一种聚丙烯酸钠在改性淀粉或淀粉基食品中的新用途的制作方法

本发明涉及改性淀粉及淀粉基食品加工技术领域，特别提供了一种聚丙烯酸钠在改性淀粉或淀粉基食品中的新用途。

背景技术：

聚丙烯酸钠是一种新型功能高分子材料和重要化工产品，具有亲水和疏水基团，可溶解于水、甘油、丙二醇等介质中，对温度变化稳定。聚丙烯酸钠缓慢溶于水形成极粘稠的透明液体，这是由于分子内许多阴离子基团的离子现象使分子链增长，粘度增大。不同分子质量的聚丙烯酸钠具有不同用途，聚丙烯酸钠在水处理、造纸、纺织印染、陶瓷等工业领域得到了广泛应用，发展相对成熟，但目前在食品领域中的应用尚非常有限。

淀粉在满足人类能量需求和营养摄入方面发挥着重要作用，淀粉基食品是人们的日常主食，研究表明淀粉的消化速率影响血糖生成指数。1992年，englyst提出，根据淀粉在人体内的消化速率可分为快消化淀粉(rds)、慢消化淀粉(sds)及抗性淀粉(rs)。rds指在20min内被消化的淀粉，引起人体血糖水平的快速升高，提高慢性疾病的发病率；sds指在20-120min内被消化的淀粉，缓慢释放葡萄糖，维持血糖平衡稳定；rs指120min后仍无法在小肠内被消化的淀粉，在肠道中被微生物降解，促进肠道蠕动，预防结肠癌。因此，调节淀粉在人体中的消化性是预防和控制诸如糖尿病等慢性疾病的重要途径，降低淀粉消化性的方法也受到广泛关注。淀粉的消化程度受许多因素影响，淀粉与其他成分之间的相互作用是其中之一。食品胶体具有独特的理化性质，可与淀粉相互作用，许多研究将其与淀粉混合以改善淀粉基食品的消化性，成为当前研究的热点。研究发现诸如瓜尔胶、黄原胶等增稠剂可抑制淀粉的消化性，但主要是针对生淀粉悬浊液。经高温糊化处理后，在糊化淀粉悬浊液体系中，这些常见食品胶体的抑制效果较糊化前往往有大幅降低。在食品加工过程中，通常涉及到淀粉的糊化，人们的日常饮食也以糊化淀粉为主，因此，研究如何降低糊化淀粉消化性具有更重要的意义。淀粉的老化问题也是影响淀粉基食品品质及产品开发的重要原因。淀粉糊化后，冷却及存放的过程中发生淀粉老化，使食品硬度增大、特有风味消失，甚至会逐渐产生一种老化臭味，严重影响其营养价值和感官品质。常见食品胶体如瓜尔胶、黄原胶等也被应用于淀粉抗老化，但往往需要很大的添加量才能起到显著效果，大大提高了生产成本。此外，人们常常通过各种手段对淀粉进行改性以赋予其多种功能，如多孔淀粉包埋功能性物质起到缓释、防腐、吸附异味等功能，而淀粉在60-80℃即发生糊化，吸水膨胀，颗粒结构消失，因此难以接受涉及长时间高温过程的改性，因此延缓淀粉的糊化进程，生产耐热淀粉也具有现实意义。目前，食品级聚丙烯酸钠多用于食品的增稠、增筋和保鲜等，关于其对淀粉性质的影响及在改性淀粉和淀粉基食品中的新用途未见报道。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种聚丙烯酸钠在改性淀粉或淀粉基食品中的新用途，将聚丙烯酸钠添加到淀粉中制备改性淀粉或淀粉基食品，用于延缓淀粉的消化、防止淀粉的老化或推迟淀粉的糊化。

本发明是这样实现的，提供一种聚丙烯酸钠在改性淀粉或淀粉基食品中的新用途，将食品级的聚丙烯酸钠作为添加剂，按照一定比例添加到淀粉中制备改性淀粉或淀粉基食品，用于延缓淀粉的消化速率或防止淀粉老化或推迟淀粉的糊化。

进一步地，所述改性淀粉为慢消化淀粉或抗性淀粉或抗老化淀粉或耐热性淀粉；所述淀粉基食品为低gi淀粉基食品或抗老化淀粉基食品或耐热性淀粉基食品。

进一步地，所述聚丙烯酸钠作为添加剂的添加比例为食品最终总重的0.01-0.2％。

进一步地，所述聚丙烯酸钠作为添加剂的添加方式为：通过水合或湿热方法将聚丙烯酸钠与淀粉充分混合，再用于制备改性淀粉或淀粉基食品。

进一步地，所述淀粉为薯类淀粉或谷物淀粉或淀粉衍生物。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明首次发现聚丙烯酸钠可有效延缓糊化淀粉的消化、避免淀粉的老化及延缓淀粉的糊化。说明聚丙烯酸钠可作为添加剂应用于改性淀粉或淀粉基食品中，生产慢消化淀粉、抗性淀粉及低gi淀粉基食品、抗老化淀粉及抗老化淀粉基食品、耐热性淀粉及耐热性淀粉基食品，扩展了聚丙烯酸钠的用途，还为改性淀粉和淀粉基食品添加剂的选择提供了新途径。

2、由于聚丙烯酸钠独特的理化性质，相较于其他食品胶体，可大大减少添加剂用量，缩小成本。

3、聚丙烯酸钠对淀粉消化、老化和糊化的抑制作用不限淀粉类型，可在各种类的淀粉基食品中发挥作用，应用范围广泛。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为添加不同浓度聚丙烯酸钠的马铃薯淀粉的消化率折线图；

图2为添加聚丙烯酸钠前后的糯米淀粉的消化率折线图；

图3为添加聚丙烯酸钠前后的淀粉衍生物的消化率折线图；

图4为添加聚丙烯酸钠前后的马铃薯预糊化淀粉的热特性折线图；

图5为添加聚丙烯酸钠前后的马铃薯淀粉的糊化特性折线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

体外模拟消化率的测定：

向37℃淀粉悬浊液中加入5ml混合酶溶液(1450u胰酶a-淀粉酶和75u糖化酶)开始模拟体外消化。在反应10、20、60和120min时，分别取1ml水解液加入到4ml无水乙醇中终止反应。将取样液以3500r/min离心2min后，根据3,5-二硝基水杨酸(dns)法测定上清液中的葡萄糖含量。样品的消化率计算如下：

d＝g*0.9/m*100

d—淀粉的消化率/％

g—水解产生的葡萄糖量/mg

0.9—葡萄糖到淀粉的摩尔质量转换系数

m—样品中淀粉质量/mg

样品中快消化淀粉(rds)、慢消化淀粉(sds)及抗性淀粉(rs)的含量计算如下：

rds(％)＝d20-d0

sds(％)＝d120-d20

rs(％)＝1-d120

d0—0分钟时淀粉的消化率/％

d20—20分钟时淀粉的消化率/％

d120—120分钟时淀粉的消化率/％

对比例1

将0.4g马铃薯淀粉溶于15ml的ph5.2醋酸钠缓冲液中，放入沸水浴中加热5分钟，边加热边搅拌，完全糊化后，0℃冷却2分钟，放置37℃摇床预热20分钟，加入淀粉酶进行体外消化试验，结果如图1。

对比例2

将0.4g糯米淀粉溶于15ml的ph5.2醋酸钠缓冲液中，放入沸水浴中加热5分钟，边加热边搅拌，完全糊化后，0℃冷却2分钟，放置37℃摇床预热20分钟，加入淀粉酶进行体外消化试验，结果如图2。

对比例3

将通过湿热法制备的0.4g马铃薯淀粉-月桂酸复合物溶于15ml的ph5.2醋酸钠缓冲液中，放入沸水浴中加热5分钟，边加热边搅拌，完全糊化后，0℃冷却2分钟，放置37℃摇床预热20分钟，加入淀粉酶进行体外消化试验，结果如图3。淀粉-脂质复合物属于rs的一种，与对比例1相比，rs含量提高了14.51％。

对比例4

将10g淀粉溶于50ml蒸馏水内形成均匀悬浊液，90℃水浴1h，糊化后淀粉糊在30℃烘箱内烘干24小时，粉碎过100目筛，制备预糊化淀粉。用差示扫描量热仪(dsc)测定热特性：将约2.5mg样品与7.5μl去离子水混合并密封在一个铝坩埚中，平衡12小时，然后以10℃/min的速率从30℃加热到90℃。淀粉的热特性结果如图4。淀粉糊化后发生老化，重新形成结晶，因此在dsc测定中，预糊化淀粉在62.5-79.1℃出现吸热峰，焓变为3.846j/g。

对比例5

将3g淀粉样品加入25ml蒸馏水中，形成均匀的淀粉悬浮液，用快速粘度分析仪(rva)测定淀粉样品的糊化特性：在50℃平衡1分钟后，以12℃/min的速率将淀粉悬浮液从50℃加热到95℃，在95℃下保持2.5分钟，以12℃/min的速率冷却到50℃，在50℃下保持2分钟，螺旋桨前10秒速度为960r/min，随后为160r/min。糊化特性结果如图5，表现为淀粉的典型糊化曲线，淀粉在70.3℃发生糊化，粘度骤然上升，峰值粘度达到4729cp。

实施例1

将10mg的食品级聚丙烯酸钠和0.4g的马铃薯淀粉充分溶于15ml的ph5.2醋酸钠缓冲液中形成均匀的混合体系。将混合体系放入沸水浴中加热5分钟，边加热边搅拌，完全糊化后，0℃冷却2分钟，放置37℃摇床预热20分钟，加入淀粉酶进行体外消化试验，结果如图1。与对比例1相比，在10、20、60、120分钟的消化率分别降低了3.58％、3.16％、3.19％和4.81％，整体延缓了马铃薯淀粉的消化性，提高了rs含量。结果表明，聚丙烯酸钠对糊化马铃薯淀粉的消化有显著的抑制作用，从理论上而言，聚丙烯酸钠对马铃薯生淀粉应具有更显著的抗消化性。因此，聚丙烯酸钠可应用于慢消化淀粉、抗性淀粉和低gi淀粉基食品中。

实施例2

将30mg的食品级聚丙烯酸钠和0.4g的马铃薯淀粉充分溶于15ml的ph5.2醋酸钠缓冲液中形成均匀的混合体系。将混合体系放入沸水浴中加热5分钟，边加热边搅拌，完全糊化后，0℃冷却2分钟，放置37℃摇床预热20分钟，加入淀粉酶进行体外消化试验，结果如图1。与对比例1相比，在10、20、60、120分钟的消化率分别降低了11.94％、11.12％、10.15％和10.31％，整体延缓了糊化马铃薯淀粉的消化性，提高了rs含量。且随着聚丙烯酸钠添加量的增大，本实施例消化率的降低幅度大于实施例1，说明聚丙烯酸钠对淀粉消化性的影响具有浓度依赖性。结果表明，聚丙烯酸钠对糊化马铃薯淀粉的消化有显著的抑制作用，从理论上而言，聚丙烯酸钠对马铃薯生淀粉应具有更显著的抗消化性。因此，聚丙烯酸钠可应用于慢消化淀粉、抗性淀粉和低gi淀粉基食品中。

实施例3

将30mg的食品级聚丙烯酸钠和0.4g的糯米淀粉充分溶于15ml的ph5.2醋酸钠缓冲液中形成均匀的混合体系。将混合体系放入沸水浴中加热5分钟，边加热边搅拌，完全糊化后，0℃冷却2分钟，放置37℃摇床预热20分钟，加入淀粉酶进行体外消化试验，结果如图2。与对比例2相比，在10、20、60、120分钟的消化率分别降低了1.44％、6.22％、6.58％和1.4％，聚丙烯酸钠对糊化糯米淀粉消化的抑制效果主要表现在消化中途，使sds含量从8.96％提高到13.78％。聚丙烯酸钠对糊化糯米淀粉消化性的抑制效果与糊化马铃薯淀粉有所区别，这可能归因于二者淀粉结构不同，糯米淀粉几乎全部为支链淀粉，而马铃薯淀粉除支链淀粉外还含有一定量的直链淀粉，且糯米淀粉为谷类淀粉，马铃薯淀粉为薯类淀粉，因此淀粉种类也可能对结果产生影响，但无论哪类淀粉，聚丙烯酸钠都表现出了显著的抗消化性。结果表明，聚丙烯酸钠对糊化糯米淀粉的消化有显著的抑制作用，从理论上而言，聚丙烯酸钠对糯米生淀粉应具有更显著的抗消化性。因此，聚丙烯酸钠可应用于慢消化淀粉、抗性淀粉和低gi淀粉基食品中。

实施例4

将30mg的食品级聚丙烯酸钠和0.4g的通过湿热法制备的马铃薯淀粉-月桂酸复合物充分溶于15ml的ph5.2醋酸钠缓冲液中形成均匀的混合体系。将混合体系放入沸水浴中加热5分钟，边加热边搅拌，完全糊化后，0℃冷却2分钟，放置37℃摇床预热20分钟，加入淀粉酶进行体外消化试验，结果如图3。与对比例3相比，在10、20、60、120分钟的消化率分别降低了4.12％、4.54％、6.97％和9.07％。马铃薯淀粉与月桂酸可形成v型复合物，赋予淀粉抗消化的特性，结果表明，在具有抗消化性的淀粉衍生物中添加聚丙烯酸钠，可进一步降低淀粉的消化性，与对比例1相比，rs含量提高了23.58％。结果表明，聚丙烯酸钠可应用于慢消化淀粉、抗性淀粉和低gi淀粉基食品中。

实施例5

将0.1g的食品级聚丙烯酸钠和10g马铃薯淀粉充分溶于50ml的蒸馏水中形成均匀的混合体系，90℃水浴1h，糊化后淀粉糊在30℃烘箱内烘干24小时，粉碎过100目筛，制备预糊化淀粉。用差示扫描量热仪(dsc)测定热特性：将约2.5mg样品与7.5μl去离子水混合并密封在一个铝坩埚中，平衡12小时，然后以10℃/min的速率从30℃加热到90℃。淀粉的热特性结果如图4。与对比例4相比发现，本实施例的预糊化淀粉在dsc测定中不再产生明显吸热峰，说明聚丙烯酸钠有效避免了糊化淀粉发生老化形成新的结晶。结果表明，聚丙烯酸钠可应用于抗老化淀粉及抗老化淀粉基食品中。

实施例6

将50mg的食品级聚丙烯酸钠和3g马铃薯淀粉充分溶于25ml的蒸馏水中形成均匀的混合体系，用快速粘度分析仪(rva)测定淀粉样品的糊化特性：在50℃平衡1分钟后，以12℃/min的速率将淀粉悬浮液从50℃加热到95℃，在95℃下保持2.5分钟，以12℃/min的速率冷却到50℃，在50℃下保持2分钟，螺旋桨前10秒速度为960r/min，随后为160r/min。糊化特性结果如图5，与对比例5相比，不再出现典型的淀粉糊化曲线，在75-80℃淀粉开始糊化，表现为粘度的增加，但整个测定过程淀粉糊的最高粘度为1985cp，远远小于对比例5，说明淀粉的糊化进程有了明显的延缓，一方面起始糊化温度有所提高，另一方面，在短时间的高温下不会迅速发生完全糊化，有利于高温改性下保留淀粉的颗粒结构。结果表明，聚丙烯酸钠可应用于耐热性淀粉及耐热性淀粉基食品中。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例，显然，本发明不仅限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的科研人员从本发明公开的内容直接或间接联想到的所有形变，均应认为是本发明的保护范围。