一種用普魯蘭酶協同酸醇處理製備抗性澱粉的方法
2023-05-23 01:49:56
專利名稱：一種用普魯蘭酶協同酸醇處理製備抗性澱粉的方法
技術領域：
本發明涉及生產食品及食品添加劑的技術，尤其是涉及一種用澱粉酶製備抗性澱
粉的方法。該方法利用可再生資源的澱粉為原料，生產出低熱、高膳食纖維功能食品添加 劑。
背景技術：
抗性澱粉(Resistant starch)是一種新型的膳食纖維，具有比傳統膳食纖維更優 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。抗性澱粉是在運用酶-重 力法(enzymatic-gravimetric method)進行膳食纖維定量時，發現有澱粉成分會被包含在 不溶性膳食纖維(IDF)中。Englyst等學者首先將這部分澱粉定義為抗性澱粉。歐洲抗性 澱粉協會(European Flair Concerted Action onResistant Starch)在1993年將抗性澱 粉定義為不被健康人體小腸所吸收之澱粉及其分解物的總稱。膳食纖維對人體健康的貢 獻，主要是在腸道發酵生成的短鏈脂肪酸，而抗性澱粉也不被小腸吸收，能原封不動地進入 大腸，部分為腸內菌發酵利用而產生短鏈脂肪酸如丁酸等，較同等量膳食纖維產生的丁酸 還要多，研究發現丁酸能夠阻止癌細胞的生長，與直腸癌的防治密切相關；抗性澱粉可增加 糞便體積，促進腸道蠕動，對於便秘、炎症、痔瘡、結腸癌等疾病有良好的預防效果。攝入高 抗性澱粉食物，具有較少胰島素反應，可延緩餐後血糖上升，能有效地控制糖尿病病情。抗 性澱粉可以增加脂質排洩，將食物中脂質部分排除從而減少熱量的攝取，而且抗性澱粉作 為低熱量添加劑添加到食物中，可有效控制體重。De Deckere等人的研究發現高抗性澱 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等學者研究也 發現抗性澱粉能有效降低血中及肝臟內脂質含量。膳食纖維攝入量過多會降低飲食中的 維生素、礦物質如Ca、 Fe、 Mg的吸收，而抗性澱粉則不會對維生素、礦物質等微量元素的吸 收產生幹擾。抗性澱粉是白色小顆粒，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，添加於低水分含量產品如脆餅、麵包、曲奇等，不會影響其口感，也不會改 變食物風味及組織。 抗性澱粉的生理功能和食品加工性能都優於傳統的膳食纖維，用於食品加工可提 高纖維含量，改進食品的性能，克服傳統膳食纖維的某些缺點。抗性澱粉作為一種新型的膳 食纖維資源具有極大的潛在開發價值，國內目前尚未見此類產品產業化的報導。
抗性澱粉作為低熱、高膳食纖維食品功能成分，可廣泛應用於碳水化合物、脂肪質 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。抗性澱粉作為低熱、高膳食纖維含量功能食品成分將可 改善食品的加工性能，開發出系列功能保健食品，具有重要的工業應用價值。此外，利用抗 性澱粉為基料生產的低熱、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 患者的醫療食品，也是健康人群的理想保健食品。 工業上用於製備抗性澱粉的各種技術主要包括澱粉的糊化、脫支酶脫支、凝沉、 冷熱循環處理、乾燥、粉碎、過篩或通過若干澱粉酶協同溼熱處理等步驟來實現。
目前的抗性澱粉生產主要是利用玉米澱粉為原料，採用多次冷熱循環處理或酶法 輔以冷熱處理、乾燥等步驟來製備，存在以下缺點(l)抗性澱粉的含量偏低，很難將之商 品化。(2)製備方法採取多次反覆循環，能耗高且工藝繁瑣，不利於自動化生產。(3)溼熱 處理還沒有工業化設備，反應時由於受熱不均勻，反應過程會有部分澱粉因過熱糊化，降低
廣品得率。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足之處，提供一種高膳食纖維功能食品添加 劑-抗性澱粉的製備方法。 該方法以澱粉為原料，採用普魯蘭酶協同酸醇處理，簡化工藝，有效地提高了抗性 澱粉的含量和收率，降低能耗，保證產品質量優良、產品成本明顯下降。與原澱粉相比，經普 魯蘭協同酸解處理的澱粉能夠保持澱粉的原有形態，又具較高的結晶度和較小粒徑，固有 黏度較低，可溶性好，同時擁用有抗性澱粉和代脂產品的雙重特性，可廣泛用於食品領域。
本發明的原理本發明以有代表性的澱粉(包括高鏈玉米澱粉、普通玉米澱粉、 蠟質玉米澱粉、木薯澱粉、馬鈴薯澱粉、豆類澱粉、稻米澱粉、蠟質稻米澱粉、高梁澱粉和西 米澱粉等)為原料，在一定條件下經普魯蘭酶處理獲得一定鏈、支比例的產物，然後經酸醇 處理破壞其非晶區域，使澱粉分子鏈改變和重組，形成一種新的抗性結構成分_抗性澱粉。 以國際標準方法AACC76-13來測定抗性澱粉的含量，開發出抗性澱粉含量高(RS在40 85%)的系列產品。具體是將澱粉分散於水中，其固體含量為10 45X，將溫度、pH調節 到普魯蘭酶的最佳酶活力條件，根據酶的來源、類型、酶的活力、底物及底物濃度等來決定 這些參數條件。脫支後立即滅酶，採用鹽酸調整至pH《3.0，保持約lhr，使酶失活，在一定 條件下進行酸醇處理，所得樣品，經冷卻、過濾、乾燥、粉碎、過篩等步驟得含抗性澱粉含量 較高的產品。 本發明的目的通過如下技術方案實現 —種用普魯蘭酶協同酸醇處理製備抗性澱粉的方法，包括如下步驟 (1)在重量濃度為10 45%、 pH3. 5 6. 5的澱粉乳中，加熱至40 70°C ，加入
普魯蘭酶，用量為1 40ASPU/g澱粉，保持8 48hrs ; (2)滅酶; (3)將步驟(2)所得產物放入盛有重量濃度50 90%的乙醇反應器中，乙醇與澱 粉乳的體積比為l : 0.8 1.2，加入反應器反應物體積1 3^的鹽酸，於50 8(TC下反 應1 3hrs ; (4)經冷卻、過濾、乾燥、粉碎和過篩，製得抗性澱粉。 為進一步實現本發明的目的，本發明可以採用如下優選技術方案。 —種用普魯蘭酶協同酸醇處理製備抗性澱粉的方法，包括如下步驟 (1)在濃度為10%、 pH4.0的澱粉乳中，加熱至6(TC，加入普魯蘭酶，用量為
30ASPU/g澱粉，保持48hrs ; (2)滅酶; (3)將步驟(2)所得產物放入盛有重量濃度50%的乙醇反應器中，乙醇與澱粉乳 的體積比為1 : l，加入反應器反應物體積1. 5%的鹽酸，於8(TC下反應2hrs ;
(4)經冷卻、過濾、乾燥、粉碎和過篩等步驟得產品。 —種用普魯蘭酶協同酸醇處理製備抗性澱粉的方法，包括如下步驟 (1)在濃度為15 % 、 pH5. 5的綠豆澱粉乳中，加熱至70°C ，加入普魯蘭酶，用量為
15ASPU/g澱粉，保持18hrs ; (2)滅酶； (3)將步驟(2)所得產物放入盛有重量濃度60%的乙醇反應器中，乙醇與澱粉乳
的體積比為1 : 0. 8，加入反應器反應物體積2%的鹽酸，於5(TC下反應1. 5hrs ; (4)經冷卻、過濾、乾燥、粉碎和過篩等步驟得產品。 —種用普魯蘭酶協同酸醇處理製備抗性澱粉的方法，包括如下步驟 (1)在濃度為30X、pH3. 5的高鏈玉米澱粉乳中，加熱至50°C ，加入普魯蘭酶，用量
為40ASPU/g澱粉，保持8hrs ; (2)滅酶； (3)將步驟(2)所得產物放入盛有重量濃度90%的乙醇反應器中，乙醇與澱粉乳
的體積比為l : 1，加入反應器反應物體積3^的鹽酸，於6(TC下反應3hrs ; (4)經冷卻、過濾、乾燥、粉碎和過篩等步驟得產品。 —種用普魯蘭酶協同酸醇處理製備抗性澱粉的方法，包括如下步驟 (1)在濃度為45% 、pH6. 5的澱粉乳中，加熱至40°C ，加入普魯蘭酶，用量為1ASPU/
g澱粉，保持24hrs ; (2)滅酶； (3)將步驟(2)所得產物放入盛有重量濃度75%的乙醇反應器中，乙醇與澱粉乳 的體積比為1 : 1. 2，加入反應器反應物體積1%的鹽酸，於7(TC下反應lhrs ;
(4)經冷卻、過濾、乾燥、粉碎和過篩等步驟得產品。。 本發明製備的產品系列，技術指標如下產品為無異味、無沙齒、無雜物的白色粉 末。抗性澱粉產率85%以上，產品中抗性澱粉含量達到40 85%，水分小於等於12%，灰 分小於0. 4% ，白度為85 90，蛋白質含量小於0. 5% ，衛生指標符合國家相關檢驗標準，具 有低熱、高膳食纖維含量功能成分。 上述滅酶、冷卻、過濾、乾燥、粉碎和過篩等是現有的通用技術。
本發明與現有技術相比具有如下優點 (1)本發明以酶法輔以酸醇手段製備抗性澱粉，產品質量好，現有技術採用多次冷
熱處理收率低，產品質量不穩定，抗性澱粉含量較低，難以實現商品化。採用生物酶法協同
酸醇處理後，經冷卻、過濾、乾燥、粉碎、過篩等工序得抗性澱粉，生產工序大大簡化。
(2)產品的功能性質易控制，本發明製備的抗性澱粉，從原料澱粉到產品的生產過
程，澱粉始終保持顆粒狀態，產品的熱值、持水性等隨變性程度不同而改變，與原有技術相
比，產品中抗性澱粉含量高，結晶度高，而且粒徑小，具所形成的不同抗性澱粉產品系列，可
應用於不同領域。
(3)生產效率高，收率高，成本低。本發明與現有技術的製備方法相比，不再採用 冷、熱處理，生產效率提高約35%，抗性澱粉收率提高約15%，水、電、汽消耗降低約55%， 生產成本約降低約25%。由於產品增加了功能，故應用更為廣泛。
(4)本發明技術的使用實現了連續化生產，工序簡化，易於自動控制。
具體實施例方式
為更好理解本發明，下面結合實施例對本發明做進一步地說明。本發明有許多成 功的實施例，下面列舉四個具體的實施例，但是本發明要求保護的範圍並不局限於實施例 表示的範圍。本發明採用AACC76-13測定所得產品的抗性澱粉含量。
實施例1 : (1)在濃度為10X、pH為4.0的玉米澱粉乳中，加熱至6(TC，加入普魯蘭酶，用量 為30ASPU/g澱粉，保持48hrs ; (2)採用溫度高於75°C ， 15Min或用鹽酸調整至pH《3. 0保持約lhr，以達滅酶目 的。 (3)將步驟(2)所得產物放入盛有重量濃度50%的乙醇反應器中，乙醇與澱粉乳 的體積比為1 : l，加入反應器反應物體積1. 5%的鹽酸，於8(TC下反應2hrs ;
(4)經常溫下冷卻、過濾、40 5(TC下乾燥、粉碎和過篩等步驟得產品。產品為無 異味、無沙齒、無雜物的白色粉末。用AACC76-13測得產品中抗性澱粉含量為40.6%。抗性 澱粉產率85%以上，水分小於12% ，灰分小於0. 4% ，白度為85，蛋白質含量小於0. 5% ，衛
生指標符合國家相關檢驗標準，具有低熱、高膳食纖維含量功能成分。
實施例2 : (1)在濃度為15X、pH為5.5的綠豆澱粉乳中，加熱至7(TC，加入普魯蘭酶，用量 為15ASPU/g澱粉，保持18hrs ; (2)採用> 75t:，15Min或用鹽酸調整至pH《3.0保持約lhr，以達滅酶目的。
(3)將步驟(2)所得產物放入盛有重量濃度60%的乙醇反應器中，乙醇與澱粉乳 的體積比為1 : l，加入反應器反應物體積2%的鹽酸，於5(TC下反應1. 5hrs ;
(4)經常溫下冷卻、過濾、40 5(TC下乾燥、粉碎和過篩等步驟得產品。產品為無 異味、無沙齒、無雜物的白色粉末。用AACC76-13測得產品中的抗性澱粉含量為65%。抗性 澱粉產率85%以上，水分小於12% ，灰分小於0. 4% ，白度為87，蛋白質含量小於0. 5% ，衛 生指標符合國家相關檢驗標準，具有低熱、高膳食纖維含量功能成分。
實施例3 : (1)在濃度為30% 、pH3. 5為的高鏈玉米澱粉乳中，加熱至50°C ，加入普魯蘭酶，用 量為40ASPU/g澱粉，保持8hrs ; (2)採用> 75°C， 15Min或調整pH《3. 0保持約lhr，以達滅酶目的。 (3)將步驟(2)所得產物放入盛有重量濃度90%的乙醇反應器中，乙醇與澱粉乳
的體積比為1 : 0. 8，加入反應器反應物體積3%的鹽酸，於6(TC下反應3hrs ; (4)經常溫下冷卻、過濾、40 5(TC下乾燥、粉碎和過篩等步驟得產品。 產品為無異味、無沙齒、無雜物的白色粉末。用AACC76-13測得抗性澱粉含量為
85.0%。抗性澱粉產率85%以上，水分小於12%，灰分小於0.4%，白度為88，蛋白質含量
小於0. 5%，衛生指標符合國家相關檢驗標準，具有低熱、高膳食纖維含量功能成分。 實施例4: (1)在濃度為45%、 pH為6. 5的高鏈玉米澱粉乳中，加熱至40°C ，加入普魯蘭酶， 用量為lASPU/g澱粉，保持24hrs ;
(2)採用> 75t:，15Min或用鹽酸調整至pH《3.0保持約lhr，以達滅酶目的。
(3)將步驟(2)所得產物放入盛有重量濃度75%的乙醇反應器中，乙醇與澱粉乳 的體積比為1 : 1. 2，加入反應器反應物體積1%的鹽酸，於7(TC下反應lhr ;
(4)經常溫下冷卻、過濾、40 5(TC下乾燥、粉碎和過篩等步驟得產品。產品為無 異味、無沙齒、無雜物的白色粉末。用AACC76-13測得抗性澱粉含量為70.8%。抗性澱粉產 率85%以上，水分小於12% ，灰分小於0. 4% ，白度為90，蛋白質含量小於0. 5% ，衛生指標 符合國家相關檢驗標準，具有低熱、高膳食纖維含量功能成分。
如上所述，即可較好地實現本發明。
權利要求
一種用普魯蘭酶協同酸醇處理製備抗性澱粉的方法，其特徵在於包括如下步驟(1)在重量濃度為10～45％、pH 3.5～6.5的澱粉乳中，加熱至40～70℃，加入普魯蘭酶，用量為1～40ASPU/g澱粉，保持8～48hrs；(2)滅酶；(3)將步驟(2)所得產物放入盛有重量濃度50～90％的乙醇反應器中，乙醇與澱粉乳的體積比為1∶0.8～1.2，加入反應器反應物體積1～3％的鹽酸，於50～80℃下反應1～3hrs；(4)經冷卻、過濾、乾燥、粉碎和過篩，製得抗性澱粉。
2. 根據要求權利l所述的一種用普魯蘭酶協同酸醇處理製備抗性澱粉的製備方法，其特徵在於包括如下步驟(1) 在濃度為10%、 pH4.0的澱粉乳中，加熱至60。C，加入普魯蘭酶，用量為30ASPU/g 澱粉，保持48hrs ;(2) 滅酶;(3) 將步驟(2)所得產物放入盛有重量濃度50%的乙醇反應器中，乙醇與澱粉乳的用 量比例為1 : l，加入反應器反應物體積1. 5%的鹽酸，於8(TC下反應2hrs ;(4) 經冷卻、過濾、乾燥、粉碎和過篩等步驟得產品。
3. 根據要求權利l所述的一種用普魯蘭酶協同酸醇處理製備抗性澱粉的製備方法，其 特徵在於包括如下步驟(1) 在濃度為15%、pH5.5的綠豆澱粉乳中，加熱至7(TC，加入普魯蘭酶，用量為 15ASPU/g澱粉，保持18hrs ;(2) 滅酶;(3) 將步驟(2)所得產物放入盛有重量濃度60%的乙醇反應器中，乙醇與澱粉乳的體 積比為1 : 0. 8，加入反應器反應物體積2%的鹽酸，於5(TC下反應1. 5hrs ;(4) 經冷卻、過濾、乾燥、粉碎和過篩等步驟得產品。
4. 根據要求權利l所述的一種用普魯蘭酶協同酸醇處理製備抗性澱粉的製備方法，其 特徵在於包括如下步驟(1) 在濃度為30%、pH3.5的高鏈玉米澱粉乳中，加熱至5(TC，加入普魯蘭酶，用量為 40ASPU/g澱粉，保持8hrs ;(2) 滅酶;(3) 將步驟(2)所得產物放入盛有重量濃度90%的乙醇反應器中，乙醇與澱粉乳的體 積比為1 : l，加入反應器反應物體積3%的鹽酸，於6(TC下反應3hrs ;(4) 經冷卻、過濾、乾燥、粉碎和過篩等步驟得產品。
5. 根據要求權利l所述的一種用普魯蘭酶協同酸醇處理製備抗性澱粉的製備方法，其 特徵在於包括如下步驟(1) 在濃度為45^、pH6.5的澱粉乳中，加熱至4(TC，加入普魯蘭酶，用量為lASPU/g澱 粉，保持24hrs;(2) 滅酶;(3) 將步驟(2)所得產物放入盛有重量濃度75%的乙醇反應器中，乙醇與澱粉乳的體 積比為1 : 1. 2，加入反應器反應物體積1%的鹽酸，於7(TC下反應lhrs ;(4)經冷卻、過濾、乾燥、粉碎和過篩等步驟得產品。
全文摘要
本發明公開了一種用普魯蘭酶協同酸醇處理製備抗性澱粉的方法。該方法包括在重量濃度為10～45％、pH 3.5～6.5的澱粉乳中，加熱至40～70℃，加入普魯蘭酶，用量為1～40ASPU/g澱粉，保持8～48hrs；滅酶，輔以酸醇處理經冷卻、過濾、乾燥、粉碎和過篩後得產品。本發明以澱粉為原料，採用生物技術和酸醇處理手段極大地提高了抗性澱粉的含量，而且簡化了製備抗性澱粉的工藝，有效地提高了收率，降低了能耗。所得產品不僅具有膳食纖維的功能，而且具備代脂產品的特性，可廣泛應用作功能性食品基料、生化藥物載體。
文檔編號A23L1/308GK101712723SQ200910193528
公開日2010年5月26日 申請日期2009年10月30日 優先權日2009年10月30日
發明者高群玉 申請人:華南理工大學