淀粉基補鐵營養(yǎng)強化劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了淀粉基補鐵營養(yǎng)強化劑的制備方法。該方法先將淀粉原料配成淀粉乳，并調節(jié)pH，置于密閉容器中在95～99℃下攪拌糊化30～60min；糊化完成后，將糊化液冷卻，加入脫支酶，在45～65℃下攪拌反應；調節(jié)pH至5.5～7.0，加入α-淀粉酶，在45～110℃下攪拌反應，得直鏈淀粉溶液；直鏈淀粉溶液的溫度調節(jié)至50～80℃，將1～2mol/L的鐵鹽溶液滴加入直鏈淀粉溶液中，攪拌反應1～6小時，冷卻至室溫后，放入4～10℃冰箱中冷藏18～36小時；洗滌，干燥，粉碎后得產品。本發(fā)明產品富含鐵微量元素，可作為功能性食品添加劑添加到食品、保健品中，對因缺鐵而引起的營養(yǎng)缺乏癥，有很好的改善作用。
【專利說明】淀粉基補鐵營養(yǎng)強化劑的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及變性淀粉的生產方法，具體是指利用生物技術和化學方法相結合制備淀粉基補鐵營養(yǎng)強化劑的方法。
【背景技術】
[0002]鐵是人體和動物不可缺少的微量元素。它在人體中分布很廣，幾乎所有組織都需要鐵。在十多種人體必需的微量元素中，鐵無論在數量上還是重要性上都居于首位。隨著科學技術的發(fā)展，人們對鐵對人體健康的作用也有了越來越多的認識。1932年，Castle及其同事確證了無機鐵可用于血紅蛋白合成，從而開創(chuàng)了鐵生物學功能研究的新紀元。鐵對人體具有重要的生物學功能，人體血液中的血紅蛋白就是鐵的配合物，它具有固定氧和輸送氧的功能，人的全身都需要它，另外鐵還是許多酶和免疫系統(tǒng)化合物的成分。
[0003]鐵是人體最容易缺乏的必需微量元素之一，鐵缺乏可使體內含鐵酶活性降低，因而造成許多組織細胞代謝紊亂，缺鐵還可導致許多疾病如缺鐵性貧血，它被世界衛(wèi)生組織確定為世界四大營養(yǎng)缺乏癥之一，也是我國主要的公共營養(yǎng)問題。我國是鐵缺乏和缺鐵性貧血較為嚴重的國家之一，第四次《中國居民營養(yǎng)與健康狀況調查報告》顯示，我國居民貧血率平均為20.1 %，2歲以內幼兒、60歲以上老人及育齡婦女的貧血率分別為31.1 %、29.1%和19.9%。因此，補鐵產品也越來越受到人們的關注。雖然無機金屬鹽作為金屬的補充劑應用多年，但是在人體中的吸收效率低、副作用大。而糖金屬絡合物具有無污染、陰離子性等特性，在生理PH內是無毒的，人體可有效利用這些金屬離子，因此是作為生物體金屬補充劑的很好選擇，具有重要的意義。
[0004]淀粉是一種中性多糖，是構成食品的重要成分。淀粉除了糖單元本身的羥基可以和金屬離子絡合外，淀粉經酶解得到的直鏈淀粉在適當條件下，可形成單螺旋鏈，整個螺旋呈圓筒形腔體結構。因此直鏈淀粉可以作為一種主體分子與鐵發(fā)生包結絡合作用，形成淀粉鐵包結絡合物。這種包結絡合物可作為一種新型的鐵營養(yǎng)補充劑應用于食品和保健品中。目前國內對直鏈淀粉包結絡合金屬離子形成包結絡合物的報道還未見。
[0005] 申請人:申請的中國發(fā)明專利ZL201010206260.6公開了一種補鐵營養(yǎng)強化劑的制備方法，利用酶解濕熱處理淀粉制備淀粉鐵復合物，鐵離子主要附著于淀粉顆粒表面及微孔中，在使用過程中存在鐵離子容易脫落的缺點。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對淀粉與金屬反應時間長、效率低，絡合物中金屬離子含量低等缺點，提供一種生產效率高，產品質量好的淀粉金屬包結絡合物的制備方法。
[0007]本發(fā)明制備的直鏈淀粉鐵包結絡合物，鐵離子主要存在于直鏈淀粉的螺旋空腔內，鐵離子與直鏈淀粉的結合更加緊密，有效解決了現(xiàn)有技術鐵離子容易脫落的缺點。
[0008]本發(fā)明的目的通過如下技術方案實現(xiàn):
[0009]淀粉基補鐵營養(yǎng)強化劑的制備方法，包括如下步驟:[0010](I)淀粉原料用磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖溶液配成質量百分比濃度為5%?12%的淀粉乳，并調節(jié)pH至4.5?6.5，置于密閉容器中在95?99 °C下攪拌糊化30?60min ;糊化完成后，將糊化液冷卻，加入脫支酶，用量為每克干淀粉加入脫支酶10?30u，在45?65°C下攪拌反應I?3小時；調節(jié)pH至5.5?7.0,加入α -淀粉酶，用量為每克干淀粉I?10u，在45?110°C下攪拌反應I?10分鐘，調節(jié)pH至2.5?3.0并保持10?15分鐘滅酶，得直鏈淀粉溶液；
[0011 ] (2)將步驟(I)所得直鏈淀粉溶液的溫度調節(jié)至50?80°C，將I?2mol/L的鐵鹽溶液加入上述溶液中，同時調節(jié)pH至5.0?8.0，攪拌反應I?6小時，調節(jié)pH至4.5，冷卻至室溫后，放入4?10°C冰箱中冷藏18?36小時；每克淀粉干基加入鐵鹽溶液l_2mL ；
[0012](3)將步驟(2)的產品酸洗后調節(jié)pH至6.0?6.5，洗滌，干燥，粉碎后得淡紅色粉末狀產品。
[0013]為了更好的實現(xiàn)本發(fā)明，步驟(I)所述脫支酶為普魯蘭酶或異淀粉酶中的一種；步驟⑴所述α-淀粉酶是中溫或耐高溫α-淀粉酶中的一種；步驟⑵中所述鐵鹽為氯化鐵，醋酸鐵，硫酸鐵中的一種；步驟(3)所述酸洗為調節(jié)產品懸浮液pH至4.0?4.5并攪拌洗滌過濾多次，以將反應中可能產生的無機鐵沉淀溶解并除去；步驟(3)中所述洗滌為用去離子水洗濾多次，直至溶液中無游離鐵。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0015](I)本發(fā)明制備的直鏈淀粉鐵包結絡合物，鐵離子主要存在于直鏈淀粉的螺旋空腔內，鐵離子與直鏈淀粉的結合更加緊密，有效解決了現(xiàn)有技術鐵離子容易脫落的缺點。
[0016](2)采用生物酶解技術對淀粉原料進行改性，得到具有良好包結絡合功能的直鏈淀粉，將其應用于包結絡合微量元素鐵；經測定發(fā)現(xiàn)，淀粉經酶解處理后，制備得到的淀粉鐵包結絡合物，每克產品中鐵含量可達118毫克。
[0017](3)本發(fā)明具有生產效率高，成本低，產品質量好的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為未包合的凝沉玉米直鏈淀粉及實施例1中淀粉鐵包結絡合物的拉曼光譜圖。
[0019]圖2為未包合的凝沉玉米直鏈淀粉及實施例1中淀粉鐵包結絡合物的X-射線衍射圖譜。
【具體實施方式】
[0020]為更好理解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明做進一步地說明。本發(fā)明有許多成功的實施例，下面列舉六個具體的實施例，但是本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。
[0021]實施例1
[0022]第一步玉米淀粉(50g，干基)用磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖溶液配成質量百分比濃度為5%的淀粉乳，并調節(jié)pH至4.5，置于密閉容器中在99°C下攪拌糊化30min ;糊化完成后，將糊化液冷卻，加入普魯蘭酶(OPTIMAX L-1000,杰能科生物工程有限公司)，用量為每克干淀粉加入普魯蘭酶30u，在60°C下攪拌反應I小時；調節(jié)pH至6.0，加入中溫α -淀粉酶(CLARASE L,杰能科生物工程有限公司)，用量為每克干淀粉lu，在60°C下攪拌反應10分鐘；調節(jié)pH至2.5并保持10分鐘滅酶，得直鏈淀粉溶液；
[0023]第二步將步驟(I)所得直鏈淀粉溶液的溫度調節(jié)至50°C，將lmol/L的硫酸鐵鹽溶液IOOmL加入上述溶液中，同時調節(jié)pH至6.0，攪拌反應2小時，調節(jié)pH至4.5，冷卻至室溫后，放入4 C冰箱中冷減18小時；
[0024]第三步用0.5mol/L鹽酸調節(jié)步驟(2)產品懸浮液pH至4.5并攪拌過濾，得到的濾餅用3%氫氧化鈉調節(jié)pH至6.0，洗滌，干燥，粉碎后得淡紅色粉末狀產品。得到的產品經濕法消化后經原子吸收分光光度法測定表明，每克產品中鐵含量達到110毫克。
[0025]原子吸收光譜法為鐵含量測定的通用方法。具體測定方法為:精確稱取0.5g包合物，將樣品經濕法消化后，將消化液定容至IOOmL容量瓶中。根據樣品液中的鐵含量，將其稀釋一定倍數后經原子吸收光譜測定稀釋后樣品液中的鐵含量。包合物中鐵含量的計算方法如下:
[0026]X = (NX C1X V1)/(m0 X IO3)
[0027]式中:X為每克樣品中鐵的含量，mg/g K1為原子吸收光譜測得的鐵含量，mg/L -,Y1為樣品消化后定容的總體積，mL ；m0為樣品質量，g ；N為樣品液的稀釋倍數。
[0028]當直鏈淀粉中包結絡合的鐵達到一定量時，通過拉曼光譜和X-射線衍射可測得其分子結構和結晶結構的改變。本實施例所得的淀粉鐵包合物的拉曼光譜和X-射線衍射圖譜如圖1、圖2所示。
[0029]直鏈淀粉與客體分子形成復合物后，由于其形成了特殊的單螺旋構象，在拉曼光譜中，其α -1, 4糖苷鍵C-O-C的振動吸收峰和側鏈CH2OH的振動吸收峰會向高波數發(fā)生漂移。如圖1所示，與未包合的凝沉直鏈淀粉相比，直鏈淀粉與鐵復合后，其拉曼光譜吸收峰與未包合凝沉直鏈淀粉基本相同，說明其基本骨架與凝沉直鏈淀粉相同，但其α -1，4糖苷鍵C-O-C的振動吸收峰和側鏈CH2OH的振動吸收峰均向高波數發(fā)生了漂移，分別由凝沉直鏈淀粉的 935.6cm-1 和 1257.3cm-1 移至 941.8cm-1 和 1263.9cm-1。
[0030]未包合的直鏈淀粉凝沉后通常為雙螺旋結構，其X-射線衍射結晶類型通常為A型或B型，由圖2可知，與未包合凝沉直鏈淀粉的B型結晶結構不同，直鏈淀粉與鐵復合后，其結晶結構發(fā)生了明顯變化。其X-射線衍射圖譜中，B型結晶的特征吸收峰大幅減弱，并且在12.8°和19.9°處還出現(xiàn)了明顯的直鏈淀粉包結絡合物V型結晶結構的特征吸收峰，這說明鐵與大部分直鏈淀粉發(fā)生了包結絡合作用，形成了直鏈淀粉鐵包結絡合物。
[0031]實施例2
[0032]第一步小麥淀粉(50g，干基)用磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖溶液配成質量百分比濃度為8%的淀粉乳，并調節(jié)pH至6.5，置于密閉容器中在95°C下攪拌糊化40min ;糊化完成后，將糊化液冷卻，加入異淀粉酶(Pseudomonas sp, Sigma-Aldrich公司)，用量為每克干淀粉加入異淀粉酶10u，在50°C下攪拌反應3小時；調節(jié)pH至5.5，加入耐高溫α -淀粉酶(Liquozyme Supra, Novozymes公司)，用量為每克干淀粉2u,在110°C下攪拌反應5分鐘；調節(jié)PH至2.7并保持12分鐘滅酶后，得直鏈淀粉溶液；
[0033]第二步將步驟(I)所得直鏈淀粉溶液的溫度調節(jié)至80°C，將2mol/L的氯化鐵溶液50mL加入上述溶液中，同時調節(jié)pH至8.0，攪拌反應I小時，調節(jié)pH至4.5，冷卻至室溫后，放入6°C冰箱中冷藏24小時；[0034]第三步用0.5mol/L鹽酸調節(jié)步驟(2)產品懸浮液pH至4.0并攪拌過濾，得到的濾餅用3%氫氧化鈉調節(jié)pH至6.5，洗滌，干燥，粉碎后得淡紅色粉末狀產品。得到的產品經濕法消化后經原子吸收分光光度法測定(測定方法同實施例1)表明，每克產品中鐵含量達到112毫克。
[0035]實施例3
[0036]第一步木薯淀粉(50g，干基)用磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖溶液配成質量百分比濃度為10%的淀粉乳，并調節(jié)pH至6.0，置于密閉容器中在96°C下攪拌糊化50min ;糊化完成后，將糊化液冷卻，加入異淀粉酶(Pseudomonas sp, Sigma-Aldrich公司)，用量為每克干淀粉加入異淀粉酶30u，在45°C下攪拌反應I小時；調節(jié)pH至7.0，加入耐高溫α -淀粉酶(Liquozyme Supra, Novozymes公司),用量為每克干淀粉IOu,在100°C下攪拌反應I分鐘；調節(jié)pH至3.0并保持15分鐘滅酶，得直鏈淀粉溶液；
[0037]第二步將步驟⑴所得直鏈淀粉溶液的溫度調節(jié)至60°C，將1.5mol/L的醋酸鐵溶液80mL加入上述溶液中，同時調節(jié)pH至7.0，攪拌反應4小時，調節(jié)pH至4.5，冷卻至室溫后，放入10°C冰箱中冷藏36小時；
[0038]第三步用0.5mol/L鹽酸調節(jié)步驟(2)產品懸浮液pH至4.2并攪拌過濾，得到的濾餅用3%氫氧化鈉調節(jié)pH至6.2，洗滌，干燥，粉碎后得淡紅色粉末狀產品。得到的產品經濕法消化后經原子吸收分光光度法測定(測定方法同實施例1)表明，每克產品中鐵含量達到116暈克。
[0039]實施例4
[0040]第一步馬鈴薯淀粉(50g，干基)用磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖溶液配成質量百分比濃度為12%的淀粉乳，并調節(jié)pH至5.0,置于密閉容器中在98°C下攪拌糊化60min ；糊化完成后，將糊化液冷卻，加入普魯蘭酶(0PTIMAXL-1000，杰能科生物工程有限公司)，用量為每克干淀粉加入普魯蘭酶10u，在65°C下攪拌反應3小時；調節(jié)pH至6.0，加入中溫α -淀粉酶(CLARASE L,杰能科生物工程有限公司)，用量為每克干淀粉5u，在45°C下攪拌反應2分鐘；調節(jié)pH至2.8并保持12分鐘滅酶，得直鏈淀粉溶液；
[0041]第二步將步驟(I)所得直鏈淀粉溶液的溫度調節(jié)至70°C，將2mol/L的硫酸鐵溶液50mL加入上述溶液中，同時調節(jié)pH至8.0，攪拌反應6小時，調節(jié)pH至4.5，冷卻至室溫后，放入8°C冰箱中冷藏30小時；
[0042]第三步用0.5mol/L鹽酸調節(jié)步驟(2)產品懸浮液pH至4.3并攪拌過濾，得到的濾餅用3%氫氧化鈉調節(jié)pH至6.0，洗滌，干燥，粉碎后得淡紅色粉末狀產品。得到的產品經濕法消化后經原子吸收分光光度法測定(測定方法同實施例1)表明，每克產品中鐵含量達到118毫克。
[0043]實施例5
[0044]第一步蠟質玉米淀粉(50g，干基)用磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖溶液配成質量百分比濃度為12%的淀粉乳，并調節(jié)pH至4.5，置于密閉容器中在97°C下攪拌糊化60min ；糊化完成后，將糊化液冷卻，加入普魯蘭酶(OPTIMAX L-1000,杰能科生物工程有限公司)，用量為每克干淀粉加入普魯蘭酶20u，在55°C下攪拌反應2小時；調節(jié)pH至6.0，加入中溫α -淀粉酶(CLARASE L,杰能科生物工程有限公司)，用量為每克干淀粉lu，在60°C下攪拌反應10分鐘；調節(jié)pH至3.0并保持15分鐘滅酶，得直鏈淀粉溶液；[0045]第二步將步驟(I)所得直鏈淀粉溶液的溫度調節(jié)至50°C，將1.5mol/L的氯化鐵溶液80mL加入上述溶液中，同時調節(jié)pH至5.0，攪拌反應2小時，調節(jié)pH至4.5，冷卻至室溫后，放入4°C冰箱中冷藏18小時；
[0046]第三步用0.5mol/L鹽酸調節(jié)步驟(2)產品懸浮液pH至4.4并攪拌過濾，得到的濾餅用3%氫氧化鈉調節(jié)pH至6.3，洗滌，干燥，粉碎后得淡紅色粉末狀產品。得到的產品經濕法消化后經原子吸收分光光度法測定(測定方法同實施例1)表明，每克產品中鐵含量達到104毫克。
[0047]實施例6
[0048]第一步蠟質小麥淀粉(50g，干基)用磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖溶液配成質量百分比濃度為10%的淀粉乳，并調節(jié)pH至6.0，置于密閉容器中在99°C下攪拌糊化50min ；糊化完成后，將糊化液冷卻，加入異淀粉酶(Pseudomonas sp, Sigma-AIdrich),用量為每克干淀粉加入異淀粉酶20u，在50°C下攪拌反應2小時；調節(jié)pH至6.0，加入中溫α -淀粉酶(CLARASE L,杰能科生物工程有限公司)，用量為每克干淀粉2u，在50°C下攪拌反應5分鐘；調節(jié)pH至2.5并保持10分鐘滅酶，得直鏈淀粉溶液；
[0049]第二步將步驟(I)所得直鏈淀粉溶液的溫度調節(jié)至60°C，將lmol/L的醋酸鐵溶液IOOmL加入上述溶液中，同時調節(jié)pH至7.0，攪拌反應4小時，調節(jié)pH至4.5，冷卻至室溫后，放入6 C冰箱中冷減24小時；
[0050]第三步用0.5mol/L鹽酸調節(jié)步驟(2)產品懸浮液pH至4.5并攪拌過濾，得到的濾餅用3%氫氧化鈉調節(jié)pH至6.5，洗滌，干燥，粉碎后得淡紅色粉末狀產品。得到的產品經濕法消化后經原子吸收分光光度法測定(測定方法同實施例1)表明，每克產品中鐵含量達到108毫克。
[0051]如上所述，即可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。
【權利要求】
1.一種淀粉基補鐵營養(yǎng)強化劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)淀粉原料用磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖溶液配成質量百分比濃度為5%?12%的淀粉乳，并調節(jié)pH至4.5?6.5，置于密閉容器中在95?99°C下攪拌糊化30?60min ；糊化完成后，將糊化液冷卻，加入脫支酶，用量為每克干淀粉加入脫支酶10?30u，在45?65°C下攪拌反應I?3小時；調節(jié)pH至5.5?7.0，加入α -淀粉酶，用量為每克干淀粉加入α -淀粉酶I?10u，在45?110°C下攪拌反應I?10分鐘，調節(jié)pH至2.5?3.0并保持10?15分鐘滅酶，得直鏈淀粉溶液； (2)將步驟(I)所得直鏈淀粉溶液的溫度調節(jié)至50?80°C，將I?2mol/L的鐵鹽溶液滴加入直鏈淀粉溶液中，調節(jié)pH至5.0?8.0，攪拌反應I?6小時，調節(jié)pH至4.5，冷卻至室溫后，放入4?10°C冰箱中冷藏18?36小時；每克淀粉干基加入鐵鹽溶液l_2mL ； (3)將步驟(2)的產品酸洗后調節(jié)pH至6.0?6.5，洗滌，干燥，粉碎后得淡紅色粉末狀產品。
2.根據權利要求1所述淀粉基補鐵營養(yǎng)強化劑的制備方法，其特征在于:步驟(I)所述淀粉原料是蠟質玉米淀粉、蠟質小麥淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、小麥淀粉中的一種。
3.根據權利要求1所述淀粉基補鐵營養(yǎng)強化劑的制備方法，其特征在于:步驟(I)所述脫支酶為普魯蘭酶和異淀粉酶中的一種。
4.根據權利要求1所述淀粉基補鐵營養(yǎng)強化劑的制備方法，其特征在于:步驟(I)所述α-淀粉酶是中溫和耐高溫α-淀粉酶中的一種。
5.根據權利要求1所述淀粉基補鐵營養(yǎng)強化劑的制備方法，其特征在于:步驟(2)所述鐵鹽為氯化鐵、醋酸鐵和硫酸鐵中的一種。
6.根據權利要求1所述，淀粉基補鐵營養(yǎng)強化劑的制備方法，其特征在于:步驟(3)所述酸洗為調節(jié)產品懸浮液pH至4.0?4.5并攪拌洗滌過濾多次，以將反應中產生的無機鐵沉淀溶解并除去；步驟(3)中所述洗滌為用去離子水洗濾多次，直至溶液中無游離鐵。
【文檔編號】C12P19/14GK104000070SQ201410201574
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權日:2014年5月13日
【發(fā)明者】羅志剛, 姬廣銀, 扶雄, 程瑋瑋 申請人:華南理工大學