action onResistant Starch)在1993年將抗性淀粉定義為不被健康人體小腸所吸收之淀粉及其分解物的總稱。膳食纖維對人體健康的貢獻，主要是在腸道發(fā)酵生成的短鏈脂肪酸，而抗性淀粉也不被小腸吸收，能原封不動地進入大腸，部分為腸內(nèi)菌發(fā)酵利用而產(chǎn)生短鏈脂肪酸如丁酸等，較同等量膳食纖維產(chǎn)生的丁酸還要多，研究發(fā)現(xiàn)丁酸能夠阻止癌細胞的生長，與直腸癌的防治密切相關(guān)；抗性淀粉可增加糞便體積，促進腸道蠕動，對于便秘、炎癥、痔瘡、結(jié)腸癌等疾病有良好的預(yù)防效果。攝入高抗性淀粉食物，具有較少胰島素反應(yīng)，可延緩餐后血糖上升，能有效地控制糖尿病病情?？剐缘矸劭梢栽黾又|(zhì)排泄，將食物中脂質(zhì)部分排除從而減少熱量的攝取，而且抗性淀粉作為低熱量添加劑添加到食物中，可有效控制體重。De Deckere等人的研究發(fā)現(xiàn)高抗性淀粉含量的飲食可減少血中總膽固醇值(TC)和甘油三酯值(TAG)。Ranhotra等學(xué)者研究也發(fā)現(xiàn)抗性淀粉能有效降低血中及肝臟內(nèi)脂質(zhì)含量。膳食纖維攝入量過多會降低飲食中的維生素、礦物質(zhì)如Ca、Fe、Mg的吸收，而抗性淀粉則不會對維生素、礦物質(zhì)等微量元素的吸收產(chǎn)生干擾。抗性淀粉是白色小顆粒，持水性低，不似膳食纖維會吸收大量水分，當它作為食品原、配料時，添加于低水分含量產(chǎn)品如脆餅、面包、曲奇等，不會影響其口感，也不會改變食物風(fēng)味及組織。
抗性淀粉的生理功能和食品加工性都優(yōu)于傳統(tǒng)的膳食纖維，用于食品加工可提高纖維含量，改進食品的性能，克服傳統(tǒng)膳食纖維的某些缺點?？剐缘矸圩鳛橐环N新型的膳食纖維資源具有極大的潛在開發(fā)價值，國內(nèi)目前尚未見此類產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的報導(dǎo)。
抗性淀粉作為低熱、高膳食纖維食品功能成分，廣泛應(yīng)用于碳水化合物、脂肪質(zhì)食品，作為膳食纖維添加到烘烤食品、低熱、低脂人造奶油、冷凍甜點等或作為一種單獨的功能食品添加劑加入食品配方中。抗性淀粉作為低熱、高膳食纖維含量功能食品成分將可改善食品的加工性能，開發(fā)出系列功能保健食品，具有重要的工業(yè)應(yīng)用價值。此外，利用抗性淀粉為基料生產(chǎn)的低熱、高膳食纖維功能食品不僅是糖尿病、肥胖病、高血壓和心血管病患者的醫(yī)療食品，也是健康人群的理想保健食品。
目前，工業(yè)上用于制備抗性淀粉的技術(shù)主要包括淀粉的糊化、脫支酶脫支、凝沉、冷熱循環(huán)處理、干燥、粉碎、過篩等步驟?？剐缘矸凵a(chǎn)主要是利用玉米淀粉為原料，采用多次冷熱循環(huán)處理或酶法輔以冷熱處理、干燥等步驟來制備，存在以下缺點(1)抗性淀粉的含量偏低，很難將之商品化。(2)制備方法采取多次反復(fù)循環(huán)，能耗高且工藝繁瑣，不利于自動化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種高膳食纖維功能食品添加劑的抗性淀粉的制備方法。該方法以淀粉為原料，采用淀粉酶和濕熱協(xié)同處理，簡化工藝，有效地提高了抗性淀粉的含量和收率，降低能耗，保證產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良、產(chǎn)品成本明顯下降；同時本發(fā)明采用清潔生產(chǎn)工藝、實現(xiàn)有機廢水零排放，對環(huán)境無任何不良影響。
本發(fā)明的原理本發(fā)明以有代表性的淀粉(包括高鏈玉米淀粉、普通玉米淀粉、蠟質(zhì)玉米淀粉、木薯淀粉、馬鈴薯淀粉、豆類淀粉、稻米淀粉、蠟質(zhì)稻米淀粉、高梁淀粉和西米淀粉等)為原料，在一定條件下經(jīng)液化、脫支化，獲得一定鏈、支比例的產(chǎn)物，使淀粉分子量分布在一定范圍，然后再用濕熱處理等物理技術(shù)處理酶作用后的淀粉，使淀粉分子鏈改變和重組，形成一種新的抗性結(jié)構(gòu)。以國際標準方法AACC76-13來測定抗性淀粉的含量，開發(fā)出抗性淀粉含量高(RS在45-80％)的系列產(chǎn)品。具體是將淀粉分散于水中，其固體含量為5～45％，調(diào)節(jié)溫度、pH，加入α-淀粉酶，為進一步脫支做準備，滅酶后，將溫度、pH調(diào)節(jié)到普魯蘭酶的最佳酶活力條件。根據(jù)酶的來源、類型、酶的活力、底物及底物濃度等來決定這些參數(shù)條件。脫支后立即滅酶，采用pH≤3.0，約1hrs，使酶失活，用濕熱處理所得樣品，經(jīng)干燥、粉碎、過篩等步驟得含抗性淀粉含量較高的產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種用淀粉酶協(xié)同濕熱處理制備抗性淀粉的方法，包括如下步驟(1)在濃度為5-40％、pH5.0～8.0的淀粉乳中，在45～80℃加入用量為1～40MWU/mg淀粉的α-淀粉酶，保持10～200mins；(2)滅酶；(3)調(diào)節(jié)pH至3.5～6.5，在40～70℃下加入普魯蘭酶，用量為0.8～32ASPU/g淀粉，保持4～48hrs；(4)滅酶；(5)將水分含量為5～35％的經(jīng)步驟(4)制得的產(chǎn)物放入捏合反應(yīng)器中，于50～120℃下反應(yīng)6～48hrs；(6)經(jīng)冷卻、干燥、粉碎和過篩等步驟得產(chǎn)品。
本發(fā)明制備的產(chǎn)品系列，技術(shù)指標如下產(chǎn)品為無異味、無沙齒、無雜物的白色粉末。抗性淀粉產(chǎn)率85％以上，含量達到45-80％，水分小于等于12％，灰分小于0.4，白度為85-90，蛋白質(zhì)含量小于0.5％，衛(wèi)生指標符合國家相關(guān)檢驗標準，具有低熱、高膳食纖維含量功能成分。
上述滅酶、冷卻、干燥、粉碎和過篩等是現(xiàn)有的通用技術(shù)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(1)本發(fā)明以酶法協(xié)同濕熱處理制備抗性淀粉，產(chǎn)品質(zhì)量好，現(xiàn)有技術(shù)采用多次冷熱處理或酶法，輔以冷、熱處理，收率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，抗性淀粉含量較低，難以實現(xiàn)商品化。采用生物酶法協(xié)同濕熱處理，經(jīng)干燥、粉碎、過篩等工序得抗性淀粉，生產(chǎn)工序大大簡化。
(2)產(chǎn)品的功能性質(zhì)易控制，本發(fā)明制備的抗性淀粉，從原料淀粉到產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，淀粉始終保持顆粒狀態(tài)，產(chǎn)品的熱值、持水性等隨變性程度不同而改變，與原有技術(shù)相比，產(chǎn)品抗性淀粉含量高，形成的不同抗性淀粉產(chǎn)品系列，可應(yīng)用于不同方面。
(3)生產(chǎn)效率高，收率高，成本低。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的制備方法相比，不再采用冷、熱處理，生產(chǎn)效率提高約35％，抗性淀粉收率提高約15％，水、電、汽消耗降低約55％，生產(chǎn)成本約降低約25％。由于產(chǎn)品增加了功能，故應(yīng)用更為廣泛。
(4)本發(fā)明技術(shù)的使用實現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，工序簡化，易于自動控制。
具體實施例方式
為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步地詳細說明，但是本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。
本發(fā)明采用AACC76-13測定所得產(chǎn)品的抗性淀粉含量。
實施例1(1)在濃度為5％、pH為6.5的100g(干基)玉米淀粉乳中，在50℃加入α-淀粉酶5×105MWU，即按用量為5MWU/mg淀粉加入α-淀粉酶，保持30mins；(2)采用溫度為75℃，18Min，以達滅酶目的；(3)用鹽酸調(diào)節(jié)pH至5.5，在60℃下加入普魯蘭酶，用量為4.0ASPU/g淀粉，保持24hrs；(4)滅酶，同步驟(2)；(5)將20％水分的經(jīng)步驟(4)制得的產(chǎn)物放入捏合反應(yīng)器中，于95℃下反應(yīng)12hrs；(6)經(jīng)常溫下冷卻、40～50℃下干燥、粉碎和過篩等步驟得產(chǎn)品。
用AACC76-13測得抗性淀粉含量為45.6％。
實施例2(1)在濃度為15％、pH5.0的100g(干基)綠豆淀粉乳中，在70℃加入加入α-淀粉酶2×105MWU，即按用量為2MWU/mg淀粉加入α-淀粉酶，保持60mins；(2)滅酶，調(diào)整pH為3.0，1hrs，以達滅酶目的；(3)調(diào)節(jié)pH至6.0，在55℃下加入普魯蘭酶，用量為4.8ASPU/g淀粉，保持48hrs；(4)滅酶，同步驟(2)；
(5)將25％水分的經(jīng)步驟(4)制得的產(chǎn)物放入捏合反應(yīng)器中，于100℃下反應(yīng)12hrs；(6)經(jīng)冷卻、干燥、粉碎和過篩等步驟得產(chǎn)品；用AACC76-13測得抗性淀粉含量為60.5％。
實例3(1)在濃度為25％、pH7.0的100g(干基)高鏈玉米淀粉乳中，在80℃加入α-淀粉酶2.5×105MWU，即按用量為2.5MWU/mg淀粉加入α-淀粉酶，保持90mins；(2)采用溫度為80℃，15Min，以達滅酶目的；(3)調(diào)節(jié)pH至5.5，在60℃下加入普魯蘭酶，用量為10ASPU/g淀粉，保持24hrs；(4)滅酶，同步驟(2)；(5)將30％水分的經(jīng)步驟(4)制得的產(chǎn)物放入捏合反應(yīng)器中，于105℃下反應(yīng)10hrs；(6)經(jīng)冷卻、干燥、粉碎和過篩等步驟得產(chǎn)品；用AACC76-13測得抗性淀粉含量為80.0％。
實例4(1)在濃度為40％、pH8.0的100g(干基)高鏈玉米淀粉乳中，在60℃加入α-淀粉酶25×105MWU，即按用量為25MWU/mg淀粉加入α-淀粉酶，保持20mins；(2)調(diào)整pH為2.0，1hrs，以達滅酶目的；(3)調(diào)節(jié)pH至6.0，在55℃下加入普魯蘭酶，用量為28ASPU/g淀粉，保持4hrs；(4)調(diào)整pH為2.0，1hrs，以達滅酶目的；(5)將35％水分的經(jīng)步驟(4)制得的產(chǎn)物放入捏合反應(yīng)器中，于115℃下反應(yīng)20hrs；(6)經(jīng)冷卻、干燥、粉碎和過篩等步驟得產(chǎn)品；用AACC76-13測得抗性淀粉含量為61.8％。
如上所述，即可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用淀粉酶協(xié)同濕熱處理制備抗性淀粉的方法，其特征在于包括如下步驟(1)在濃度為5～40％、pH5.0～8.0的淀粉乳中，在45～80℃加入用量為1～40MWU/mg淀粉的α-淀粉酶，保持10～200mins；(2)滅酶；(3)調(diào)節(jié)pH至3.5～6.5，在40～70℃下加入普魯蘭酶，用量為0.8～32ASPU/g淀粉，保持4～48hrs；(4)滅酶；(5)將水分含量為5～35％的經(jīng)步驟(4)制得的產(chǎn)物放入捏合反應(yīng)器中，于50～120℃下反應(yīng)6～48hrs；(6)經(jīng)冷卻、干燥、粉碎和過篩，制得抗性淀粉。
2.根據(jù)要求權(quán)利1所述的一種用淀粉酶協(xié)同濕熱處理制備抗性淀粉的制備方法，其特征在于所述步驟(1)的淀粉乳濃度為15％～35％，pH為6.5～7.5。
3.根據(jù)要求權(quán)利1所述的一種用淀粉酶協(xié)同濕熱處理制備抗性淀粉的制備方法，其特征在于所述步驟(1)α-淀粉酶按淀粉重量的2～20MWU/mg加入。
4.根據(jù)要求權(quán)利1所述的一種用淀粉酶協(xié)同濕熱處理制備抗性淀粉的制備方法，其特征在于所述步驟(3)的普魯蘭酶用量為5～10ASPU/g淀粉，保持12～24hrs
5.根據(jù)要求權(quán)利1所述的一種用淀粉酶協(xié)同濕熱處理制備抗性淀粉的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)在濃度為40％、pH為8.0的淀粉乳中，在60℃加入用量為25MWU/mg淀粉的α-淀粉酶，保持20mins；(2)滅酶；(3)調(diào)節(jié)pH至6.0，在55℃下加入普魯蘭酶，用量為28ASPU/g淀粉，保持4hrs；(4)滅酶；(5)將35％水分的樣品放入捏合反應(yīng)器中，于115℃下反應(yīng)20hrs；(6)經(jīng)冷卻、干燥、粉碎和過篩等步驟得產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了用淀粉酶協(xié)同濕熱處理制備抗性淀粉的方法。該方法包括(1)在濃度為5～40％、pH5.0～8.0的淀粉乳中，在45～80℃加入用量為1～40MWU/mg淀粉的α－淀粉酶；(2)滅酶；(3)調(diào)節(jié)pH至3.5～6.5，在40～70℃下加入普魯蘭酶；(4)滅酶；(5)將水分含量為5～35％的樣品放入捏合反應(yīng)器中，于50～120℃下反應(yīng)6～48hrs；(6)經(jīng)冷卻、干燥、粉碎和過篩，制得抗性淀粉。本發(fā)明以淀粉為原料，采用生物技術(shù)協(xié)同物理處理手段極大地提高了抗性淀粉的含量，簡化了工藝，提高了收率，降低了能耗，生產(chǎn)過程無廢液、無污染。制備的抗性淀粉可用作功能性食品基料、生化藥物載體。
文檔編號A23L1/0522GK1973688SQ200610123969
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月1日
發(fā)明者高群玉, 羅志剛, 楊連生 申請人:華南理工大學(xué)