难消化淀粉基仿生结构体、其加工方法及应用与流程

1.本发明涉及一种难消化淀粉基仿生结构体、其加工方法及应用，属于营养健康食品加工技术领域。


背景技术：

2.我国居民以富含淀粉的稻米、小麦、玉米等为主食，其中淀粉作为膳食中最主要碳水化合物，为机体提供了50
‑
70％的能量，其消化吸收特性以及餐后代谢反应与一系列慢性疾病密切相关。在慢性疾病流行背景下，改善淀粉生物利用度的主要任务是降低膳食淀粉的消化速率和程度。传统食品加工过程中的热加工手段破坏了淀粉半结晶物理结构，即淀粉颗粒发生糊化转变成高含量快消化淀粉的食品。因此，亟需探索食品加工新技术，高效环保地制备难消化淀粉基仿生结构体，以解决上述问题。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明提供了一种难消化淀粉基仿生结构体的加工方法，产品不仅有良好的营养健康效益，还具有适合不同应用场景的加工稳定性，可应用于功能特膳、特医食品、运动食品等诸多领域。本发明加工方法具有技术先进，工艺简便、安全环保、可连续化生产等优点，易于工业化生产。
4.本发明的第一目的在于提供一种难消化淀粉基仿生结构体的加工方法，所述方法包括同轴超声雾化仿生构筑细胞壁结构步骤：将淀粉水悬浊液与天然高分子多糖水溶液通过超声混合雾化，收集10
‑
400μm液滴微球至缓冲盐溶液体系固化，离心干燥处理即得难消化淀粉基仿生结构体。
5.作为本发明的一种实施方式，所述超声混合雾化中超声功率25
‑
120khz。
6.作为本发明的一种实施方式，所述淀粉水悬浊液通过如下步骤制得：将普通淀粉与水混匀得到悬浊液；其中普通淀粉与水的质量比为1:10
‑
1:100。
7.作为本发明的一种实施方式，所述普通淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、稻米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、绿豆淀粉、高粱淀粉和燕麦淀粉中的一种或多种。
8.作为本发明的一种实施方式，所述天然高分子多糖水溶液通过如下步骤制得：在25
‑
80℃下，将天然高分子多糖溶解于水中得到均一溶液；其中天然高分子多糖与水的质量比为 0.05
‑
2:100(w/w)。
9.作为本发明的一种实施方式，所述天然高分子多糖为果胶、β
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葡聚糖、阿拉伯木聚糖、魔芋葡甘聚糖、壳聚糖、透明质酸、卡拉胶、褐藻胶、结冷胶、可德胶、黄原胶、阿拉伯胶和海藻酸盐中一种或多种。
10.作为本发明的一种实施方式，所述缓冲盐溶液的ph范围为4～7。
11.作为本发明的一种实施方式，所述缓冲盐溶液的质量体积比浓度为0.5
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4％(w/v)；所述缓冲盐溶液中含有二价或多价阳离子。
12.作为本发明的一种实施方式，所述二价或多价阳离子为ca
2
、sr
2
、zn
2
、al
3
、fe
3
中的一种或多种。
13.本发明的第二目的在于提供由前述加工方法制得的粒径为10
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400μm，慢消化和抗消化营养片段占总淀粉比例超过50％，糊化温度相对原淀粉提高14℃以上的难消化淀粉基仿生结构体。
14.本发明的第三目的在于提供前述难消化淀粉基仿生结构体在功能特膳、特医食品、运动食品领域中的应用。
15.与现有的技术相比，本发明具有以下有益效果：
16.1、本发明原料取材容易，且无需复杂的化学试剂和昂贵的酶制剂，无试剂残留，绿色环保；且工艺简便、易于操作，反应条件可控，操作安全高效，可连续化、规模化生产。
17.2、本发明技以淀粉为原料，不同于现有报道的方案，创造性地通过超声雾化结合仿生细胞壁构筑技术来制备难消化淀粉基仿生结构体，首次将同轴超声雾化技术应用于膳食淀粉的改性。通过调控超声频率、天然高分子多糖占比等关键参数，实现对结构体粒径的控制，所得产品具有良好的耐酶解特性、热加工稳定性及营养健康调节功能。
18.3、本发明利用我国丰富的淀粉资源开发高营养品质淀粉基仿生结构体，产品可以满足不同健康需求消费人群对营养诉求，同时适合不同应用场景的加工稳定性，可应用于功能特膳、特医食品、运动食品等诸多领域，市场前景广阔。
19.4、本发明产品发挥类似于全谷物食品对人体健康的功效，符合我国健康中国战略发展规划，同时对于现代营养食品产业高质量发展具有重要意义。
附图说明
20.图1实施例1的原玉米淀粉(图例为原淀粉)和所得淀粉基仿生结构体(图例为淀粉结构体)的rva糊化特性曲线(注图中还包括升温曲线，升温曲线为折线型)。
21.图2实施例1所制备淀粉基仿生结构体的显微照片。
具体实施方式
22.为了更好地理解本发明，以下结合实施例与附图对本发明进行具体描述，但本发明的实施方式不限于此。
23.慢消化和抗消化营养片段化的测定：参考englyst方法，使用sigma公司生产的猪胰α
‑ꢀ
淀粉酶(酶活力>5units/mg)和黑曲霉来源的淀粉葡萄糖苷酶(酶活力>260units/ml)，在 37℃、150rpm的条件下与待测样品进行水解反应，水解产生的葡萄糖通过葡萄糖试剂盒测定，并乘以转换因子0.9计算得到20和120min的淀粉水解率。
24.糊化温度测定：采用aacc提出的标准方法61
‑
02，准确称取3g淀粉待测样品(水分含量14％)，加入25ml蒸馏水，搅拌调成淀粉乳并采用快速粘度分析仪(澳大利亚波通公司，型号rva4500)进行测试。具体测定条件：50℃下保持1min；以5℃/min速度上升到95℃(9 min)；95℃下保持7min；以6℃/min下降到50℃(7.5min)；50℃下保持4.5min(升温曲线参见图1)；搅拌器在起始10s内转动速度为960r/min，之后保持在160r/min。
25.实施例1：
26.称取100g普通玉米淀粉分散于1000ml水中，称取适量的天然高分子多糖(质量比为 1:1的果胶和海藻酸钠)于水中并在30℃下充分溶解后得到均一溶液，其中天然高分子
多糖与水的质量比为1:100；将所得两种溶液采用同轴超声雾化来仿生构筑细胞结构：通过功率 35khz超声混合雾化，收集100μm液滴微球至质量体积比浓度为1％的钙离子缓冲盐溶液体系固化，离心干燥处理即得目标产物——淀粉基仿生结构体。
27.经过测定，实施例1所得淀粉基仿生结构体粒径为240μm，同轴超声雾化仿生构筑细胞壁结构物理屏障，不仅阻碍了消化酶迁移与淀粉接触，还抑制加热过程中水分对淀粉颗粒溶胀，慢消化和抗消化营养片段占总淀粉比例88％，糊化温度相较于原玉米淀粉提高了17℃(参见图1)。
28.实施例2：
29.称取50g普通马铃薯淀粉分散于2000ml水中，称取适量的天然高分子多糖(质量比为 1:2的卡拉胶和海藻酸钠)于水中并再50℃下充分溶解后得到均一溶液，其中天然高分子多糖与水的质量比为2:100；将所得两种溶液采用同轴超声雾化来仿生构筑细胞结构，即通过功率80khz超声混合雾化，收集60μm液滴微球至质量体积比浓度为2％的钙离子缓冲盐溶液体系固化，离心干燥处理即得目标产物——淀粉基仿生结构体。
30.经过测定，实施例2所得淀粉基仿生结构体粒径为120μm，慢消化和抗消化营养片段占总淀粉比例为74％，糊化温度相较于原马铃薯淀粉提高了14℃。
31.实施例3：
32.称取100g普通小麦淀粉分散于2000ml水中，称取适量的葡聚糖于水中并在60℃下充分溶解后得到均一溶液，其中葡聚糖与水的质量比为0.4:100；将所得两种溶液采用同轴超声雾化来仿生构筑细胞结构，即通过功率125khz超声混合雾化，收集25μm液滴微球至质量体积比浓度为2％的锌离子缓冲盐溶液体系固化，离心干燥处理即得目标产物——淀粉基仿生结构体。
33.经过测定，实施例3所得淀粉基仿生结构体粒径为70μm，慢消化和抗消化营养片段比例占总淀粉比例为82％，糊化温度相较于原小麦淀粉提高了15℃。
34.综上可知，本发明制得的淀粉基仿生结构体粒径为10
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400μm，其中慢消化和抗消化营养片段占总淀粉比例超过50％，说明其具有良好的耐酶解特性及营养健康调节功能；糊化温度较原淀粉提高了14℃以上，具有良好的热加工稳定性。
35.此外，本发明原料取材容易，且无需复杂的化学试剂和昂贵的酶制剂，技术先进，以淀粉为原料，通过仿生手段构筑难消化淀粉基仿生结构体，无试剂残留，绿色环保；且工艺简便、易于操作，反应条件可控，可连续化、规模化生产。
36.本发明利用我国丰富的淀粉资源开发高营养品质淀粉基仿生结构体，产品可以满足不同健康需求消费人群对营养诉求，同时适合不同应用场景的加工稳定性，可应用于功能特膳、特医食品、运动食品等诸多领域，市场前景广阔。
37.本发明产品发挥类似于全谷物食品对人体健康的功效，符合我国健康中国战略发展规划，同时对于现代营养食品产业高质量发展具有重要意义。
38.虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。