專利名稱：一種淀粉酶解制備淀粉質(zhì)能量膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種淀粉酶解制備淀粉質(zhì)能量膠的方法，屬于淀粉深加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
能量膠(energy gel)是一種近年來新出現(xiàn)的方便可口的膏狀或糊狀碳水化合物類膠體，經(jīng)常用于運(yùn)動員高強(qiáng)度的比賽或訓(xùn)練前后。運(yùn)動會使糖大量消耗、脫水和電解質(zhì)丟失，從而誘發(fā)疲勞，使運(yùn)動能力下降。能量膠可以在短時間內(nèi)被人體吸收從而迅速提供人體所需的能量、電解質(zhì)等，同時一次攝入后可以維持較長時間的能量補(bǔ)充。
1999年，Powet Bar Inc公司，向市場投放了一種名為Pefoim的特色運(yùn)動食品，從此能量膠開始出現(xiàn)在運(yùn)動食品的行列中，隨之，越來越多的產(chǎn)品出現(xiàn)在市場上(如PRO4、Carb-Boom、GU、PowerGel、CLIF SHOT等)，這些產(chǎn)品口味多種(香蕉、桔子、蘋果等)，內(nèi)容物重量不等，零售價不同，但都共同以復(fù)雜碳水化合物和電解質(zhì)為主要成分，其中有的產(chǎn)品還添加了一些功能性物質(zhì)。目前國內(nèi)市場上生產(chǎn)和銷售能量膠只有勁速碳水化合物能量膠一種。勁速能量膠是由加拿大美佳豐集團(tuán)和北京美佳豐體育發(fā)展有限公司合作生產(chǎn)銷售的，它含有19-25克優(yōu)質(zhì)碳水化合物可提供大量持續(xù)能量。
隨著人們保健意識的提高，全民健身熱潮風(fēng)起云涌。據(jù)專家預(yù)測，不久的將來，我國從事健身的人將達(dá)到10億人，隨著生活水平提高，這一市場的發(fā)展空間非常大，因為人在運(yùn)動中更需要合理的營養(yǎng)補(bǔ)充，從而運(yùn)動人群所需的運(yùn)動食品需求具有十分廣闊的發(fā)展前景。但相比其他食品行業(yè)，這一行業(yè)尚未處于成熟階段，目前研究較少，且主要集中在含蛋白質(zhì)、脂肪類的固體運(yùn)動能量食品及含電解質(zhì)較多的運(yùn)動飲料方面。運(yùn)動飲料含有大量的水，而作為主要供能的固形物的含量卻不高，因此在能量的供給上效率不高，無法作為一種主要的能量來源。固體食品(如能量棒)擠壓易碎，攜帶不便，在運(yùn)動過程吞食不便，易產(chǎn)生飽腹感，不易被胃腸吸收，提供能量的速度較慢，尤其是在大強(qiáng)度缺氧運(yùn)動中能量釋放效率較低。
因此，尋求一種更易被運(yùn)動員接受同時可獨(dú)立提供大量能量的食品——能量膠應(yīng)運(yùn)而生。
同時淀粉作為能量膠原料又有其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢 首先，來源廣泛，價格便宜，選用淀粉為原料進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，可以促進(jìn)農(nóng)副產(chǎn)品的加工與利用，為農(nóng)產(chǎn)品的發(fā)展提供新的出路。
其次，機(jī)體任何形式的運(yùn)動都以三磷酸腺苷(ATP)為直接供能物質(zhì)，ATP被消耗后，必須盡快得到再生補(bǔ)充才能維持運(yùn)動能力，雖然糖、脂肪、蛋白質(zhì)三大食物成分都被稱為能源物質(zhì)，但淀粉作為供能物質(zhì)比蛋白質(zhì)、脂肪更易被人體消化吸收，最終分解為能量物質(zhì)-葡萄糖，為人體迅速提供能量，而能量膠最主要的特點是供能迅速，可以在短時間內(nèi)提供人體所需的大量能量，因此淀粉類物質(zhì)在此方面有著無可比擬的優(yōu)勢。
最后，淀粉類物質(zhì)綠色無污染，不對人體產(chǎn)生毒害。蛋白質(zhì)和脂肪則在人體中缺氧條件下會分解成醛、酮等有害物質(zhì)。
因此，對以單糖、低聚糖、多糖等糖類作為供能原料的淀粉質(zhì)能量膠進(jìn)行深入研究，從而制備出適合中國運(yùn)動員和運(yùn)動愛好者的能量膠有著十分重要的意義。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種淀粉酶解制備淀粉質(zhì)能量膠的方法，即以淀粉為原料，調(diào)漿至固形物濃度為30％～50％，通過加工得到含有一定量低聚糖及多糖的膠態(tài)，具有適口性好、滲透壓低、快速補(bǔ)充能量、易于保存等特性，從而實現(xiàn)其易被人體消化吸收且具有抗疲勞作用的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種淀粉酶解制備淀粉質(zhì)能量膠的方法，是以淀粉為原料，加水調(diào)漿至固形物質(zhì)量濃度為30％～50％，經(jīng)加溫、用耐高溫α-淀粉酶進(jìn)行酶解至DE值12～25，調(diào)pH滅酶，制得淀粉水解物，并濃縮至固形物質(zhì)量濃度為45％～60％，加入鉀、鈉或鎂電解質(zhì)，劑量為4-5mg/g能量膠，在30～50MPa下均質(zhì)，即為淀粉質(zhì)能量膠。
酶水解反應(yīng)條件原料淀粉加水至濃度30％～50％，反應(yīng)溫度90～100℃，pH6.0～6.5，α-淀粉酶的添加量和反應(yīng)時間以控制DE值在12～25為準(zhǔn)； 滅酶調(diào)pH為3進(jìn)行滅酶； 均質(zhì)30～50MPa下均質(zhì)。
所制備的淀粉質(zhì)能量膠，淀粉種類可以選擇馬鈴薯、木薯、紅薯、蠟質(zhì)玉米等植物來源的淀粉。
所制備的淀粉水解物用作淀粉質(zhì)能量膠組分，淀粉質(zhì)能量膠中固形物質(zhì)量濃度為45％～60％。
淀粉水解度(DE值)的測定以還原糖含量的多少即DE值來衡量酶對淀粉的降解程度，其測定方法為斐林試劑直接滴定法。
粘度的測定室溫下取25mL淀粉水解物于快速粘度分析儀(RVA)內(nèi)，分別在2h、4h、6h、12h、24h進(jìn)行粘度測定(轉(zhuǎn)速為860r/min)，連續(xù)測定20天，記錄粘度值，進(jìn)行粘度穩(wěn)定性比較。
本發(fā)明的有益效果，一是直接利用淀粉酶解得到的初步降解產(chǎn)物作為淀粉質(zhì)能量膠組分，生產(chǎn)成本低，投資少；二是所得產(chǎn)品為淀粉初步降解產(chǎn)物，含有一定量的低聚糖及多糖，適口性好，滲透壓較低，胰島素反應(yīng)平穩(wěn)，且易于被人體消化吸收并具有迅速補(bǔ)充體力、推遲運(yùn)動性疲勞出現(xiàn)、加速疲勞恢復(fù)等功能性；三是淀粉水解液濃縮轉(zhuǎn)變成膠態(tài)，性質(zhì)穩(wěn)定，不易分層，易于保存。
本發(fā)明的實施所需設(shè)備少，操作工藝簡單；產(chǎn)品價格低廉，食用方便、效果好，且為淀粉尋找了一條新的應(yīng)用途徑，滿足市場的需求。



圖1不同DE值的水解物表現(xiàn)出了不同的粘度穩(wěn)定性(放置時間對不同DE值的馬鈴薯麥芽糊精溶液粘度的影響)。
圖2產(chǎn)品能量釋放速度的比較(本發(fā)明能量膠與國外能量膠)。

具體實施例方式 實施例1均質(zhì)與未均質(zhì)淀粉水解物的粘度穩(wěn)定性比較 將固形物含量為50％的淀粉漿用耐高溫α-淀粉酶在pH值為6.2，92℃下，用耐高溫α-淀粉酶的添加量和反應(yīng)時間以控制DE值為5、10、15、20的水解物，不同DE值的水解物表現(xiàn)出了不同的粘度穩(wěn)定性，如圖1所示。以DE值為15的水解物濃縮至固形物濃度為55％，在不同壓力下均質(zhì)后的粘度穩(wěn)定性如表1所示。從圖1和表1看出，DE值為15的水解物在30～50Mpa壓力下均質(zhì)后得到的產(chǎn)品在5個月內(nèi)粘度基本無變化，穩(wěn)定性好。
表1 不同均質(zhì)壓力下淀粉水解產(chǎn)品的粘度穩(wěn)定性(mPa.s) 實施例2淀粉質(zhì)能量膠抗疲勞作用的實驗 健康雄性NIH小鼠30只，按體重隨機(jī)分為運(yùn)動對照組、可溶性淀粉組和淀粉質(zhì)能量膠高、中、低劑量組，自由飲水、飲食，依據(jù)表2給藥劑量灌胃，末次給小鼠灌胃30min后，置小鼠在游泳箱中游泳，水深約30cm，水溫25℃±0.5℃，鼠尾根部負(fù)荷5％體重的鉛皮，人工驅(qū)趕不停游泳至小鼠完全沒入水中10s不出水面定為溺水。記錄小鼠自游泳開始至死亡的時間，作為小鼠游泳時間(min)。
表2 動物實驗的給藥劑量 注各組均自由飲水、飲食，灌胃給藥，每天灌胃一次，灌胃量為0.2ml/(10g·bw)。
表3動物(小鼠)實驗結(jié)果表 在相同的灌胃量、相同的飼喂條件下，產(chǎn)品組中動物的負(fù)重游泳時間較運(yùn)動對照組和可溶性淀粉組延長且具有劑量-反應(yīng)關(guān)系，即灌胃淀粉水解產(chǎn)品的動物抗疲勞情況較灌胃蒸餾水的運(yùn)動對照組及可溶性淀粉組好，且劑量越高抗疲勞效果越好。
實施例3淀粉質(zhì)能量膠滲透壓的測定 人體血液的滲透壓范圍為280～320毫滲當(dāng)量/升，相當(dāng)于0.9％的氯化鈉溶液或5％的葡萄糖溶液。
本發(fā)明的淀粉質(zhì)能量膠呈膠態(tài)，固形物含量大約為45％-60％左右，因此分別將不同DE值的淀粉水解物濃縮至55％，用冰點滲透壓儀測其滲透壓值，結(jié)果如下 表4 不同DE值淀粉水解物的滲透壓值 注“-”表示滲透壓值偏低，超出滲透壓儀測量范圍。
從表4中可看出DE值為15.82的淀粉水解物滲透壓符合人體血液滲透壓范圍。
實施例4體外實驗測定淀粉質(zhì)能量膠的消化速度 將淀粉質(zhì)能量膠置于錐形瓶中，37℃水浴回旋振動，加入5mL胰酶液；在加入酶液的5、10、20、40、60、90、120、150、180min后取樣，取樣量為0.5mL，高溫滅酶，加入4.0mL蒸餾水，4500r/min離心25min，取1.0mL上清液，加入1.0mL蒸餾水，1.5mL 3，5-二硝基水楊酸試劑，沸水浴反應(yīng)5min，流動水快速冷卻，用水補(bǔ)至25.0mL，在520nm下測定吸光值，以無水麥芽糖溶液作標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算水解所得還原糖濃度。每組樣品重復(fù)三次，試驗結(jié)果如下 能量膠的主要作用是易消化，為人體快速提供能量，淀粉質(zhì)能量膠主要通過淀粉酶解產(chǎn)物在人體內(nèi)被消化成單糖從而為運(yùn)動者提供其運(yùn)動所需能量，因此消化速度是考察能量膠效果好壞的重要指標(biāo)。
由圖2可見，隨著水解反應(yīng)的進(jìn)行，本產(chǎn)品還原糖釋放率逐漸增高，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到40min時，產(chǎn)品的還原糖釋放率達(dá)到一個穩(wěn)定值，基本上不再發(fā)生變化，這說明此時能量提供到達(dá)最大值，此項結(jié)果表明，能量膠可以達(dá)到預(yù)期的供能效果，且供能速度非?？?，從攝入開始即可提供能量，并隨著人體酶對產(chǎn)品的逐步水解，在40min內(nèi)完全可以提供人體運(yùn)動需要的部分能量，消化速度明顯快于國外能量膠產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種淀粉酶解制備淀粉質(zhì)能量膠的方法，其特征是以淀粉為原料，加水調(diào)漿至固形物質(zhì)量濃度為30％～50％，經(jīng)加溫、用耐高溫α-淀粉酶進(jìn)行酶解至DE值12～25，調(diào)pH滅酶，制得淀粉水解物，并濃縮至固形物質(zhì)量濃度為45％～60％，加入鉀、鈉或鎂電解質(zhì)，劑量為4-5mg/g能量膠，在30～50MPa下均質(zhì)，即為淀粉質(zhì)能量膠；
酶水解反應(yīng)條件原料淀粉加水至質(zhì)量濃度30％～50％，反應(yīng)溫度90～100℃，pH6.0～6.5，α-淀粉酶的添加量和反應(yīng)時間以控制DE值在12～25為準(zhǔn)；
滅酶調(diào)pH為3進(jìn)行滅酶；
均質(zhì)30～50MPa下均質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是淀粉選自馬鈴薯、木薯、紅薯、蠟質(zhì)玉米植物來源的淀粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是制備的淀粉水解物用作淀粉質(zhì)能量膠組分，淀粉質(zhì)能量膠中固形物質(zhì)量濃度為45％～60％。
全文摘要
一種淀粉酶解制備淀粉質(zhì)能量膠的方法，屬于淀粉深加工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以淀粉為原料，用耐高溫α-淀粉酶進(jìn)行酶解至DE值12～25，調(diào)pH滅酶，制得淀粉漿水解物，并濃縮至固形物質(zhì)量濃度為45％～60％，加入電解質(zhì)，在30～50MPa下均質(zhì)，制得淀粉質(zhì)能量膠；本發(fā)明直接利用淀粉酶解得到的初步降解產(chǎn)物作為淀粉質(zhì)能量膠主要原料，生產(chǎn)成本低，投資少；所得產(chǎn)品含有一定量的低聚糖及多糖，適口性好，滲透壓較低，胰島素反應(yīng)平穩(wěn)，且易于被人體消化吸收并具有迅速補(bǔ)充體力的作用；淀粉水解液濃縮轉(zhuǎn)變成膠態(tài)，性質(zhì)穩(wěn)定，不易分層，易于保存。本發(fā)明的實施所需設(shè)備少，操作工藝簡單，產(chǎn)品價格低廉，食用效果好。
文檔編號A23L1/29GK101199346SQ20071019035
公開日2008年6月18日 申請日期2007年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者顧正彪, 雁 洪, 婭 趙 申請人:江南大學(xué)