一种利用木薯渣制备慢消化淀粉的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用木薯渣制备慢消化淀粉的方法，属于慢消化淀粉制备技术领域。本发明将白蚁和乙醇研磨后，经过离心取上清液，接种至牛肉膏蛋白胨琼脂培养基上，培养后用无菌水淋洗培养基表面，收集淋洗液与新鲜木薯经过酶解，离心取得的上清液浓缩混合，加入醋酸钠、碳酸钠以及干冰，反应出料，收集出料物浓缩灭酶，并与无水乙醇混合，离心，收集沉淀物风干，从而得到利用木薯渣制备慢消化淀粉的方法。实例证明，本发明操作简便，在制备的过程中无任何有害物质产生，安全性好，且反应条件温和，在加工条件下不会使得慢消化淀粉发生转变，使得产量提升至90％以上，另外热稳定性也极好，具有广泛的市场前景。
【专利说明】
一种利用木薯渣制备慢消化淀粉的方法
技术领域
[0001]本发明公开了一种利用木薯渣制备慢消化淀粉的方法，属于慢消化淀粉制备技术领域。
【背景技术】
[0002]淀粉是人类膳食中主要的碳水化合物，也是人体能量的主要来源，淀粉消化的方式和速度对人体餐后血糖应答有着很重要的影响。根据在体外模拟消化特性和淀粉的生物可利度，英国学者将淀粉分为三类:快速消化淀粉(RDS)是指那些能在人体小肠中被快速消化吸收的淀粉，20min内消化完全;慢消化淀粉(SDS)是指那些能在人体小肠中被完全消化吸收但是速度较慢的淀粉，20?120min时间段内消化;抗性淀粉(RS)是指在人体小肠内无法消化吸收，被排到大肠，类似膳食纤维，能被大肠内的微生物发酵利用。
[0003]随着社会结构的变化、生活节奏的加快、饮食习惯和食物构成改变及社会老龄化，人类疾病谱发生了很大转变，慢性疾病，如糖尿病、心血管疾病、肥胖症、高脂血症、高血压等胰岛素抵抗相关疾病比例不断上升，已成为目前全球性重大的公共卫生问题。预防上述疾病发生的关键在于科学合理的膳食结构。慢消化淀粉(SDS)对人体健康非常有益，已越来越受到人们的关注。食品中淀粉缓慢消化和吸收可减少餐后血糖水平增加，可控制糖尿病和肥胖；另外，这种食品可改善葡萄糖耐量，降低健康人体和高血脂者血脂水平;还可以稳定持久地释放能量作为运动员、特别是长跑运动员的碳水化合物补充剂。
[0004]目前，文献报道的慢性消化淀粉制备方法主要有物理法，化学法，酶法及其这三种方法的复合等；
(1)物理法制备慢性消化淀粉主要包括热液处理、重结晶、微波处理等方法;韧化和湿热处理是两种常用的淀粉水热处理改性方法。如Chung等报道湿热和韧化处理能降低原淀粉颗粒中SDS含量，却能增加糊化淀粉中SDS含量。Shin等报道，将甘薯淀粉的水分含量调整到50%，并在55°C加热处理12h后，可形成高含量的慢消化淀粉；
(2)化学法主要是采用交联或具有较大空间位阻的试剂对淀粉进行改性。如Han等以蜡质玉米淀粉为原料先交联再羟丙基化或乙酰化处理，或经过辛烯基琥珀酸酐(OSA)改性结合干热处理，得到了较高含量的慢消化淀粉；
(3)酶法处理一般是淀粉酶的催化水解或转酐作用来修饰重组淀粉分子结构。如Zhang等报道A型谷物淀粉是制备SDS的理想原料，并且指出糊化后淀粉的SDS含量与淀粉的形状、大小、表面的孔道和结晶度无关，而与其半结晶结构，DP 5?10的短A链数量密切相关。Shi等的专利报道高支淀粉通过酶法脱支处理后得到的短侧链可发生结晶，可以制备SDS。Hamaker等利用α-淀粉酶水解淀粉然后将生成的线性产物进行重结晶，从而有效地合成高含量的SDS。
[0005]但是上述现有技术存在制备方法复杂，制备过程产生个别有害化学物质等缺陷，且在加工条件下易发生转变，导致产量低，热稳定性差。
【发明内容】
[0006]本发明主要解决的技术问题:针对目前传统方法在制备慢消化淀粉的过程中，制备方法复杂，生产过程中会有有害化学物质产生，且在加工条件下容易使得慢消化淀粉易发生转变，导致产量低，热稳定性差的现状，提供了一种将白蚁和乙醇研磨后，经过离心取上清液，接种至牛肉膏蛋白胨琼脂培养基上，培养后用无菌水淋洗培养基表面，收集淋洗液与新鲜木薯经过酶解，离心取得的上清液浓缩混合，加入醋酸钠、碳酸钠以及干冰，反应出料，收集出料物浓缩灭酶，并与无水乙醇混合，离心，收集沉淀物风干，从而得到利用木薯渣制备慢消化淀粉的方法。该方法操作简便，在制备的过程中无任何有害物质产生，安全性好，且反应条件温和，在加工条件下不会使得慢消化淀粉发生转变，使得产量提升至90 %以上，另外热稳定性也极好，具有广泛的市场前景。
[0007 ]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)按固液比1:3，将新鲜木薯渣与水放入容器中，以lOOr/min搅拌10?15min后静置I?2h，去除漂浮杂质并过滤，收集滤渣放入烘箱中，在50?60°C下干燥5?6h，将干燥后的滤渣放入球磨机中碾磨，过200目筛，将过筛后的颗粒与质量分数为15%盐酸溶液，按固液比1:2?4，混合均匀放入反应釜中；
(2)向上述反应釜中加入上述过筛后的颗粒质量1.2?1.5%的复合酶，设定反应釜温度为30?40 °C，压力为0.5?0.8MPa，以120r/min搅拌酶解4?6h后进行出料，将出料物放置于超声振荡器中，以24?27KHz振荡I?2h，再将出料物放入离心机中，以4000r/min离心分离10?15min，收集上清液，将上清液放入真空浓缩罐中，浓缩至原体积的30?35%，收集浓缩液，备用；
(3 )按质量比1:2?3，将白蚁和质量分数为30 %的乙醇溶液放入研磨机中，在功率3?5kW下碾磨10?15min，再将碾磨混合物放入离心机中，以5000r/min离心分离4?6min，收集上清液，按接种量15?20%，将上清液接种至牛肉膏蛋白胨琼脂培养基上，并将培养基移至振荡培养箱中，设定温度为25?30°C，振荡速度为160?210r/min，培养15?18h;
(4)在上述培养结束后，使用无菌水淋洗培养基表面，直至其表面无菌丝，收集淋洗液，按体积比1:1?2，取步骤(2)备用的浓缩液与淋洗液放入反应釜中，分别向反应釜中加入浓缩液体积20?30 %的pH为5.0?6.0的醋酸钠缓冲溶液及浓缩液质量2?3 %的碳酸钠，在室温下以120r/min搅拌7?8h，再向反应爸中加入浓缩液质量80?90%的干冰，以300r/min搅拌直至反应釜自然升温至25?28°C，并进行出料，收集出料物；
(5)将上述出料物放入浓缩罐中浓缩至原体积的40?45%，将浓缩液在70°C下灭酶20?25min，将灭酶后的浓缩液与无水乙醇按体积比1:3?4，混合均勾并静置40?50min，随后放入离心机中，在4000r/min下离心分离10?15min，收集沉淀，将沉淀物放入风干机中风干，即可得到慢消化淀粉。
[0008]所述的步骤(2)中复合酶为纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、β-葡聚糖酶和凝乳酶按质量比9:5:3:2:1混合而成。
[0009]本发明的应用方法是:按质量比1:3?5，将本发明制得的慢消化淀粉倒入面团中，充分混合均匀，之后按工业化一般配方和方法制备糖尿病人食品饼干，每日食用100?150g，连续食用5?10天，检测糖尿病患者餐后Ih的血糖浓度，可明显发现，血糖从原有的9.5?10.5mmol/L降低到了 3.8?5.8mmol/L，效果极其显著，可说明该慢消化淀粉是一种适合糖尿病患者服用的安全肠内营养剂。
[0010]本发明的有益效果是:
(1)本发明操作简便，在制备的过程中无任何有害物质产生，安全性好；
(2)本发明反应条件温和，在加工条件下不会使得慢消化淀粉发生转变，使得产量提升至90%以上，且热稳定性极好；
(3)本发明制得的慢消化淀粉可广泛应用于食品、医药等领域，市场前景极其广阔。
【具体实施方式】
[0011]首先按固液比1:3，将新鲜木薯渣与水放入容器中，以10(^/11^11搅拌10?151^11后静置I?2h，去除漂浮杂质并过滤，收集滤渣放入烘箱中，在50?60°C下干燥5?6h，将干燥后的滤渣放入球磨机中碾磨，过200目筛，将过筛后的颗粒与质量分数为15 %盐酸溶液，按固液比1:2?4，混合均匀放入反应釜中；然后向上述反应釜中加入上述过筛后的颗粒质量1.2?1.5 %的复合酶，设定反应釜温度为30?40°C，压力为0.5?0.8MPa，以120r/min搅拌酶解4?6h后进行出料，将出料物放置于超声振荡器中，以24?27KHz振荡I?2h，再将出料物放入离心机中，以4000r/min离心分离10?15min，收集上清液，将上清液放入真空浓缩罐中，浓缩至原体积的30?35 %，收集浓缩液，备用；随后按质量比1:2?3，将白蚁和质量分数为30%的乙醇溶液放入研磨机中，在功率3?5kW下碾磨10?15min，再将碾磨混合物放入离心机中，以5000r/min离心分离4?6min，收集上清液，按接种量15?20%，将上清液接种至牛肉膏蛋白胨琼脂培养基上，并将培养基移至振荡培养箱中，设定温度为25?30°C，振荡速度为160?210r/min，培养15?18h;在上述培养结束后，使用无菌水淋洗培养基表面，直至其表面无菌丝，收集淋洗液，按体积比1:1?2，取上述备用的浓缩液与淋洗液放入反应釜中，分别向反应釜中加入浓缩液体积20?30 %的pH为5.0?6.0的醋酸钠缓冲溶液及浓缩液质量2?3 %的碳酸钠，在室温下以120r/min搅拌7?8h，再向反应釜中加入浓缩液质量80?90 %的干冰，以300r/min搅拌直至反应釜自然升温至25?28 V，并进行出料，收集出料物；最后将上述出料物放入浓缩罐中浓缩至原体积的40?45%，将浓缩液在70°C下灭酶20?25min，将灭酶后的浓缩液与无水乙醇按体积比1:3?4，混合均勾并静置40?50min，随后放入离心机中，在4000r/min下离心分离10?15min，收集沉淀，将沉淀物放入风干机中风干，即可得到慢消化淀粉。其中复合酶为纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、葡聚糖酶和凝乳酶按质量比9:5:3:2:1混合而成。
[0012]实例I
首先按固液比1:3，将新鲜木薯渣与水放入容器中，以lOOr/min搅拌1min后静置lh，去除漂浮杂质并过滤，收集滤渣放入烘箱中，在50 0C下干燥5h，将干燥后的滤渣放入球磨机中碾磨，过200目筛，将过筛后的颗粒与质量分数为15%盐酸溶液，按固液比1:2，混合均匀放入反应釜中；然后向上述反应釜中加入上述过筛后的颗粒质量1.2%的复合酶，设定反应釜温度为30°C，压力为0.5MPa，以120r/min搅拌酶解4h后进行出料，将出料物放置于超声振荡器中，以24KHz振荡lh，再将出料物放入离心机中，以4000r/min离心分离lOmin，收集上清液，将上清液放入真空浓缩罐中，浓缩至原体积的30%，收集浓缩液，备用；随后按质量比1:2，将白蚁和质量分数为30%的乙醇溶液放入研磨机中，在功率3kW下碾磨1min，再将碾磨混合物放入离心机中，以5000r/min离心分离4min，收集上清液，按接种量15%，将上清液接种至牛肉膏蛋白胨琼脂培养基上，并将培养基移至振荡培养箱中，设定温度为25°C，振荡速度为160r/min，培养15h;在上述培养结束后，使用无菌水淋洗培养基表面，直至其表面无菌丝，收集淋洗液，按体积比1:1，取上述备用的浓缩液与淋洗液放入反应釜中，分别向反应釜中加入浓缩液体积20 %的pH为5.0的醋酸钠缓冲溶液及浓缩液质量2 %的碳酸钠，在室温下以120r/min搅拌7h，再向反应釜中加入浓缩液质量80%的干冰，以300r/min搅拌直至反应釜自然升温至25°C，并进行出料，收集出料物;最后将上述出料物放入浓缩罐中浓缩至原体积的40%，将浓缩液在70°C下灭酶20min，将灭酶后的浓缩液与无水乙醇按体积比1:3，混合均匀并静置40min，随后放入离心机中，在4000r/min下离心分离lOmin，收集沉淀，将沉淀物放入风干机中风干，即可得到慢消化淀粉。
[0013]本实例操作简便，使用时，按质量比1:3，将本发明制得的慢消化淀粉倒入面团中，充分混合均匀，之后按工业化一般配方和方法制备糖尿病人食品饼干，每日食用100g，连续食用5天，检测糖尿病患者餐后Ih的血糖浓度，可明显发现，血糖从原有的9.5mmol/L降低到了3.8mmol/L，效果极其显著，可说明该慢消化淀粉是一种适合糖尿病患者服用的安全肠内营养剂。
[0014]实例2
首先按固液比1: 3，将新鲜木薯渣与水放入容器中，以lOOr/min搅拌13min后静置1.5h，去除漂浮杂质并过滤，收集滤渣放入烘箱中，在550C下干燥5.5h，将干燥后的滤渣放入球磨机中碾磨，过200目筛，将过筛后的颗粒与质量分数为15%盐酸溶液，按固液比1:3，混合均匀放入反应釜中；然后向上述反应釜中加入上述过筛后的颗粒质量1.3%的复合酶，设定反应釜温度为35°C，压力为0.7MPa，以120r/min搅拌酶解5h后进行出料，将出料物放置于超声振荡器中，以25KHz振荡1.5h，再将出料物放入离心机中，以4000r/min离心分离13min，收集上清液，将上清液放入真空浓缩罐中，浓缩至原体积的33%，收集浓缩液，备用;随后按质量比2:5，将白蚁和质量分数为30 %的乙醇溶液放入研磨机中，在功率4kW下碾磨13min，再将碾磨混合物放入离心机中，以5000r/min离心分离5min，收集上清液，按接种量18%，将上清液接种至牛肉膏蛋白胨琼脂培养基上，并将培养基移至振荡培养箱中，设定温度为28°C，振荡速度为200r/min，培养17h;在上述培养结束后，使用无菌水淋洗培养基表面，直至其表面无菌丝，收集淋洗液，按体积比1:5，取上述备用的浓缩液与淋洗液放入反应釜中，分别向反应釜中加入浓缩液体积25 %的pH为5.5的醋酸钠缓冲溶液及浓缩液质量2.5 %的碳酸钠，在室温下以120r/min搅拌7.5h，再向反应釜中加入浓缩液质量85 %的干冰，以300r/min搅拌直至反应釜自然升温至27°C，并进行出料，收集出料物;最后将上述出料物放入浓缩罐中浓缩至原体积的43%，将浓缩液在700C下灭酶23min，将灭酶后的浓缩液与无水乙醇按体积比2:7，混合均匀并静置45min，随后放入离心机中，在4000r/min下离心分离13min，收集沉淀，将沉淀物放入风干机中风干，即可得到慢消化淀粉。
[0015]本实例操作简便，使用时，按质量比1:4，将本发明制得的慢消化淀粉倒入面团中，充分混合均匀，之后按工业化一般配方和方法制备糖尿病人食品饼干，每日食用130g，连续食用8天，检测糖尿病患者餐后Ih的血糖浓度，可明显发现，血糖从原有的10.2mmol/L降低到了4.8 mmol/L，效果极其显著，可说明该慢消化淀粉是一种适合糖尿病患者服用的安全肠内营养剂。
[0016]实例3
首先按固液比1:3，将新鲜木薯渣与水放入容器中，以lOOr/min搅拌15min后静置2h，去除漂浮杂质并过滤，收集滤渣放入烘箱中，在600C下干燥6h，将干燥后的滤渣放入球磨机中碾磨，过200目筛，将过筛后的颗粒与质量分数为15%盐酸溶液，按固液比1:4，混合均匀放入反应釜中；然后向上述反应釜中加入上述过筛后的颗粒质量1.5%的复合酶，设定反应釜温度为40°C，压力为0.8MPa，以120r/min搅拌酶解6h后进行出料，将出料物放置于超声振荡器中，以27KHz振荡2h，再将出料物放入离心机中，以4000r/min离心分离15min，收集上清液，将上清液放入真空浓缩罐中，浓缩至原体积的35%，收集浓缩液，备用；随后按质量比1:3，将白蚁和质量分数为30%的乙醇溶液放入研磨机中，在功率5kW下碾磨15min，再将碾磨混合物放入离心机中，以5000r/min离心分离6min，收集上清液，按接种量20%，将上清液接种至牛肉膏蛋白胨琼脂培养基上，并将培养基移至振荡培养箱中，设定温度为30°C，振荡速度为210r/min，培养18h;在上述培养结束后，使用无菌水淋洗培养基表面，直至其表面无菌丝，收集淋洗液，按体积比1:2，取上述备用的浓缩液与淋洗液放入反应釜中，分别向反应釜中加入浓缩液体积30 %的pH为6.0的醋酸钠缓冲溶液及浓缩液质量3 %的碳酸钠，在室温下以120r/min搅拌8h，再向反应釜中加入浓缩液质量90%的干冰，以300r/min搅拌直至反应釜自然升温至28°C，并进行出料，收集出料物;最后将上述出料物放入浓缩罐中浓缩至原体积的45%，将浓缩液在70°C下灭酶25min，将灭酶后的浓缩液与无水乙醇按体积比1: 4，混合均匀并静置50min，随后放入离心机中，在4000r/min下离心分离15min，收集沉淀，将沉淀物放入风干机中风干，即可得到慢消化淀粉。
[0017]本实例操作简便，使用时，按质量比1:5，将本发明制得的慢消化淀粉倒入面团中，充分混合均匀，之后按工业化一般配方和方法制备糖尿病人食品饼干，每日食用150g，连续食用10天，检测糖尿病患者餐后Ih的血糖浓度，可明显发现，血糖从原有的10.5mmol/L降低到了 5.8mmol/L，效果极其显著，可说明该慢消化淀粉是一种适合糖尿病患者服用的安全肠内营养剂。
【主权项】
1.一种利用木薯渣制备慢消化淀粉的方法，其特征在于具体制备步骤为: (1)按固液比1:3，将新鲜木薯渣与水放入容器中，以10(^/1^11搅拌10?151^11后静置1?2h，去除漂浮杂质并过滤，收集滤渣放入烘箱中，在50?60°C下干燥5?6h，将干燥后的滤渣放入球磨机中碾磨，过200目筛，将过筛后的颗粒与质量分数为15%盐酸溶液，按固液比1:2?4，混合均匀放入反应釜中； (2)向上述反应釜中加入上述过筛后的颗粒质量1.2?1.5%的复合酶，设定反应釜温度为30?40 °C，压力为0.5?0.8MPa，以120r/min搅拌酶解4?6h后进行出料，将出料物放置于超声振荡器中，以24?27KHz振荡I?2h，再将出料物放入离心机中，以4000r/min离心分离10?15min，收集上清液，将上清液放入真空浓缩罐中，浓缩至原体积的30?35%，收集浓缩液，备用； (3)按质量比1:2?3，将白蚁和质量分数为30 %的乙醇溶液放入研磨机中，在功率3?5kW下碾磨10?15min，再将碾磨混合物放入离心机中，以5000r/min离心分离4?6min，收集上清液，按接种量15?20%，将上清液接种至牛肉膏蛋白胨琼脂培养基上，并将培养基移至振荡培养箱中，设定温度为25?30°C，振荡速度为160?210r/min，培养15?18h; (4)在上述培养结束后，使用无菌水淋洗培养基表面，直至其表面无菌丝，收集淋洗液，按体积比1:1?2，取步骤(2)备用的浓缩液与淋洗液放入反应釜中，分别向反应釜中加入浓缩液体积20?30 %的pH为5.0?6.0的醋酸钠缓冲溶液及浓缩液质量2?3 %的碳酸钠，在室温下以120r/min搅拌7?8h，再向反应爸中加入浓缩液质量80?90%的干冰，以300r/min搅拌直至反应釜自然升温至25?28°C，并进行出料，收集出料物； (5)将上述出料物放入浓缩罐中浓缩至原体积的40?45%，将浓缩液在70°C下灭酶20?25min，将灭酶后的浓缩液与无水乙醇按体积比1:3?4，混合均勾并静置40?50min，随后放入离心机中，在4000r/min下离心分离10?15min，收集沉淀，将沉淀物放入风干机中风干，即可得到慢消化淀粉。2.根据权利要求1所述的一种利用木薯渣制备慢消化淀粉的方法，其特征在于:所述的步骤(2)中复合酶为纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、β-葡聚糖酶和凝乳酶按质量比9:5:3:2:1混合而成。
【文档编号】A21D13/08GK106086112SQ201610469781
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月26日
【发明人】陈毅忠, 张明, 宋奇
【申请人】陈毅忠