一种利用超高压处理制备难消化性更强的抗性糊精的方法与流程

1.本发明涉及功能性膳食纤维制备领域，特别涉及一种利用超高压处理制备难消化性更强的抗性糊精的方法。


背景技术：

2.抗性糊精经世卫组织及大量临床研究证明在肥胖、便秘、ⅱ型糖尿病、女性更年期综合征、高血压、龋齿、高血糖、心脑血管疾病、肠癌等疾病治疗中存在促进作用，其主要原因是在消化系统中无法被人体完全分解，耐消化阈值较高。对人体消化酶的难水解作用主要源于抗性糊精的分支度、空间位阻等，故探究更耐消化的抗性糊精应从结构与制备工艺入手。
3.经过国内外的各项研究发现抗性糊精结构复杂，具有α-1, 6，α-1, 3糖苷键和α-1, 6糖苷键，还具有葡聚糖和很多不规则的支链结构。因此人体消化酶难以彻底分解结构错综复杂的抗性糊精，从而增进肠蠕动、血液循环等人体基础代谢和刺激肠道益生菌产生更多的短链脂肪酸。抗性糊精制备方法研究中，物理手段结合化学改性在不改变溶解度、感官形态等方面的前提下对抗性糊精在分子水平上促进难消化性的提升还未见报道。


技术实现要素：

4.为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种利用超高压处理制备难消化性更强的抗性糊精的方法。
5.本发明的技术方案为：一种利用超高压处理制备难消化性更强的抗性糊精的方法s1、原料淀粉酸化将淀粉里加入基于淀粉干重40-50 %的水，悬浊后加入基于淀粉干重10 %的盐酸溶液，充分搅匀后过滤出水，在40℃烘干成固体，再打粉过100目筛，呈粉末状；s2、制备焦糊精酸化后的淀粉粉末在170 ℃干燥箱中加热2 h得焦糊精；s3、超高压处理将焦糊精置于超高压装置中，采用300-500 mpa分别处理10 min，处理结束后压力迅速恢复成常压，待压力平衡后取出；优选400mpa；s4、抗性糊精粗品制备向步骤3中超高压处理的焦糊精中加入2倍体积的水，混合均匀后加入0.25-0.5%的α-淀粉酶，70℃水浴反应2 h，期间不停搅拌；与α-淀粉酶反应完毕后，混合液温度降到55-60℃，加入0.3%-0.4%的转苷酶反应16-18 h；α-淀粉酶加入量优选0.4%，转苷酶的加入量优选0.3%；s5、抗性糊精成品与转苷酶反应结束后得到抗性糊精粗品，再进行脱色、离子交换纯化、喷雾干燥，
得到成品。
6.本发明的有益效果为：本发明通过超高压处理来制备难消化性更强的抗性糊精作用途径主要改变结构及性质，从而提供给两类酶更佳的反应场所，提升酶作用效率。结构及性质改变在四方面： (1)超高压处理对淀粉和多糖有破坏非共价键的作用，在加压过程中的绝热效应，主要通过改变抗性糊精制备过程中的中间体的焦糊精中的非共价键，导致二级和三级结构的变化来补偿高温并使酸化后的淀粉完全糊化；（2）焦糊精的糊化特性如糊化温度、峰值时间、粘度、结晶结构等发生了变化；焦糊精的糊化特性发生变化后导致溶解度增加、分子量减少。分子量的降低也促进了成品抗性糊精溶解度达到100%；（3）超高压处理后，焦糊精的持水能力更强，溶胀度更高，颗粒更小，原始淀粉的双折射形态消失，这也是超高压处理后焦糊精的溶解度增加、分子量减少的主要原因；（4）超高压迅速下降到大气压，对粒子造成不可逆的损伤，非共价键再次发生变化。
7.经过超高压处理的焦糊精的结构及性质改变后，α-淀粉酶在高溶解度的焦糊精溶液中水解包括α-1,4糖苷键等结构时更易发挥作用，给转苷酶带来更多底物如短链糖及游离小分子糖，两类酶效率更高，由此所生成抗性糊精结构更难消化，膳食纤维含量更高。
8.本发明通过利用超高压结合α-淀粉酶及转苷酶，通过合适的剂量和步骤，使得抗性糊精的难消化性、物化性质、膳食纤维含量和实际降糖效果得到显著提升。可代表抗性糊精难消化结构的分支度在本发明所述方法下可达到50%，远高于传统方法制备的抗性糊精35%，膳食纤维含量在未脱色和纯化前已经达到75%。在最为关键的降糖方面，在使用了新方法制备的抗性糊精合理喂食给糖尿病小鼠后，糖尿病小鼠血糖最高可降低超10 %，肌酐、高低密度脂蛋白、炎症因子、总胆固醇等均有不同程度的降低。
9.另外，使用该方法制备抗性糊精后，理化性质没有得到影响，感官性状良好，在转苷酶作用下产率得到提升，可以为相关企业提升经济效益。该制备方法符合国家安全环保政策，利于加快传统抗性糊精技术向新型安全难消化性更强的抗性糊精制备技术转变。本发明方法便于操作，成本合理，且制备的抗性糊精降糖降脂等辅助治疗效果好，适于产业化应用。
10.说明书附图图1为分支度测定结果示意图；图2为膳食纤维测定结果示意图；图3为小白鼠空腹血糖测定结果示意图；图4为未经过高压处理的抗性糊精的扫描电镜图；图5为400mpa, 与转苷酶反应16 h的抗性糊精的扫描电镜图；图6为未经过高压处理的抗性糊精和400mpa, 与转苷酶反应16 h的x-射线衍射图。
具体实施方式
11.以下实施例中：
α-淀粉酶的酶活为 》4000 u/g；转苷酶的酶活为6000 u/g；抗性糊精膳食纤维含量的测算标准：抗性糊精按aoac method 2011.25 (aoac international, 2012) 进行测算。
12.糖尿病小鼠模型建立及实验伦理：糖尿病小鼠模型为高糖高脂喂食后注射链脲佐菌素得到糖尿病小鼠，糖尿病小鼠建模成功标准为空腹12 h后测量小鼠血糖稳定在20 mmol/l (》 18 mmol/l)。小鼠实验(注射、麻醉、安乐死等)经本校伦理委员会批准后进行。
13.实施例1一种利用超高压处理对制备难消化性更强的抗性糊精方法，包括步骤：1、淀粉酸化将淀粉粉末加水，加水量为基于淀粉干重40-50%，悬浊后加基于淀粉干重10%的盐酸溶液，充分搅匀后过滤出水，在40℃烘干成固体，再打粉过100目筛，呈白色粉末状。
14.2、焦糊精制备步骤1中取出酸化后的淀粉粉末在烘箱中放置均匀后，170℃干燥箱中加热2 h得焦糊精。测定焦糊精结构还保留淀粉的结晶结构及大部分α-1, 4糖苷键。
15.3、焦糊精进行超高压处理步骤2中超高压装置处理所得焦糊精，超高压设置为300 mpa分别处理10 min，处理结束后迅速恢复成大气压。测定焦糊精结构，原有淀粉的结晶结构和无定形区被部分破坏，淀粉非共价键和α-1, 4糖苷键连接的主链被部分改变。
16.4、抗性糊精粗品制备向步骤3中超高压处理的焦糊精中加入2倍体积的水，混合均匀后加入0.4%的α-淀粉酶，70℃水浴反应2 h；与α-淀粉酶反应完毕后，混合液温度降到55-60℃，加入0.3 %的转苷酶反应16 h。
17.5、抗性糊精成品与转苷酶反应结束后得到抗性糊精粗品，再进行脱色、离子交换纯化、喷雾干燥，得到成品。
18.实施例2一种利用超高压处理对制备难消化性更强的抗性糊精方法，包括步骤：1、淀粉酸化将淀粉粉末加水，加水量为基于淀粉干重40-50%，悬浊后加基于淀粉干重10%的盐酸溶液，充分搅匀后过滤出水，在40℃烘干成固体，再打粉过100目筛，呈白色粉末状。
19.2、焦糊精制备步骤1中取出酸化后的淀粉粉末在烘箱中放置均匀后，170℃干燥箱中加热2h得焦糊精。测定焦糊精结构还保留淀粉的结晶结构及大部分α-1, 4糖苷键。
20.3、焦糊精进行超高压处理步骤2中超高压装置处理所得焦糊精，超高压设置为400 mpa分别处理10 min，处理结束后迅速恢复成大气压。测定焦糊精结构，原有淀粉的结晶结构和无定形区被部分破坏，淀粉非共价键和α-1, 4糖苷键连接的主链被部分改变。
21.4、抗性糊精粗品制备向步骤3中超高压处理的焦糊精中加入2倍体积的水，混合均匀后加入0.4%的α-淀粉酶，70℃水浴反应2h。与α-淀粉酶反应完毕后，混合液温度降到55-60℃，加入0.3%的转苷酶反应16h。
22.5、抗性糊精成品与转苷酶反应结束后得到抗性糊精粗品，再进行脱色、离子交换纯化、喷雾干燥，得到成品。
23.实施例3一种利用超高压处理对制备难消化性更强的抗性糊精方法，包括步骤：1、淀粉酸化将淀粉粉末加水，加水量为基于淀粉干重40-50%，悬浊后加基于淀粉干重10 %的盐酸溶液，充分搅匀后过滤出水，在40℃烘干成固体，再打粉过100目筛，呈白色粉末状。
24.2、焦糊精制备步骤1中取出酸化后的淀粉粉末在烘箱中放置均匀后，170℃干燥箱中加热2 h得焦糊精。测定焦糊精结构还保留淀粉的结晶结构及大部分α-1, 4糖苷键。
25.3、焦糊精进行超高压处理步骤2中超高压装置处理所得焦糊精，超高压设置为500mpa分别处理10min，处理结束后迅速恢复成大气压。测定焦糊精结构，原有淀粉的结晶结构和无定形区被部分破坏，淀粉非共价键和α-1, 4糖苷键连接的主链被部分改变。
26.4、抗性糊精粗品制备向步骤3中超高压处理的焦糊精中加入2倍体积的水，混合均匀后加入0.4%的α-淀粉酶，70℃水浴反应2h。与α-淀粉酶反应完毕后，混合液温度降到55-60℃，加入0.3%的转苷酶反应16h。
27.5、抗性糊精成品与转苷酶反应结束后得到抗性糊精粗品，再进行脱色、离子交换纯化、喷雾干燥，得到成品。
28.实施例4一种利用超高压处理对制备难消化性更强的抗性糊精方法，包括步骤：1、淀粉酸化将淀粉粉末加水，加水量为基于淀粉干重40-50 %，悬浊后加基于淀粉干重10 %的盐酸溶液，充分搅匀后过滤出水，在40℃烘干成固体，再打粉过100目筛，呈白色粉末状。
29.2、焦糊精制备步骤1中取出酸化后的淀粉粉末在烘箱中放置均匀后，170℃干燥箱中加热2 h得焦糊精。测定焦糊精结构还保留淀粉的结晶结构及大部分α-1, 4糖苷键。
30.3、焦糊精进行超高压处理步骤2中超高压装置处理所得焦糊精，超高压设置为400 mpa分别处理10 min，处理结束后迅速恢复成大气压。测定焦糊精结构，原有淀粉的结晶结构和无定形区被部分破坏，淀粉非共价键和α-1, 4糖苷键连接的主链被部分改变。
31.4、抗性糊精粗品制备
向步骤3中超高压处理的焦糊精中加入2倍体积的水，混合均匀后加入0.4 %的α-淀粉酶，70℃水浴反应2h。与α-淀粉酶反应完毕后，混合液温度降到55-60℃，加入0.3 %的转苷酶反应18h。
32.5、抗性糊精成品与转苷酶反应结束后得到抗性糊精粗品，再进行脱色、离子交换纯化、喷雾干燥，得到成品。
33.实施例5一种利用超高压处理对制备难消化性更强的抗性糊精方法，包括步骤：1、淀粉酸化将淀粉粉末加水，加水量为基于淀粉干重40-50%，悬浊后加基于淀粉干重10%的盐酸溶液，充分搅匀后过滤出水，在40℃烘干成固体，再打粉过100目筛，呈白色粉末状。
34.2、焦糊精制备步骤1中取出酸化后的淀粉粉末在烘箱中放置均匀后，170℃干燥箱中加热2h得焦糊精。测定焦糊精结构还保留淀粉的结晶结构及大部分α-1, 4糖苷键。
35.3、焦糊精进行超高压处理步骤2中超高压装置处理所得焦糊精，超高压设置为400 mpa分别处理10 min，处理结束后迅速恢复成大气压。测定焦糊精结构，原有淀粉的结晶结构和无定形区被部分破坏，淀粉非共价键和α-1, 4糖苷键连接的主链被部分改变。
36.4、抗性糊精粗品制备向步骤3中超高压处理的焦糊精中加入2倍体积的水，混合均匀后加入0.4%的α-淀粉酶，70℃水浴反应2h。
37.进一步地，与α-淀粉酶反应完毕后，混合液温度降到55-60℃，加入0.3%的转苷酶反应20h。
38.5、抗性糊精成品与转苷酶反应结束后得到抗性糊精粗品，再进行脱色、离子交换纯化、喷雾干燥，得到成品。
39.对比例1（未进行超高压处理）一种利用制备难消化性更强的抗性糊精的方法，包括步骤：1、淀粉酸化将淀粉粉末加水，加水量为基于淀粉干重40-50%，悬浊后加基于淀粉干重10%的盐酸溶液，充分搅匀后过滤出水，在40℃烘干成固体，再打粉过100目筛，呈白色粉末状。
40.2、焦糊精制备步骤1中取出酸化后的淀粉粉末在烘箱中放置均匀后，170℃干燥箱中加热2 h得焦糊精。测定焦糊精结构还保留淀粉的结晶结构及大部分α-1, 4糖苷键。
41.3、抗性糊精粗品制备向步骤3中超高压处理的焦糊精中加入2倍体积的水，混合均匀后加入0.4%的α-淀粉酶，70℃水浴反应2h。与α-淀粉酶反应完毕后，混合液温度降到55-60℃，加入0.3%的转苷酶反应18h。
42.4、抗性糊精成品
与转苷酶反应结束后得到抗性糊精粗品，再进行脱色、离子交换纯化、喷雾干燥，得到成品。
43.将实施例1-5以及对比例1与转苷酶反应结束后得到抗性糊精粗品，进行结构分支度、膳食纤维含量测定，采用扫描电镜、x-射线衍射等进行结构表征，配合糖尿病小鼠模型测定降糖效果。
44.测定结果如下表所示：可见通过变量实验，确定实施例2的条件为最优化条件。
45.与对比例和传统方法相比，本发明制备的抗性糊精粗品在结构方面分支度可达50 %，膳食纤维含量在未脱色和纯化前高于75 %，糖尿病小鼠血糖可降低约12 %。本发明抗性糊精的难消化性显著提升，主要是由于超高压处理后焦糊精被进一步破坏，包括非共价键和原有的结晶结构。小分子糖和短链增加，α-淀粉酶和转苷酶获得更利于作用的结构基础和底物。本发明通过增加转苷酶步骤，焦糊精溶液中的支链在转苷酶酶的作用下结合更多小分子糖和短链。一方面，分支结构增多，故分支度提升，增加抗性糊精的难消化性，降糖效果显著。另一方面，小分子糖和短链被充分利用，带来相关企业更高经济效益。
46.通过扫描电镜测定结果可知，与未加压的抗性糊精颗粒的椭圆形相比，新工艺制备的抗性糊精颗粒呈不规则块状，表面光滑，有许多间隙，没有裂缝。在超高压处理和添加转苷酶后，抗性糊精的表面变得致密，有“缝合”节点，400 mpa下，组织结构变得越来越均匀和致密。