防止肠胀气的抗性淀粉处理方法和生产装备

本发明涉及含淀粉类食品原料改性及其精深加工领域，尤其涉及防止肠胀气的抗性淀粉处理方法和生产装备。

背景技术：

自2013年，人类微生物组计划揭示了人体微生物群落的复杂性和多样性，并在胃肠道中发现数十万亿的微生物，肠道菌群成为了改善机体健康的新机会点。肠道菌群与人体的生理代谢过程紧密联系，承担着独特且重要的调控作用，包括营养吸收、机体代谢、免疫保护和神经系统调节等方面。如可以通过酶或者微生物之间的相互喂养降解人体消化道无法代谢的膳食纤维，并维持肠道液层的结构和完整性，防止病原菌的入侵和感染等。一旦出现肠道微生物中有益菌和有害菌的比例失调，导致肠道微生态紊乱，诱发肠易激综合症、结肠炎等肠道疾病，同时被证明与肥胖症、糖尿病等慢性代谢病相关。

抗性淀粉是不可消化碳水化合物最丰富的食物来源之一，能到达结肠并被肠道微生物的利用，促进有益菌的增殖以及短链脂肪酸的产生，有助于增加饱腹感、改善血糖和血脂水平、促进微量元素的吸收等。淀粉-脂肪酸复合物属于5型抗性淀粉，具有突出的安全性、抗酶解性和热稳定性，是开发新型淀粉基功能食品的良好原料之一，在辅助改善糖尿病、肥胖症等慢性代谢病，以及维持肠道健康，预防结肠癌方面有广阔的应用前景。

目前，大部分应用于食品加工的膳食纤维，如低聚果糖、菊粉等，都能通过促进双歧杆菌、乳酸杆菌等有益微生物的增殖，调理肠道功能。但这些膳食纤维的产气速率快，过快的产气容易引起摄入者胃肠胀气、肠鸣等不适感，同时微生物代谢产物（主要是短链脂肪酸）集中在近端结肠，对远端结肠的免疫抵御和炎症缓解作用有限。

技术实现要素：

发明的目的：为了提供一种效果更好的防止肠胀气的抗性淀粉和生产装备，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：

防止肠胀气的抗性淀粉，其特征在于，该淀粉通过如下步骤生产而成，以淀粉为原料，通过控制反应条件进行糊化、酶解脱支和脂质复合处理；酶解过程中，淀粉分子链的α-1.6-糖苷键被水解，产生了短直链淀粉分子，提高直链淀粉分子的浓度有利于直链淀粉分子与脂肪酸形成单螺旋结构；在热处理下，淀粉分子双螺旋向单螺旋构相转化，在氢键作用下和脂肪酸发生络合反应，形成较为稳定的直链淀粉-脂肪酸复合物。

本发明进一步技术方案在于，包括以下步骤：

（1）糊化：将原淀粉分散于ph为4.0-5.0的缓冲液中，混合配制成质量浓度为10-25%的淀粉乳，在沸水浴中加热30-45min；

（2）脱支：将充分糊化的淀粉乳冷却至50-58℃，加入150-200u/g的脱支酶，在搅拌下酶解24h；

（3）脂质复合：脱支后的淀粉乳经过120-180℃下加热20-40min，在100℃下与脂肪酸进行复合2-4h，并迅速降温到25℃；

（4）干燥：经过离心、洗涤，于30-50℃下干燥12-24h，得到直链淀粉-脂肪酸复合物。

本发明进一步技术方案在于，所述原淀粉为高直链玉米淀粉、脂肪酸包括月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等常见的饱和和不饱和脂肪酸原料。

本发明进一步技术方案在于，所述原淀粉为直链淀粉比例高于50%的高直链玉米淀粉。

本发明进一步技术方案在于，所述脱支酶为异淀粉酶或普鲁兰酶；所述缓冲液为0.01mol/l的醋酸-醋酸钠缓冲液；所述离心条件为转速5000rpm/min，单次时间为10min。

本发明进一步技术方案在于，其制备方法为如下任意一种：

方案a：

将高直链玉米淀粉与0.01mol/l的醋酸-醋酸钠缓冲液（ph4.0）混合配制成10%（w/w）的淀粉乳，沸水浴加热30min，然后在冷却至55℃，加入180u/g异淀粉酶（按淀粉干基），在搅拌下孵育24h；脱支后的淀粉乳经过180℃下加热35min，在100℃下分别加入月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸（10%w/w基于淀粉干基）复合2h，并迅速降温到25℃，离心得到沉淀，用50%乙醇溶液洗涤3次，于40℃下干燥24h得到淀粉-脂肪酸复合物；

方案b：

将高直链玉米淀粉与0.01mol/l的醋酸-醋酸钠缓冲液（ph5.0）混合配制成10%（w/w）的淀粉乳，沸水浴加热30min，然后在冷却至55℃，加入200u/g普鲁兰酶（按淀粉干基），在搅拌下孵育24h；脱支后的淀粉乳经过170℃下加热25min，在100℃下分别加入月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸（10%w/w基于淀粉干基）复合2h，并迅速降温到25℃，离心得到沉淀，用50%乙醇溶液洗涤3次，于40℃下干燥18h得到淀粉-脂肪酸复合物；

方案c：

将高直链淀粉玉米淀粉（6g）在25℃下溶于0.1mkoh（400ml）中1h，300r/min恒定搅拌，然后将温度快速升高到90℃保持10min以完全溶解直链淀粉。同样，分别将0.6g的油酸、亚油酸、亚麻酸溶解在90℃、600ml的0.1mkoh溶液中，恒定搅拌至溶解。在90℃下将脂肪酸与淀粉溶液混合并搅拌10min后，用2.0mhcl将最终混合物的ph调节至4.6~4.7，维持90℃加热2h，迅速降温到25℃，离心得到沉淀，于40℃下干燥24h得到淀粉-脂肪酸复合物。

本发明进一步技术方案在于，淀粉通过如下一体化温控容器生产而成；

一体化温控容器包含的壳体包含夹层4，一体化温控容器中部包含内部空间，淀粉和水位于该内部空间8中进行反应；

夹层上包含五个口，五个口包含位于上方的三个口，上方的三个口分别为热水口5、冷水口7、导热油口6；一体化温控容器下方包含出料口11，夹层下方包含出水口9，夹层上还包含导热油出口，导热油口6和导热油出口之间包含金属盘管；热水口5、冷水口7连通着夹层中部的空间；

还包含三个容器，三个容器包含组合的容器部分和单独的容器部分；组合的容器部分包含油箱2，油箱2中部包含凹槽，凹槽中放置有热水箱1，热水箱1被油箱2相对围绕；热水箱1连接着热水口，油箱2连接着导热油口6和导热油出口，冷水箱3连接着冷水口7；热水箱1和冷水箱3之间通过水连管10连接起来；热水箱1、冷水箱3、油箱2中均包含泵；

在糊化步骤中，直接采用热水口进热水，并采用导热油口进导热油，由于夹层中的盘管位于水中，因此热水能维持在100℃，维持沸水水浴；

在脱支步骤中，需要冷却至50-58℃，导热油全部抽回油箱中，从冷水口进冷水，中和热水到50-58℃，能迅速实现温度冷却；

在脂质复合步骤中，出水口9出水，出去的水到冷水箱中或者到热水箱中备用，采用导热油加热夹层到120-180℃；随后用冷水冷却到25-50℃；

随后采用导热油控制30-50℃，此时水全部排出；

一个容器实现全部过程。

本发明进一步技术方案在于，在脂质复合步骤中维持120-180℃的时候，热水箱1中的热水排出到冷水箱3中存用，中和的水，冷到25-50℃即用。

本发明进一步技术方案在于，热水箱1、油箱2各自包含一个加热源或者只有油箱中包含加热源，加热源为电加热片。

采用如上技术方案的本发明，相对于现有技术有如下有益效果：

本发明采用酶制剂和物理改性加工技术，可显著降低淀粉底物的肠道菌群酵解产生的气体。产物中没有任何对人体有害的化学物质，制备过程对环境无污染，是一种绿色环保的功能食品淀粉原料的加工方法。

附图说明

为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：

图1为实施例1中淀粉-脂质扫描电镜图片；

图2为辅助容器的示意图；

图3为辅助热源控制系统的示意图；

图4为辅助容器的另一视角的示意图；

图5为辅助容器的另一视角的示意图；

其中：1.水箱；2.油箱；3.冷水箱；4.夹层；5.热水口；6.导热油口；7.冷水楼；8.内部空间；9.出水口；10.水连管；11.出料口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本专利提供多种并列方案，不同表述之处，属于基于基本方案的改进型方案或者是并列型方案。每种方案都有自己的独特特点。

本发明立足于改善肠道健康，旨在提供一种工艺简单，制备过程安全，能防止防胀气的淀粉-脂质复合物的制备方法。

根据实施方案，本发明以淀粉为原料，通过控制反应条件进行糊化、酶解脱支和脂质复合处理。酶解过程中，淀粉分子链的α-1.6-糖苷键被水解，产生了大量的短直链淀粉分子，适当提高淀粉糊的浓度有利于直链淀粉分子缠绕形成双螺旋结构。在热处理条件下，直链淀粉分子和脂肪酸发生复合，形成v-型复合物。本发明制备得到的淀粉-脂肪酸复合物保存了颗粒形态，具有高结晶度的特点，内部分子排列紧密有序，从而达到减缓产气速率、往远端结肠递送更多有益代谢物的目的，为维持肠道健康的功能性食品或药品提供了新的原料选择。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

防止肠胀气的抗性淀粉处理方法，包括以下步骤：

（1）糊化：将原淀粉分散于ph为4.0-5.0的缓冲液中，混合配制成质量浓度为10-25%的淀粉乳，在沸水浴中加热30-45min；

（2）脱支：将充分糊化的淀粉乳冷却至50-58℃，加入150-200u/g的脱支酶，在搅拌下酶解24h；

（3）脂质复合：脱支后的淀粉乳经过120-180℃下加热20-40min，在100℃下与脂肪酸进行复合2-4h，并迅速降温到25℃；

（4）干燥：经过离心、洗涤，于30-50℃下干燥12-24h，得到直链淀粉-脂肪酸复合物。

为了更好地实现本发明的目的，所述原淀粉为直链淀粉比例高50%的高直链玉米淀粉。

所述脱支酶为异淀粉酶或普鲁兰酶。

所述缓冲液为0.01mol/l的醋酸-醋酸钠缓冲液。

所述离心条件为转速5000rpm/min，单次时间为10min。

所述淀粉-脂肪酸复合物呈颗粒态，略有聚集。x射线衍射结果为v型结晶，可根据复合温度控制，得到i和ii型复合物。

本发明实施例中有关产气速率的测定方法如下：

产气速率

准确称取1000mg待测样品（干基），在厌氧箱中用碳酸磷酸盐缓冲液分散粪便并过滤得到菌液，然后先后将缓冲液和菌液加入样品中，最后于37℃水浴中恒温培养，分别于0h、4h、8h、12h、24h取样，采用玻璃注射器测定气体产量，以平均每小时产生气体体积（ml/h）表示。

实施例1

将高直链玉米淀粉与0.01mol/l的醋酸-醋酸钠缓冲液（ph4.0）混合配制成10%（w/w）的淀粉乳，沸水浴加热30min，然后在冷却至55℃，加入180u/g异淀粉酶（按淀粉干基），在搅拌下孵育24h。脱支后的淀粉乳经过180℃下加热35min，在100℃下分别加入月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸（10%w/w基于淀粉干基）复合2h，并迅速降温到25℃，离心得到沉淀，用蒸馏水50%乙醇溶液洗涤3次，于40℃下干燥24h得到淀粉-脂肪酸复合物。

所得的淀粉-脂肪酸复合物为v型结晶结构，结晶结构由原淀粉的b型变为v型，前12h的产气速率从19.67ml/h降低至16.60ml/h。说明该加工方法能显著减缓淀粉的产气速率，适于功能食品的加工和生产。

实施例2

将高直链玉米淀粉与0.01mol/l的醋酸-醋酸钠缓冲液（ph5.0）混合配制成10%（w/w）的淀粉乳，沸水浴加热30min，然后在冷却至55℃，加入200u/g普鲁兰酶（按淀粉干基），在搅拌下孵育24h。脱支后的淀粉乳经过170℃下加热25min，在100℃下分别加入月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸（10%w/w基于淀粉干基）复合2h，并迅速降温到25℃，离心得到沉淀，用50%乙醇溶液洗涤3次，于40℃下干燥18h得到淀粉-脂肪酸复合物。

所得的淀粉-脂肪酸复合物为v型结晶结构，结晶结构由原淀粉的b型变为v型，前12h的产气速率从19.70ml/h降低至16.33ml/h。说明该加工方法能显著减缓淀粉的产气速率，适于功能食品的加工和生产。

实施例3

将高直链淀粉玉米淀粉（6g）在25℃下溶于0.1mkoh（400ml）中1h，300r/min恒定搅拌，然后将温度快速升高到90℃保持10min以完全溶解直链淀粉。同样，分别将0.6g的油酸、亚油酸、亚麻酸溶解在90℃、600ml的0.1mkoh溶液中，恒定搅拌至溶解。在90℃下将脂肪酸与淀粉溶液混合并搅拌10min后，用2.0mhcl将最终混合物的ph调节至4.6~4.7，维持90℃加热2h，迅速降温到25℃，离心得到沉淀，于40℃下干燥24h得到淀粉-脂肪酸复合物。

所得的淀粉-脂肪酸复合物为v型结晶结构，结晶结构由原淀粉的b型变为v型，前12h的产气速率从20.00ml/h降低至18.33ml/h。说明该加工方法能显著减缓淀粉的产气速率，适于功能食品的加工和生产。

作为优选：所述脱支酶为异淀粉酶或普鲁兰酶。所述缓冲液为0.01mol/l的醋酸-醋酸钠缓冲液。所述离心的条件为转速5000rpm/min，单次时间10min。所述洗涤具体实施用50%乙醇溶液洗涤3次以上。所述淀粉-脂肪酸复合物呈单螺旋结构，略有聚集。由于脂肪酸的加入和热处理，直链淀粉由双螺旋向单螺旋构象转化，在氢键作用下和脂质发生络合反应，从而形成具有塌陷螺旋构象的v型结晶结构。

实施例4：淀粉通过如下一体化温控容器生产而成；一体化温控容器包含的壳体包含夹层4，一体化温控容器中部包含内部空间，淀粉和水位于该内部空间8中进行反应；夹层上包含五个口，五个口包含位于上方的三个口，上方的三个口分别为热水口5、冷水口7、导热油口6；一体化温控容器下方包含出料口11，夹层下方包含出水口9，夹层上还包含导热油出口，导热油口6和导热油出口之间包含金属盘管；热水口5、冷水口7连通着夹层中部的空间；还包含三个容器，三个容器包含组合的容器部分和单独的容器部分；组合的容器部分包含油箱2，油箱2中部包含凹槽，凹槽中放置有热水箱1，热水箱1被油箱2相对围绕；热水箱1连接着热水口，油箱2连接着导热油口6和导热油出口，冷水箱3连接着冷水口7；热水箱1和冷水箱3之间通过水连管10连接起来；热水箱1、冷水箱3、油箱2中均包含泵；在糊化步骤中，直接采用热水口进热水，并采用导热油口进导热油，由于夹层中的盘管位于水中，因此热水能维持在100℃，维持沸水水浴；在脱支步骤中，需要冷却至50-58℃，导热油全部抽回油箱中，从冷水口进冷水，中和热水到50-58℃，能迅速实现温度冷却；在重结晶步骤中，出水口9出水，出去的水到冷水箱中或者到热水箱中备用，采用导热油加热夹层到120-180℃；随后用冷水冷却到25-50℃；随后采用导热油控制30-50℃，此时水全部排出；一个容器实现全部过程。不用更换容器，实现更方便。巧妙实现温度迅速到位，节省时间。

实施例5：在重结晶步骤中维持120-180℃的时候，热水箱1中的热水排出到冷水箱3中存用，中和的水，冷到25-50℃即用。巧妙串起来工艺。

实施例6：热水箱1、油箱2各自包含一个加热源或者只有油箱中包含加热源，加热源为电加热片。节省能源。

实施例7：特征在于，利用实施例1-6任意意向所述的抗性淀粉制造的食品。

实施例8：防止肠胀气的抗性淀粉处理方法，其特征在于，通过控制反应条件进行糊化、酶解脱支和重结晶处理。酶解过程中，淀粉分子链的α-1,6-糖苷键被水解，产生了大量的短直链淀粉分子，适当提高直链淀粉的浓度有利于更多的脂肪酸分子进入直链淀粉分子空腔，形成单螺旋结构。在合适的热处理温度下，直链淀粉分子和脂肪酸形成v型复合物，形成紧密堆积的淀粉-脂肪酸复合物。本发明制备得到的淀粉球晶保存了颗粒形态，具有高结晶度的特点，内部分子排列紧密有序，从而达到减缓产气速率、往远端结肠递送更多有益代谢物的目的，为维持肠道健康的功能性食品或药品提供了新的原料选择。

实施例9，防止肠胀气抗性淀粉的生产装备，一体化温控容器包含的壳体包含夹层4，一体化温控容器中部包含内部空间，淀粉和水位于该内部空间8中进行反应；夹层上包含五个口，五个口包含位于上方的三个口，上方的三个口分别为热水口5、冷水口7、导热油口6；一体化温控容器下方包含出料口11，夹层下方包含出水口9，夹层上还包含导热油出口，导热油口6和导热油出口之间包含金属盘管；热水口5、冷水口7连通着夹层中部的空间；还包含三个容器，三个容器包含组合的容器部分和单独的容器部分；组合的容器部分包含油箱2，油箱2中部包含凹槽，凹槽中放置有热水箱1，热水箱1被油箱2相对围绕；热水箱1连接着热水口，油箱2连接着导热油口6和导热油出口，冷水箱3连接着冷水口7；热水箱1和冷水箱3之间通过水连管10连接起来；热水箱1、冷水箱3、油箱2中均包含泵；在糊化步骤中，直接采用热水口进热水，并采用导热油口进导热油，由于夹层中的盘管位于水中，因此热水能维持在100℃，维持沸水水浴；在脱支步骤中，需要冷却至50-58℃，导热油全部抽回油箱中，从冷水口进冷水，中和热水到50-58℃，能迅速实现温度冷却；在重结晶步骤中，出水口9出水，出去的水到冷水箱中或者到热水箱中备用，采用导热油加热夹层到120-180℃；随后用冷水冷却到25-50℃；随后采用导热油控制30-50℃，此时水全部排出；一个容器实现全部过程。

同时实现如下效果：1.一个容器实现全部温控；2.充分利用导热油能够加热到100℃以上，水沸腾只能是100℃；3.即便降温，也是采用冷水融合，降温速度快，不用等待很长时间，避免中间温度对产品造成影响；4.利用嵌套结构内部的物质的多少和有无，灵活实现三容器热量组合利用；5.嵌套效果避免无意义的热量损失；6.冷水热水的组合能够充分对加热盘管的热量进行迅速调整；开场性利用盘管和夹层均为温控系统，实现迅速灵活的调整。

需要搅拌的时候，上方伸入搅拌轴即可。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。