本发明涉及食品提取制备领域。更具体地，涉及从原料选择及前处理、提取、干燥共三个环节的一种白芸豆中淀粉阻碍剂的提取制备工艺。
背景技术：
近年来伴随着中国经济的迅猛发展，国民收入逐渐提高，居民的膳食水平也相应的提高,甚至已经出现了营养过剩的现象。另一方面，劳动形式也在由手工化逐渐转化为机械化，办公室工作者比例逐渐上升，工作者的劳动强度逐渐减少。在以上两种主要因素基础上加之环境、压力以及不良生活习惯等因素使得肥胖症、高血压、高血脂、糖尿病等疾病得病发率也逐年上升，已经引起社会中医学、食品等众多领域的重视。然而，这些疾病的病发原因是一个复杂的机理，各种疾病之间在一定程度上也互相影响着。人体预防此类疾病最直接的方式便是从饮食开始，而人类每天摄入的食物中大部分为碳水化合物，食用后在唾液淀粉酶、胃酸、胃蛋白酶、胰蛋白酶等体内生物活性成分作用下，经过一系列反应最终转化为单糖，被人体消化吸收进入血液，运输到各个器官部位发生氧化还原反应，释放能量，保证人体基本新陈代谢所需的能量；另一部分，转化为肌糖原，储存在人体之中。人体每天所需要的糖量是有限的，每天储存糖的量与消耗糖的量处于动态平衡之中，如果摄入过多的碳水化合物，身体中多余的单糖将会增加甚至引发一些疾病。一方面，人体摄入过多的碳水化合物经消化系统将其酶解成单糖，一部分提供人体维持生命所需的能量，供人体需求之后剩余的单糖则直接转化为脂肪堆积下来，引起肥胖等疾病；另一方面，过多的单糖存在体内将会引起体内胰岛素急剧上升，引起体内胰岛素代谢紊乱，甚至增加患糖尿病等疾病的几率。由此可知，保持血糖处于稳定状态则可以减少肥胖、糖尿病等疾病的发生几率，有助于人类拥有健康的身体。
保证人体正常代谢的基础上，合理有效的控制单糖的摄入量，维持稳定的血糖水平是人体维持正常身体水平最简单有效的方式，如何维持血糖平衡是一个保证人体健康状态的基础问题，白芸豆中提取物作为一种糖蛋白可以抑制α淀粉酶的活性减少碳水化合物的分解，从而减少人体对碳水化合物的消化与吸收，减少体内获取单糖的数量，在一定程度上达到控制血糖平衡的效果。近年来，研究白芸豆提取物的人群越来越多，早在2011年3月16号，中华人民共和国卫生部就将白芸豆提取物批准为普通食品原料，现在国内不少企业已经选用白芸豆提取物为主要原料开发出一系列主要以固体饮料为主要剂型的体重管理产品。国外对白芸豆提取物的研究更为广泛，产品形式也是不拘一格，从方便食用的粉剂、片剂到美味营养的能量棒再到可口怡人的咖啡、可口等产品形式，受到消费者广泛青睐。除此之外，对白芸豆提取物产品的功效性也进行验证，美国斯克兰顿大学通过人体试验发现服用白芸豆提取物的受试者的餐后血糖水平可下降66％，意大利卡托利卡大学的研究者同样通过人体试验发现持续30天服用445mg白芸豆提取物的受试者在肌肉组织未发生变化的基础上，体重可以减少3kg，腰围可以减少3cm。浙江大学医学院也对白芸豆提取物的效果进行验证并发现服用白芸豆提取物60天后，受试者的体重和身体质量指数均呈下降趋势。
白芸豆提取物可以有效阻止淀粉分解，属于一种糖蛋白，糖链具有高度的亲水性，极易溶于水。白芸豆中此类糖蛋白含量有限，若仅食用白芸豆很难起到抑制淀粉酶的作用，不能达到控制血糖与体重的效果，经过提取浓缩后的白芸豆提取物中此类糖蛋白含量上升，具有明显的抑制淀粉酶活性、控制血糖的作用。但是，不耐高温，提取过程中一定避免温度过高导致得到的提取物活性降低甚至失去。
如何高效地获得安全性白芸豆提取物是为进一步开发更丰富的白芸豆提取物的关键点。因此，需要提供一种高效安全的白芸豆中淀粉阻碍剂的提取制备工艺。
技术实现要素：
本发明的一个目的在于提供一种白芸豆中淀粉阻碍剂的提取制备工艺。该法制备的淀粉抑制剂不但具有抑制淀粉吸收的作用，还有助于维持肠道菌群平衡，润肠通便的作用，同时，本发明选用抗性糊精为辅料，协同增效肠道菌群平衡健康。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
1、一种白芸豆中淀粉阻碍剂的提取制备工艺，包括如下步骤：
1)选取白芸豆进行微波杀菌；
2)将微波杀菌后的白芸豆粉碎过筛，加入水进行水提，过滤滤渣后取上清液，按照上述步骤重复提取滤渣多次，合并上清液；
3)取合并后的上清液，对其中纤维含量、淀粉含量进行测定；
4)根据测定结果，以上清液中纤维素和淀粉的总含量计，按照1-2％纤维素酶、1.5-2.5％α-淀粉酶、3-5％β-淀粉酶的比例加入三种酶，进行反应；
5)取反应后的上清液减压浓缩得到浓缩液，调节pH；
6)向浓缩液中加入抗性糊精，混合均匀得到混合溶液；
7)对上述混合溶液进行低温喷雾干燥，即得到最终产品。
优选地，步骤1)中，微波杀菌的功率为200-250W，微波杀菌的时间为30-45s，以保证原料的清洁度。
优选地，步骤2)中，白芸豆粉碎后过60目筛，水提过程水的加入量为15倍体积的白芸豆，水提的温度为55-60℃，水提的时间为11-12h。在此提取条件下，白芸豆中的物质能够充分溶于提取液之中。
优选地，步骤4)中，按照1-2％、1.5-2.5％、3-5％的比例一次加入纤维素酶、α-淀粉酶、β-淀粉酶，反应的温度为70℃，反应的时间为50-60min，以去除提取液中的淀粉、纤维素。与此同时，所添加酶的量严格按照原料中纤维、淀粉含量确定的，避免因酶添加过量所需的灭酶操作，对提取液中活性成分具有一定的保护作用。
优选地，步骤5)中，反应后的上清液减压浓缩至固形物含量达到20-25％.选择如此的浓缩范围，是考虑了两方面的因素：一方面，证提取液中活性成分，另一方面有利于后续喷雾干燥操作。
优选地，步骤5)中，调节浓缩液的pH为6.2-6.5。该pH范围的选择也是考虑了两方面的因素：最利于淀粉抑制剂的提取，同时有利于抗性糊精的均匀分布。
优选地，步骤6)中，抗性糊精的加入量为浓缩液的7％。该添加量的选择有三方面的原因：达到辅助喷雾干燥的目的，同时提高提取物抑制α-淀粉酶活性的作用，且有助于维持肠道菌群平衡。
优选地，步骤7)中，低温喷雾干燥的条件为输入气体温度70-80℃，压缩气体流量400-450L/h，干燥气体流量0.88-0.9m3/min。经过大量的实验验证，此条件下可减少白芸豆提取物的活性损失。
进一步地，所述制备工艺包括如下具体步骤：
1)选取白芸豆进行微波杀菌；
2)将微波杀菌后的白芸豆粉碎过60目筛，加入15倍体积的水在55-60℃进行水提，提取12h，过滤滤渣后取上清液，按照上述步骤重复提取滤渣2次，合并上清液；
3)取合并后的上清液，对其中纤维含量、淀粉含量进行测定；
4)根据测定结果，以上清液中纤维素和淀粉的总含量计，按照1-2％纤维素酶、1.5-2.5％α-淀粉酶、3-5％β-淀粉酶的比例加入三种酶，70℃下反应50-60min；
5)取反应后的上清液减压浓缩至固形物含量达到20-25％得到浓缩液，调节pH在6.2-6.5之间；
6)向浓缩液中加入7％的抗性糊精，混合均匀得到混合溶液；
7)对上述混合溶液在输入气体温度70-80℃，压缩气体流量400-450L/h，干燥气体流量0.88-0.9m3/min条件下喷雾干燥，即得到最终产品。
现有技术中，针对白芸豆中淀粉阻碍剂的提取方法主要为水提法和有机提取法。例如专利CN103638089A公布一种利用微波-复合酶耦合法从白芸豆中提取α-淀粉酶抑制剂的方法，但其缺点在于操作过于繁琐，工艺条件要求严格，加酶量根据白芸豆总数确定，酶添加量很难适中需要进行灭酶处理，对提取物中活性成分有一定的影响；又如专利CN201510135921公布一种白芸豆α-淀粉酶抑制剂的提取方法，但其未对白芸豆进行灭菌处理，原料清洁度未有保障，而且在醇沉工艺中引入乙醇，对提取物的安全性有一定影响。
本发明方法主要将酶处理与微波处理法相结合，有效去除所选原料的杂质、微生物以及纤维素、淀粉等成分，采用微波杀菌(200-250W微波杀菌30-45s(加入15积的水在55-60℃下提取11-12h)、酶处理(1-2％纤维素酶、1.5-2.5％α-淀粉酶、3-5％β-淀粉酶，70℃下处理50-60min)、低温喷雾干燥(输入气体温度70-80℃，压缩空气流量400-450L/h，干燥气体流量0.88-0.9m3/min)等工艺在白芸豆中提取出淀粉抑制剂，同时结合抗性糊精(加入量为浓缩液的7％)，增加本产品稳定血糖的功效，利于白芸豆提取物的开发与利用。
本发明的有益效果如下：
1.采用微波杀菌(200-250微波杀菌30-45s)，保证白芸豆提取物卫生指标合格。
2.按照纤维素、淀粉含量确定酶添加量(1-2％纤维素酶、1.5-2.5％α-淀粉酶、3-5％β-淀粉酶，70℃下处理50-60min)，避免高温灭酶过程中导致淀粉抑制剂活性减弱。
3.选用弱酸性环境中提取(pH控制在6.2-6.5)，利于淀粉抑制剂的提取，同时有利于抗性糊精的均匀分布。
4.选用抗性糊精(加入量为浓缩液的7％)进行辅助干燥，增加提取物维持肠道菌群平衡、润肠通便的功效。
5.选用低温喷雾干燥法(低温喷雾干燥条件为输入气体温度70-80℃，压缩气体流量400-450L/h，干燥气体流量为0.88-0.9m3/min，降低白芸豆提取物的活性损失。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出按照验证一的测试方法对本发明制备工艺提取制得的白芸豆提取物进行抑制淀粉酶活性测定的实验结果。
图2示出按照验证二的测试方法对本发明制备工艺提取制得的白芸豆提取物进行抑制淀粉酶活性测定的实验结果。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种白芸豆中淀粉阻碍剂的提取制备工艺，包括如下步骤：
第1步，选取北美进口的优质白芸豆200克，用0.2％的亚硫酸氢钠，将其洗净。
第2步，将其于60℃条件下烘干至水分小于1％。
第3步，将其置于微波炉内，以200W功率，微波45s。
第4步，将杀菌完成后的白芸豆研磨，过60目筛,加入15倍55℃水，提取12h,用3层纱布过滤，取上清液，按照以上方法对滤渣进行2次提取，将3次的滤液混匀。
第5步，取上述滤液10mL,参考国家标准GB/T5515-2008、GB/T5515-2008对滤液中纤维素、淀粉进行测定。
第6步，按照上述所测滤液中纤维素、淀粉的含量，加入1％纤维素酶、1.5％α-淀粉酶以及3％β-淀粉酶，于70℃条件下反应60min。
第7步，将上述混合上清液于30℃条件下减压浓缩至固形物含量达20％，调节pH在6.2-6.5之间；
第8步，按照7％的比例向上述浓缩液中加入抗性糊精，混匀；
第9步，于输入气体温度为80℃，压缩气体流量为400L/h，干燥气体流量为0.88m3/min条件下，对上述混合溶液进行低温喷雾干燥。
实施例2
一种白芸豆中淀粉阻碍剂的提取制备工艺，包括如下步骤：
第1步，选取北美进口的优质白芸豆200克，用0.2％的亚硫酸氢钠，将其洗净。
第2步，将其于60℃条件下烘干至水分小于1％。
第3步，将其置于微波炉内，以250W功率，微波30s。
第4步，将杀菌完成后的白芸豆研磨，过60目筛,加入15倍60℃水，提取11h,用3层纱布过滤，取上清液，按照以上方法对滤渣进行2次提取，将3次的滤液混匀。
第5步，取上述滤液10mL,参考国家标准GB/T5515-2008、GB/T5515-2008对滤液中纤维素、淀粉进行测定。
第6步，按照上述所测滤液中纤维素、淀粉的含量，加入2％纤维素酶、2.5％α-淀粉酶以及5％β-淀粉酶，于70℃条件下反应50min。
第7步，将上述混合上清液于30℃条件下减压浓缩至固形物含量达20％，调节pH在6.2-6.5之间；
第8步，按照7％的比例向上述浓缩液中加入抗性糊精，混匀；
第9步，于输入气体温度为70℃，压缩气体流量为420L/h，干燥气体流量为0.9m3/min条件下，对上述混合溶液进行低温喷雾干燥。
实施例3
一种白芸豆中淀粉阻碍剂的提取制备工艺，包括如下步骤：
第1步，选取北美进口的优质白芸豆200克，用0.2％的亚硫酸氢钠，将其洗净。
第2步，将其于60℃条件下烘干至水分小于1％。
第3步，将其置于微波炉内，以200W功率，微波45s。
第4步，将杀菌完成后的白芸豆研磨，过60目筛,加入15倍60℃水，提取12h,用3层纱布过滤，取上清液，按照以上方法对滤渣进行2次提取，将3次的滤液混匀。
第5步，取上述滤液10mL,参考国家标准GB/T5515-2008、GB/T5515-2008对滤液中纤维素、淀粉进行测定。
第6步，按照上述所测滤液中纤维素、淀粉的含量，加入1.5％纤维素酶、2％α-淀粉酶以及4％β-淀粉酶，于70℃条件下反应50min。
第7步，将上述混合上清液于30℃条件下减压浓缩至固形物含量达20％，调节pH在6.2-6.5之间；
第8步，按照7％的比例向上述浓缩液中加入抗性糊精，混匀；
第9步，于输入气体温度为80℃，压缩气体流量为400L/h，干燥气体流量为0.88m3/min条件下，对上述混合溶液进行低温喷雾干燥。
实施例4
一种白芸豆中淀粉阻碍剂的提取制备工艺，包括如下步骤：
第1步，选取北美进口的优质白芸豆200克，用0.2％的亚硫酸氢钠，将其洗净。
第2步，将其于60℃条件下烘干至水分小于1％。
第3步，将其置于微波炉内，以200W功率，微波45s。
第4步，将杀菌完成后的白芸豆研磨，过60目筛,加入15倍55℃水，提取12h,用3层纱布过滤，取上清液，按照以上方法对滤渣进行2次提取，将3次的滤液混匀。
第5步，取上述滤液10mL,参考国家标准GB/T5515-2008、GB/T5515-2008对滤液中纤维素、淀粉进行测定。
第6步，按照上述所测滤液中纤维素、淀粉的含量，加入1.5％纤维素酶、2.5％α-淀粉酶以及3.5％β-淀粉酶，于70℃条件下反应50min。
第7步，将上述混合上清液于30℃条件下减压浓缩至固形物含量达25％，调节pH在6.2-6.5之间；
第8步，按照7％的比例向上述浓缩液中加入抗性糊精，混匀；
第9步，于输入气体温度为80℃，压缩气体流量为450L/h，干燥气体流量为0.88m3/min条件下，对上述混合溶液进行低温喷雾干燥。
对比例1
一种白芸豆粉的制备工艺，包括如下步骤：
第1步，选取北美进口的优质白芸豆200克，用0.2％的亚硫酸氢钠，将其洗净。
第2步，将其于60℃条件下烘干至水分小于1％。
第3步，将其置于微波炉内，以200W功率，微波45s。
第4步，将清洗后的白芸豆研磨，过60目筛得白芸豆粉记为对比提取物1。
对比例2
一种白芸豆中淀粉阻碍剂的提取制备工艺，包括如下步骤：
第1步，选取北美进口的优质白芸豆200克，用0.2％的亚硫酸氢钠，将其洗净。
第2步，将其于60℃条件下烘干至水分小于1％。
第3步，将其置于微波炉内，以200W功率，微波45s。
第4步，将杀菌完成后的白芸豆研磨，过60目筛,加入15倍55℃水，提取12h,用3层纱布过滤，取上清液，按照以上方法对滤渣进行2次提取，将3次的滤液混匀。
第5步，将上述混合上清液于30℃条件下减压浓缩至固形物含量达20％，调节pH在6.2-6.5之间；
第6步，按照7％的比例向上述浓缩液中加入抗性糊精，混匀；
第7步，于输入气体温度为80℃，压缩气体流量为400L/h，干燥气体流量为0.88m3/min条件下，对上述混合溶液进行低温喷雾干燥。所得到的未经酶处理的白芸豆淀粉阻碍剂提取物记为对比提取物2。
对比例3
一种白芸豆中淀粉阻碍剂的提取制备工艺，包括如下步骤：
第1步，选取北美进口的优质白芸豆200克，用0.2％的亚硫酸氢钠，将其洗净。
第2步，将其于60℃条件下烘干至水分小于1％。
第3步，将其置于微波炉内，以200W功率，微波45s。
第4步，将杀菌完成后的白芸豆研磨，过60目筛,加入15倍55℃水，提取12h,用3层纱布过滤，取上清液，按照以上方法对滤渣进行2次提取，将3次的滤液混匀。
第5步，取上述滤液10mL,参考国家标准GB/T5515-2008、GB/T5515-2008对滤液中纤维素、淀粉进行测定。
第6步，按照上述所测滤液中纤维素、淀粉的含量，加入1％纤维素酶、1.5％α-淀粉酶以及3％β-淀粉酶，于70℃条件下反应60min。
第7步，将上述混合上清液于30℃条件下减压浓缩至固形物含量达20％，调节pH在6.2-6.5之间；
第8步，按照7％的比例向上述浓缩液中加入普通糊精，混匀；
第9步，于输入气体温度为80℃，压缩气体流量为400L/h，干燥气体流量为0.88m3/min条件下，对上述混合溶液进行低温喷雾干燥。所得到的未与抗性糊精复合的白芸豆淀粉阻碍剂提取物记为对比提取物3。
对比例4
一种白芸豆中淀粉阻碍剂的提取制备工艺，包括如下步骤：
第1步，选取北美进口的优质白芸豆200克，用0.2％的亚硫酸氢钠，将其洗净。
第2步，将其于60℃条件下烘干至水分小于1％。
第3步，将其置于微波炉内，以200W功率，微波45s。
第4步，将杀菌完成后的白芸豆研磨，过60目筛,加入15倍55℃水，提取12h,用3层纱布过滤，取上清液，按照以上方法对滤渣进行2次提取，将3次的滤液混匀。
第5步，取上述滤液10mL,参考国家标准GB/T5515-2008、GB/T5515-2008对滤液中纤维素、淀粉进行测定。
第6步，按照上述所测滤液中纤维素、淀粉的含量，加入1％纤维素酶、1.5％α-淀粉酶以及3％β-淀粉酶，于70℃条件下反应60min。
第7步，将上述混合上清液于30℃条件下减压浓缩至固形物含量达20％，调节pH在6.2-6.5之间；
第8步，按照7％的比例向上述浓缩液中加入普通糊精，混匀；
第9步，于输入气体温度为160℃，压缩气体流量为400L/h，干燥气体流量为0.88m3/min条件下，对上述混合溶液进行喷雾干燥。所得到的未采用低温喷雾干燥工艺制得的白芸豆淀粉阻碍剂提取物记为对比提取物4。
白芸豆以及白芸豆提取物抑制淀粉酶活性测定
对依照上述实施例1提取制得的白芸豆提取物进行抑制淀粉酶活性进行测定，以白芸豆和对比例提取的白芸豆提取物为对照组。
验证一
以实施例1制备得到的白芸豆提取物作为试验组1；以实施例2制备得到的白芸豆提取物作为试验组2；以实施例3制备得到的白芸豆提取物作为试验组3；以实施例4制备得到的白芸豆提取物作为试验组4，对以上四种实施方法制得的淀粉抑制剂活性进行测定。
验证二
以4个实施例中获得抑制淀粉酶活性相对最高的样品为试验组1；对比例1制备得到的白芸豆粉作为试验组2；以对比例2制备得到的未采用酶解工艺制得的白芸豆提取物作为试验组3；以对比例3制备得到的未采用抗性糊精的白芸豆提取物作为试验组4；以对比例4制备得到的未采用低温喷雾干燥技术所制得的白芸豆提取物作为试验组5。对以上五种的样品的抑制淀粉酶活性进行测定。
试验方法：
验证一
选取100名28-50岁的健康人，其中10男10女为一组，共分为五组。试验人群同时在未进食的情况下摄入100g米饭，试验组1在摄食前半小时服用2g实施例1制备的白芸豆提取物，试验组2服用2g实施例2制备的白芸豆提取物，试验组3服用2g实施例3制备的白芸豆提取物，试验组4服用2g实施例4制备的白芸豆提取物，试验组5为对照组，不食用任何样品。对所有试验者的餐后血糖以及餐后两小时内20min内的血糖进行测定，统计测试结果。
验证二
选取120名28-50岁的健康人，其中10男10女为一组，共分为六组。试验人群同时在未进食的情况下摄入100g米饭，试验组1在摄食前半小时服用2g验证一中4个实施例中抑制淀粉酶活性相对最高的样品，试验组2服用2g对比例1制备的白芸豆提取物，试验组3服用2g对比例2制备的白芸豆提取物，试验组4服用2g对比例3制备的白芸豆提取物，试验组5服用2g对比例4制备的白芸豆提取物，试验组6为对照组，不服用任何样品。对所有试验者的餐后血糖以及餐后两小时内20min内的血糖进行测定，统计测试结果。
试验结果：
验证一的实验结果如图1所示。由结果可知，与试验组5相比，按照实施例1-4制得的淀粉抑制剂对试验人群餐后血糖变化有一定的稳定作用，其中按照实施例3制得的样品对餐后血糖变化的稳定作用最佳。
验证二测试结果如图2所示。由结果可知，与试验组6相比，试验2组即使用白芸豆粉的人群餐后血糖变化不大，而其他四组试验人群餐后血糖有一定的变化，由此可知，仅食用白芸豆未能达到控制餐后血糖上升，减缓血糖变化的作用，按照本发明专利所述提取方法制得的淀粉酶抑制剂可以起到抑制餐后血糖变化得作用。除此之外，试验组1所得样品抑制餐后血糖变化的作用优于未经酶解的试验组3、未使用抗性糊精的试验组4以及未采用低温喷雾干燥的试验组5。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。