大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大米抗性淀粉生產(chǎn)工藝。一種大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法，首先對大米淀粉進(jìn)行糊化、脫支、結(jié)晶處理，然后對提取的大米抗性淀粉進(jìn)行干燥得到大米抗性淀粉，通過脫支處理提高大米淀粉中直鏈淀粉的含量：控制糊化后的大米淀粉濃度在20%～50%，脫支酶添加量為12～25U/g，脫支溫度控制在45～55°C，脫支時(shí)間控制在12～20小時(shí)；脫支結(jié)束之后，在2～12℃條件下結(jié)晶，然后提取大米抗性淀粉，在50～70°C條件下干燥。本發(fā)明能合理利用碎米、早秈米等過剩米資源，增加了這些潛在資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，生產(chǎn)的大米抗性淀粉可以克服傳統(tǒng)膳食纖維的缺點(diǎn)。本發(fā)明的實(shí)施，可以提高我國大米淀粉的深加工利用水平，對糧儲(chǔ)企業(yè)及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有重要意義。
【專利說明】大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抗性淀粉生產(chǎn)工藝，具體的說，尤其是涉及一種大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是大米的最大生產(chǎn)國和消費(fèi)國，有三分之二以上的人口以大米為主食，年產(chǎn)稻米約1.8億噸。雖然我國大米產(chǎn)量較大，但是大米的深加工水平較低，特別是對于大米生產(chǎn)過程中的碎米、劣質(zhì)大米、早秈米等大米淀粉的深加工利用水平較低。我國幅員遼闊，大米品種繁多，有些品種食用品質(zhì)差，長期積壓陳化，造成資源浪費(fèi)和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此如果能將人類不能直接食用的大米生產(chǎn)成大米抗性淀粉，不僅使我國的相關(guān)研究緊跟國際前沿，而且對糧儲(chǔ)企業(yè)及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有重要意義。
[0003]RS3型抗性淀粉是一種物理變性淀粉，同時(shí)其含量也可通過一系列的物理方法加工處理而提高，并且由于其未加入化學(xué)試劑處理，無化學(xué)殘留隱患，故能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，也可以作為添加劑加入很多傳統(tǒng)食品中，因此RS3型抗性淀粉己成為目前的研究熱點(diǎn)。
[0004]抗性淀粉在食品工業(yè)中的用途廣泛。作為膳食纖維添加于餅干、面條、面包、蛋糕等食品中，既強(qiáng)化了膳食纖維成分，又比添加其它傳統(tǒng)膳食纖維對面包的品質(zhì)影響小。添加抗性淀粉的面包的感官品質(zhì)如在氣孔結(jié)構(gòu)、均勻性、體積和顏色等方面已與普通面包一樣。
[0005]抗性淀粉具有較好的粘度穩(wěn)定性、很好的流變特性，可以作為食品增稠劑使用。又由于抗性淀粉為水不溶性物質(zhì)，在不透明的混濁飲料中可用抗性淀粉來增加飲料的不透明度及懸浮度，它不會(huì)產(chǎn)生砂礫感，也不會(huì)掩蓋飲料原有風(fēng)味。
[0006]抗性淀粉持水力低，口感細(xì)膩，不會(huì)影響食品的質(zhì)地，是低水分食品的首選“膳食纖維”;抗性淀粉還賦予食品令人喜愛的柔軟性，可提高擠壓谷物和小吃食品的膨化系數(shù)，添加抗性淀粉可改善擠壓食品的膨化情況，不會(huì)產(chǎn)生添加其它纖維帶來的負(fù)面影響。
[0007]我國對RS制備方法的研究，尚屬起步階段，目前報(bào)導(dǎo)的RS的制備方法有五種:(1)壓熱處理法，即將淀粉與水混合，經(jīng)高溫高壓處理，制備RS。朱旻鵬等人將淀粉調(diào)乳預(yù)糊化，經(jīng)壓熱處理(120°C，30min)，制得RS，產(chǎn)率是10.47% (g/g，以淀粉計(jì))；⑵螺桿擠壓法，擠壓過程高溫、高壓和剪切力使淀粉發(fā)生物理化學(xué)變化，一些糖苷鍵斷裂，分子大小和分子量分布發(fā)生變化；(3)微波輻射，利用微波使淀粉漿糊化，輻射會(huì)對淀粉理化性質(zhì)產(chǎn)生影響，此法是一種新工藝，尚未在工業(yè)上實(shí)施；(4)脫支法，淀粉懸浮液進(jìn)行適當(dāng)脫支處理，可得到更高RS含量。劉亞偉等采用酸變性-沸水浴法制備甘薯RS，利用酸快速水解無定型區(qū)支鏈淀粉，產(chǎn)生更多直鏈淀粉，有利于淀粉結(jié)晶，形成RS，該方法制得RS得率為13.91% (g/g，以淀粉計(jì))。酸解雖有一定脫支效果，但其專一性差。蹇華麗等采用酶法制備RS，在糊化時(shí)加入耐熱α -淀粉酶，然后加入普魯蘭酶進(jìn)行脫支處理，通過工藝參數(shù)優(yōu)化，得出在PH為
5.5，普魯蘭酶相對加入量為1.5-2.5，60°C反應(yīng)12h，RS得率為19.02% (g/g,以淀粉計(jì));
(5)蒸汽加熱法。無論哪種方法，其RS形成機(jī)理是一致的，就是直鏈淀粉雙螺旋迭加(即直鏈淀粉重結(jié)晶)形成RS。[0008]傳統(tǒng)膳食纖維都是來自小麥麥麩及燕麥麥麩，所以風(fēng)味差，口感粗糙，消費(fèi)者難以接受。而來自大米的RS，風(fēng)味淡，添加到食品中不會(huì)改變原有食物的風(fēng)味，口感好，易被消費(fèi)者接受。中國是大米生產(chǎn)大國，尤其是碎米、早秈米等大米淀粉，是一種過剩米，其加工品質(zhì)差，易陳化，導(dǎo)致其食用品質(zhì)低，因此常作為豬飼料。如果能合理利用這些潛在資源，一方面增加其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，提高農(nóng)民收入，改善其生活，進(jìn)而提高整個(gè)國民生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)，另一方面，可以克服傳統(tǒng)膳食纖維的缺點(diǎn)，解決現(xiàn)代人普遍存在的腸道疾病問題，所以具有十分深遠(yuǎn)的意義。而采用大米淀粉為原料制備RS，代替?zhèn)鹘y(tǒng)膳食纖維目前還沒有成熟的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出了一種大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法。能夠?qū)崿F(xiàn)利用大米淀粉制備大米抗性淀粉的工業(yè)化生產(chǎn)，提高我國大米淀粉的深加工利用水平。
[0010]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0011]一種大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法，包括對大米淀粉進(jìn)行糊化的步驟，脫支的步驟，結(jié)晶的步驟，提取的步驟，最后對提取的大米抗性淀粉進(jìn)行干燥，得到大米抗性淀粉，其中通過對糊化后的大米淀粉進(jìn)行脫支處理以提高大米淀粉中直鏈淀粉的含量，脫支的步驟及工藝參數(shù)為:控制糊化后的大米淀粉濃度在20%?50%，脫支酶添加量為12?25U/g，脫支溫度控制在45?55°C，脫支時(shí)間為12?20小時(shí)；然后，在脫支處理結(jié)束之后，在2?12°C條件下結(jié)晶，提取大米抗性淀粉，在50?70°C條件下干燥。
[0012]直鏈淀粉是形成抗性淀粉的物質(zhì)基礎(chǔ)。大米淀粉中的直鏈淀粉含量一般，對淀粉進(jìn)行脫支處理是為了形成更多的直鏈淀粉。
[0013]所述的大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法,大米淀粉的糊化過程，控制大米淀粉濃度在30%?40%，在PH值為中性的條件下控制糊化溫度在130?150°C，糊化壓熱時(shí)間10?40分鐘，然后冷卻到45?55°C，調(diào)整PH值為4?5，通過閃蒸使水分達(dá)到60%?70%，然后進(jìn)行脫支處理。
[0014]大米淀粉的糊化過程對大米抗性淀粉的制備有著關(guān)鍵性作用。通過對大米糊化過程的控制，不僅可以實(shí)現(xiàn)大米直鏈淀粉和支鏈淀粉的分離，而且還可以實(shí)現(xiàn)淀粉鏈長度的短枝化，為抗性淀粉結(jié)晶提供物質(zhì)基礎(chǔ)。
[0015]所述的大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法，結(jié)晶過程中，結(jié)晶溫度控制在3?6°C，控制攪拌速度在80?160rpm,結(jié)晶時(shí)間為14?24小時(shí)。
[0016]所述的大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法，大米抗性淀粉的提取過程采用β -淀粉酶與糖化酶協(xié)同作用，配制復(fù)合酶，以使得抗性淀粉的含量達(dá)到40%，收率達(dá)到60%，其中復(fù)合酶的添加量為5?55U/g，酶解時(shí)間為2?4小時(shí)。
[0017]本發(fā)明的積極有益效果:
[0018]1、本發(fā)明大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法，提高了我國大米淀粉的深加工利用水平，對糧儲(chǔ)企業(yè)及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有重要意義。我國幅員遼闊，大米品種繁多，有些品種食用品質(zhì)差，長期積壓陳化，造成資源浪費(fèi)和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，本發(fā)明通過大米抗性淀粉的工業(yè)化生產(chǎn)，能將人類不能直接食用的大米生產(chǎn)成大米抗性淀粉，可以作為添加劑加入很多傳統(tǒng)食品中，提高了大米生產(chǎn)過程中的碎米、劣質(zhì)大米、早秈米等大米淀粉的深加工利用水平。[0019]2、本發(fā)明大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法，能合理利用碎米、早秈米等過剩米資源，一方面增加了這些潛在資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可以提高農(nóng)民收入，改善其生活，進(jìn)而提高整個(gè)國民生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)，另一方面，可以克服傳統(tǒng)膳食纖維的缺點(diǎn)，有助于解決現(xiàn)代人普遍存在的腸道疾病問題，所以具有十分深遠(yuǎn)的意義。來自大米的RS，風(fēng)味淡，添加到食品中不會(huì)改變原有食物的風(fēng)味，口感好，易被消費(fèi)者接受。傳統(tǒng)膳食纖維都是來自小麥麥麩及燕麥麥麩，所以風(fēng)味差，口感粗糖，消費(fèi)者難以接受:。
[0020]3、本發(fā)明大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法，可以使得抗性淀粉的含量達(dá)到40%，收率(抗性淀粉含量為40%的產(chǎn)品與原料相比)達(dá)到60%以上，符合產(chǎn)品要求，而且效果最佳，符合企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益要求。其中結(jié)晶過程采用β_淀粉酶與糖化酶協(xié)同作用，并配制復(fù)合酶，使得形成的短直鏈淀粉能夠充分結(jié)晶，形成更多的抗性淀粉，從而進(jìn)一步提高抗性淀粉含量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是大米淀粉濃度對抗性淀粉含量的影響。
[0022]圖2是大米淀粉糊化溫度對抗性淀粉含量的影響。
[0023]圖3是大米淀粉糊化壓熱時(shí)間對抗性淀粉含量的影響。
[0024]圖4是大米淀粉糊化pH值對抗性淀粉含量的影響。
[0025]圖5是脫支過程中大米淀粉濃度對抗性淀粉含量的影響。
[0026]圖6是脫支時(shí)間對抗性淀粉含量的影響。
[0027]圖7是脫支酶添加量對抗性淀粉含量的影響。
[0028]圖8是結(jié)晶溫度對抗性淀粉含量的影響。
[0029]圖9是結(jié)晶時(shí)間對抗性淀粉含量的影響。
[0030]圖10是剪切作用對抗性淀粉含量的影響。
[0031]圖11是復(fù)合酶用量對抗性淀粉含量和得率的影響。
[0032]圖12是復(fù)合酶酶解時(shí)間對抗性淀粉含量和得率的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面通過【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0034]實(shí)施例1
[0035]本發(fā)明大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法，包括對大米淀粉進(jìn)行糊化的步驟，脫支的步驟，結(jié)晶的步驟，提取的步驟，最后通過對提取的大米抗性淀粉進(jìn)行干燥，得到大米抗性淀粉，其中通過對糊化后的大米淀粉進(jìn)行脫支處理以提高大米淀粉中直鏈淀粉的含量，脫支過程的工藝參數(shù)為:控制糊化后的大米淀粉濃度在20%?50%，脫支酶添加量為12?25U/g，脫支溫度控制在45?55°C，脫支時(shí)間為12?20小時(shí)；脫支處理結(jié)束之后，在2?12°C條件下結(jié)晶，然后提取大米抗性淀粉，在50?70°C條件下干燥。
[0036]實(shí)施例2
[0037]本實(shí)施例的大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法，與實(shí)施例1的不同之處在于:大米淀粉的糊化過程，控制大米淀粉濃度在30%?40%，在PH值為中性的條件下控制糊化溫度在130?150°C，糊化壓熱時(shí)間控制在10?40分鐘，然后冷卻到45?55°C，調(diào)整PH值為4?5,通過閃蒸使水分達(dá)到60%?70%,然后進(jìn)行脫支處理。
[0038]實(shí)施例3
[0039]本實(shí)施例的大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法，與實(shí)施例1或?qū)嵤├?的不同之處在于:大米抗性淀粉的提取過程采用β_淀粉酶與糖化酶協(xié)同作用，配制復(fù)合酶，以使得抗性淀粉的含量達(dá)到40%，收率達(dá)到60%，其中復(fù)合酶的添加量為5?55U/g，酶解時(shí)間為2?4小時(shí)。
[0040]實(shí)施例4
[0041]本實(shí)施例的大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法，與前述各實(shí)施例的不同之處在于:結(jié)晶過程中，結(jié)晶溫度控制在3?6°C，控制攪拌速度在80?160rpm，結(jié)晶時(shí)間為14?24小時(shí)。
[0042]實(shí)施例5
[0043]本實(shí)施例的大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法，以大米淀粉為原料，通過調(diào)乳、弱酸性環(huán)境壓熱、高濃度脫支、剪切作用下結(jié)晶和干燥等工藝條件制備大米抗性淀粉。采用低質(zhì)大米淀粉在淀粉濃度為30 %，糊化pH為4.0條件下140°C糊化30min，糊化結(jié)束之后閃蒸使淀粉濃度控制在39%，調(diào)pH值4.5，加入普魯蘭酶20u/g，在55°C條件下脫支12h ;冷卻至室溫，溫度4.5°C條件下結(jié)晶25.75h，結(jié)晶時(shí)攪拌轉(zhuǎn)速為123rpm。經(jīng)60°C沸騰干燥，粉碎，過100目篩，即得大米抗性淀粉RS3,平均大米抗性淀粉含量為40%以上，收率達(dá)到60%以上。
[0044]低質(zhì)大米口感較差，主要是因?yàn)槠渲辨湹矸酆枯^高，而該特點(diǎn)有利于制備抗性淀粉，適合作為抗性淀粉的制備原料。
[0045]本發(fā)明根據(jù)大米淀粉本身的特性設(shè)計(jì)符合大米淀粉本身的工藝技術(shù)路線；對大米抗性淀粉制備工藝中的糊化參數(shù)、脫支參數(shù)、結(jié)晶參數(shù)、提取參數(shù)分別進(jìn)行優(yōu)化，以抗性淀粉(RS)含量和產(chǎn)品得率為指標(biāo)，通過單因素實(shí)驗(yàn)、正交試驗(yàn)和響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)，對影響抗性淀粉含量的各因素進(jìn)行優(yōu)化，確定了以大米淀粉為原料制備抗性淀粉的最佳工藝技術(shù)。
[0046]大米抗性淀粉制備工藝最佳糊化條件實(shí)驗(yàn):
[0047]1、大米淀粉濃度對抗性淀粉含量的影響
[0048]制備不同濃度的大米淀粉乳:10%、15%、20%、25%，在pH7.0的條件下120°C壓熱30min，冷卻后調(diào)pH4.5，加脫支酶12U/g，在溫度55°C條件下脫支16h，脫支反應(yīng)結(jié)束之后自然冷卻，4°C條件下結(jié)晶16h。60°C干燥，即得大米抗性淀粉(RS3)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所
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[0049]由圖1可知，當(dāng)大米淀粉濃度在30%時(shí)，抗性淀粉含量最高。這是由于過低的淀粉濃度不利于抗性淀粉的結(jié)晶，而當(dāng)?shù)矸蹪舛冗^高時(shí)，應(yīng)當(dāng)是由于直鏈與支鏈淀粉分子分離效果較差或者短枝化效果較差所造成產(chǎn)品RS含量較低。
[0050]2、大米淀粉糊化溫度對抗性淀粉含量的影響
[0051]以大米淀粉為原料，制備30%濃度的淀粉乳，在pH7.0的條件下以不同溫度(110°c、120°c、130°c、14(rc、15(rc )壓熱 30min，冷卻后調(diào) PH4.5，加脫支酶 12U/g，在溫度55°C條件下脫支16h，脫支反應(yīng)結(jié)束之后自然冷卻，4°C條件下結(jié)晶16h。60°C干燥，即得大米抗性淀粉(RS3)。
[0052]由圖2可知，當(dāng)大米淀粉在壓熱溫度為140°C時(shí)，產(chǎn)品的抗性淀粉含量最高，說明大米淀粉在當(dāng)溫度為140°C時(shí)，直鏈與支鏈淀粉分離效果較好，有利于脫支酶對支鏈淀粉進(jìn)行脫支反應(yīng)，從而為抗性淀粉結(jié)晶提供更多的直鏈淀粉。[0053]3、大米淀粉糊化時(shí)間對抗性淀粉含量的影響
[0054]以大米淀粉為原料，制備30%濃度的淀粉乳，在pH7.0的條件下以120°C壓熱不同時(shí)間(10min、20min、30min、40min),冷卻后調(diào)pH4.5,加脫支酶12U/g,在溫度55°C條件下脫支16h，脫支反應(yīng)結(jié)束之后自然冷卻，4°C條件下結(jié)晶16h。60°C干燥，即得大米抗性淀粉(RS3)。由圖3可知當(dāng)大米淀粉在壓熱時(shí)間為30min時(shí)，產(chǎn)品的抗性淀粉含量最高。
[0055]4、大米淀粉糊化pH值對抗性淀粉含量的影響
[0056]以大米淀粉為原料，制備30%濃度的淀粉乳，在不同的pH值條件下對大米淀粉進(jìn)行糊化，糊化溫度為120°C，時(shí)間30min，冷卻后調(diào)pH4.5，加脫支酶12U/g，在溫度55°C條件下脫支16h，脫支反應(yīng)結(jié)束之后自然冷卻，4°C條件下結(jié)晶16h。60°C干燥，即得大米抗性淀粉(RS3)。由圖4可知當(dāng)大米淀粉在弱酸性環(huán)境下糊化時(shí)，產(chǎn)品的抗性淀粉含量最高。酸度對淀粉鏈的長短有一定的影響，在淀粉糊化的同時(shí)調(diào)整淀粉乳的PH值，過低的pH值會(huì)造成抗性淀粉含量降低，可能是因?yàn)檫^酸情況下糊化之后淀粉鏈長度較短反而不容易形成抗性淀粉的緣故，具體原因還需要通過進(jìn)一步的分析手段才能夠解釋。
[0057]5、大米淀粉糊化條件的正交設(shè)計(jì)優(yōu)化
[0058]根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇糊化溫度、糊化時(shí)間、糊化pH值和淀粉濃度作為優(yōu)化因素，并分別確定各因素水平，設(shè)計(jì)正交因素水平表如下所示:
[0059]表1正交試驗(yàn)因素水平表
[0060]
【權(quán)利要求】
1.一種大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法，包括對大米淀粉進(jìn)行糊化的步驟，脫支的步驟，結(jié)晶的步驟，提取的步驟，最后對提取的大米抗性淀粉進(jìn)行干燥，得到大米抗性淀粉，其特征在于:通過對糊化后的大米淀粉進(jìn)行脫支處理以提高大米淀粉中直鏈淀粉的含量，控制糊化后的大米淀粉濃度在20%?50%，脫支酶添加量為12?25 U/g，脫支溫度控制在45?55° C，脫支12?20小時(shí)；脫支反應(yīng)結(jié)束之后，在2?12°C條件下結(jié)晶，然后提取大米抗性淀粉，在50?70° C條件下干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法，其特征在于:大米淀粉的糊化過程，控制大米淀粉濃度在30%?40%，在PH值為中性的條件下控制糊化溫度在130?150° C，糊化壓熱時(shí)間控制在10?40分鐘，然后冷卻到45?55° C，調(diào)整PH值為4?5，通過閃蒸使水分達(dá)到60%?70%，然后進(jìn)行脫支處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法，其特征在于:結(jié)晶過程中，結(jié)晶溫度控制在3?6°C，控制攪拌速度在80?160rpm，結(jié)晶時(shí)間為14?24小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法,其特征在于:大米抗性淀粉的提取過程采用β_淀粉酶與糖化酶協(xié)同作用，配制復(fù)合酶，以使得抗性淀粉的含量達(dá)到40%，收率達(dá)到60%，其中復(fù)合酶的添加量為5?55 U/g，酶解時(shí)間為2?4小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大米抗性淀粉制備生產(chǎn)方法，其特征在于:大米抗性淀粉的提取過程采用β_淀粉酶與糖化酶協(xié)同作用，配制復(fù)合酶，以使得抗性淀粉的含量達(dá)到40%，收率達(dá)到60%，其中復(fù)合酶的添加量為5?55 U/g，酶解時(shí)間為2?4小時(shí)。
【文檔編號(hào)】A23J3/34GK103918872SQ201410173822
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】李明, 徐萬明, 程勇, 余璞斐, 李自力, 程浩 申請人:河南明業(yè)生物科技有限公司