一种调节青稞淀粉消化性能的方法及改性青稞淀粉

技术领域

本发明涉及一种调节青稞淀粉慢消化和抗消化性能的方法，特别是涉及应用流态化热处理的方法对青稞淀粉的消化性能进行调控的方法。

背景技术

淀粉是主粮和食物的主要组成部分，是人类主要的能量来源，其消化性能对人体的健康有极大影响，与糖尿病、高血脂及肥胖症等代谢疾病密切相关，由此对淀粉消化性能的研究及调控越来越受到世界性的关注，成为淀粉领域的研究前沿和热点。根据淀粉的消化性能不同可分为快消化淀粉(RDS)、慢消化淀粉(SDS)和抗消化淀粉(RS)。慢消化、抗消化淀粉在人体内的消化速率缓慢甚至不被消化，不仅可以在人体中缓慢的释放出葡萄糖，同时还可以促进肠道蠕动，有利于人体血糖的稳定，增加人体饱腹感的同时有效的预防和抑制糖尿病、肥胖症等疾病。

青稞作为我国青藏高原地区独有的物种和最具高原特色的农作物，具有成分独特，营养价值高等特点，近年来在营养健康食品领域受到极大关注。而作为青稞的主要成分的淀粉，约占整个胚乳的75％-80％，其消化性能对开发青稞淀粉类的功能营养食品尤为重要，这对预防胰岛素抵抗相关的代谢综合症有着非常重要的意义，不仅满足消费者的健康需求也符合当代营养食品科技发展的趋势。

目前，调节淀粉消化性能的方法有物理改性(湿热处理、高温高压处理、微波加热等)、酶法改性(普鲁兰酶脱支)、化学改性(辛烯基琥珀酸酯化改性等)、复合改性(酶法-物理法、物理法-化学法等)。随着安全、绿色和环保的生活理念广泛接受，能够生产“绿色标签”食品的物理加工技术越来越受到关注和重视。而淀粉的物理改性是利用温度场、不同力场或与反应介质协同作用来改变淀粉的多尺度结构，进而改变淀粉的应用性质，所获得的产品大都符合“绿色标签”产品要求，因此，物理改性调节淀粉消化性能的方法备受关注。目前，主要开发了糊化凝沉法、湿热处理、压热处理、微波处理、高温高压处理、挤压处理、以及糊化凝沉辅以酶法、超声等方法。

热处理是食品行业常用的加工方式，主要有湿热处理和干热处理。目前，用于调节淀粉性能性能的方法主要是利用湿热处理及其复合手段。Lee等采用湿热处理调节蜡质玉米淀粉的消化性能，当样品反应介质为25.7％，在120℃下处理5.3h后，SDS含量增加，小鼠餐后血糖水平降低(Lee C J,Kim Y,Chio S J,et al.Slowly digestible starch fromheat-moisture treated waxy potato starch:Preparation,structuralcharacteristics,and glucose response in mice[J].Food Chemistry,2012,133(4):1222-9)。肖新龙等(肖新龙.青稞淀粉理化特性及其抗性淀粉制备研究[D]；杨凌:西北农林科技大学,2013.)采用湿热处理协同普鲁兰酶作用青稞淀粉，使其抗消化淀粉含量提高到7.06％。Van Hung P等结合酸和湿热处理对不同直链淀粉含量的大米淀粉进行改性，发现改性后大米淀粉的抗消化性能提高(Van Hung P,Vien N L,Phi N T L.Resistant starchimprovement of rice starches under a combination of acid and heat-moisturetreatments[J].Food chemistry,2016,191:67-73)。湿热处理是一种可以有效提高淀粉慢消化和抗消化性能的方法，但是由于其在处理过程中无法解决由于较高水分分布不均，引起淀粉局部糊化而导致淀粉慢消化和抗消化性能降低的缺陷。而干热处理方法是将样品进行预干燥至水分20％以下再进行高温下处理的加工方法。Dutta等(Dutta H,Mahanta C L,Singh V,Das,B.B,Rahman,N.Physical,physicochemical and nutritionalcharacteristics of Bhoja chaul,a traditional ready-to-eat dry heat parboiledrice product processed by an improvised soaking technique[J].Food Chemistry,2016,191:152-62)分别对低直链淀粉含量的大米和蜡质大米在220℃下进行直接干热处理，发现干热处理后的大米淀粉颗粒受到破坏，部分支链淀粉侧链降解为直链淀粉，有直链-脂质复合物生成，结晶度提高，但抗消化淀粉减少。陈平生等(陈平生，黄智君，王娟.不同热处理方式对大蕉抗性淀粉理化性质的影响[J].现代食品科技，2012，28(1):9-13)研究了干热处理对大蕉淀粉的影响，研究结果显示干热处理会减少抗消化淀粉的含量。干热法虽然工艺简单、安全、无污染，产品得率高，但是由于干热法反应体系处理温度较高，水分较少会致使部分淀粉颗粒易发生过度降解而导致其易消化。

淀粉热处理过程中体系水分含量、加热温度的合理匹配性及反应均匀性是控制淀粉在热处理过程中淀粉慢消化和抗消化性能的关键。通过对热处理过程中水分和温度的调节，使淀粉分子于糊化温度下在水分的促进下发生重排、聚集，引起淀粉分子的有序化程度增加，从而提高淀粉的慢消化和抗消化性能。在流态化反应过程中，由于流态化的固体颗粒进行强烈的循环运动，颗粒与雾化的反应介质之间具有良好的相互作用及较高的反应效率。目前国内外对于流态化技术应用于淀粉改性方面均取得了一定进展，可提高淀粉反应的均匀性和反应效率。但在流态化热处理过程中，由于水分经雾化被迅速干燥，因而水分子不能与淀粉颗粒中淀粉分子发生有效的作用，同样导致高温下淀粉颗粒易发生过度降解而变得易消化。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明采用流态化及碱液喷雾相结合的方法对青稞淀粉进行流态化热处理，从而可显著提高青稞淀粉的慢消化和抗消化性能。该方法具有工艺简单、成本低廉、处理量大、反应均匀性等优点。

为达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种调节青稞淀粉消化性能的方法，将水分含量为10-30％的青稞淀粉置于流化床中，控制青稞淀粉温度为100-180℃的条件下，调节流化压力为0.01-0.1MPa，转盘速度为500-1000rpm，使青稞淀粉处于流化状态，然后在雾化压力为0.05-0.1MPa下，将碱液以0.5-1.5ml/min的速度经切线喷雾的方式喷雾于流态化的青稞淀粉中，保持流态化热处理0.5-2.5h，冷却后即得具有慢消化和抗消化性能的改性青稞淀粉。

优选地，所述流态化热处理的温度是150-160℃。

优选地，所述碱液的喷雾速度为0.8-1.0ml/min。

优选地，所述碱液为浓度10-30％的氢氧化钠或碳酸钠溶液。

优选地，所述碱液用量为碱的质量占青稞淀粉干重的0.1-3.0％。

优选地，流态化热处理的时间为1.5-2.0h。

由于淀粉颗粒可在碱性条件下发生溶胀活化，赋予淀粉分子较高的柔性。本发明采用淀粉与碱液在流态化过程中进行热处理，可使其在热处理过程中发生分子链重排，无定形结构、结晶结构和有序化结构发生不同程度的变化，从而达到对淀粉消化性能的控制。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

(1)与原青稞淀粉相比，经过干热处理后，青稞淀粉的抗消化性能有较大提高，样品的SDS和RS总量可达35％，可显著提升我国青藏高原地区独有和最具高原特色的农作物青稞淀粉的营养功能。

(2)本发明的方法能有效提高青稞淀粉的慢消化和抗消化性能，具有工艺简单，无污染，成本低廉、处理量大、反应均匀性好等优点；可以根据流态化热处理条件的不同制备不同消化性能的青稞淀粉，满足糖尿病、营养不良等不同人群营养功能的要求。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步说明本发明，并不是对本发明的权利要求保护范围的进一步限定。

实施例1

将200g的水分含量为10％的青稞淀粉置于流化床中，加热使青稞淀粉温度为180℃的条件下，控制流化压力为0.01MPa，转盘速度为500rpm，使青稞淀粉处于流化状态，然后在雾化压力为0.06MPa下，按青稞淀粉干重0.5％的量，将9ml的10％氢氧化钠溶液以0.5ml/min的速度经切线喷雾的方式喷雾于流态化的青稞淀粉中，保持流态化热处理0.5h，冷却后即得流态化热处理青稞淀粉。

实施例2

将200g的水分含量为20％的青稞淀粉置于流化床中，加热使青稞淀粉温度为120℃的条件下，控制流化压力为0.05MPa，转盘速度为600rpm，使青稞淀粉处于流化状态，然后在雾化压力为0.1MPa下，按青稞淀粉干重1％的量，将10ml的16％的氢氧化钠溶液以1.0ml/min的速度经切线喷雾的方式喷雾于流态化的青稞淀粉中，保持流态化热处理1.5h，冷却后即得流态化热处理青稞淀粉。

实施例3

将150g水分含量为30％的青稞淀粉置于流化床中，加热使青稞淀粉温度为100℃的条件下，调节流化压力为0.1MPa，转盘速度为1000rpm，使青稞淀粉处于流化状态，然后在雾化压力为0.1MPa下，按青稞淀粉干重2％的量，将21ml的10％的氢氧化钠溶液以0.6ml/min的速度经切线喷雾的方式喷雾于流态化的青稞淀粉中，保持流态化热处理2.5h，冷却后即得流态化热处理青稞淀粉。

实施例4

将4kg水分含量为15％的青稞淀粉置于流化床中，加热使青稞淀粉温度为150℃的条件下，调节流化压力为0.08MPa，转盘速度为800rpm，使青稞淀粉处于流化状态，然后在雾化压力为0.02MPa下，按青稞淀粉干重0.1％的量，将17ml的20％的氢氧化钠溶液以1.5ml/min的速度经切线喷雾的方式喷雾于流态化的青稞淀粉中，保持流态化热处理2h，冷却后即得流态化热处理青稞淀粉。

实施例5

将200g水分含量为10％的青稞淀粉置于流化床中，加热使青稞淀粉温度为160℃的条件下，调节流化压力为0.06MPa，转盘速度为500rpm，使青稞淀粉处于流化状态，然后在雾化压力为0.08MPa下，按青稞淀粉干重2.5％的量，将15ml的30％的氢氧化钠溶液以0.8ml/min的速度经切线喷雾的方式喷雾于流态化的青稞淀粉中，保持流态化热处理2h，冷却后即得流态化热处理青稞淀粉。

实施例6

将1kg水分含量为10％的青稞淀粉置于流化床中，加热使青稞淀粉温度为160℃的条件下，调节流化压力为0.1MPa，转盘速度为500rpm，使青稞淀粉处于流化状态，然后在雾化压力为0.1MPa下，按青稞淀粉干重3％的量，将90ml的30％的碳酸钠溶液以0.5ml/min的速度经切线喷雾的方式喷雾于流态化的青稞淀粉中，保持流态化热处理1.5h，冷却后即得流态化热处理青稞淀粉。

实施例7

将2kg水分含量为30％的青稞淀粉置于流化床中，加热使青稞淀粉温度为150℃的条件下，调节流化压力为0.08MPa，转盘速度为600rpm，使青稞淀粉处于流化状态，然后在雾化压力为0.06MPa下，按青稞淀粉干重0.1％的量，将14ml的10％的碳酸钠溶液以1.5ml/min的速度经切线喷雾的方式喷雾于流态化的青稞淀粉中，保持流态化热处理2.0h，冷却后即得流态化热处理青稞淀粉。

实施例8

采用Englyst方法(Englyst,H.N.；Cummings,J.H.,Digestion of thepolysaccharides of some cereal foods in the human small intestine.AmericanJournal of Clinical Nutrition 1985,42,778-87.)，分别对实施例1-7中所得到的青稞淀粉样品和青稞原淀粉进行消化性能的测定，结果见表1。

表1:各实施例的RS、SDS和RDS含量(％)