一种使用菠萝蜜种子淀粉制备高纯度抗性淀粉的方法
阅读说明：本技术 一种使用菠萝蜜种子淀粉制备高纯度抗性淀粉的方法 (Method for preparing high-purity resistant starch by using jackfruit seed starch ) 是由 詹晓北 彭星桥 刘更亮 于 2019-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种使用菠萝蜜种子淀粉制备高纯度抗性淀粉的方法,属于食品加工技术领域。其通过前处理、粉碎、去蛋白、超微粉碎、分离剂添加、降温分离、保压、酶反应,干燥得到高纯度抗性淀粉。本发明制备得到的菠萝蜜种子抗性淀粉纯度较高,工艺较易实现,有很大的经济价值。肠道微生物在利用抗性淀粉后,会产生有益物质,如短链脂肪酸丁酸等；这些有益物质有助于肠道菌群的稳定,帮助营养物质更好的被吸收,也能抑制有害菌群的生长。(The invention relates to a method for preparing high-purity resistant starch by using jackfruit seed starch, belonging to the technical field of food processing. The high-purity resistant starch is obtained by pretreatment, crushing, deproteinization, superfine crushing, separating agent addition, cooling separation, pressure maintaining, enzyme reaction and drying. The resistant starch of the jackfruit seeds prepared by the invention has higher purity, the process is easy to realize, and the method has great economic value. After the intestinal microorganisms utilize the resistant starch, beneficial substances such as short-chain fatty acid butyric acid and the like can be generated; these beneficial substances contribute to the stabilization of the intestinal flora, help the nutrients to be better absorbed and also inhibit the growth of harmful flora.)
技术领域
本发明涉及一种使用菠萝蜜种子淀粉制备高纯度抗性淀粉的方法，属于食品加工技术领域。
背景技术
菠萝蜜(Artocarpus heterophyllus Lam)为桑科，木菠萝属植物，又称“树菠萝”、“木菠萝” ，是典型的热带果树，素有“热带珍果”之称。菠萝蜜原产于印度，目前斯里兰卡、缅甸、印度尼西亚等世界热带国家均有栽培。我国栽培菠萝蜜至今已有1000 多年的历史，现广东、广西、海南、云南、福建和四川南部的热带、亚热带地区均有栽培，但以海南省种植最多，全省各地普遍栽培，为常见的热带果树之一。菠萝蜜果实中含有丰富的糖和蛋白质，味甜而香气浓郁，营养价值高。
菠萝蜜是一种常见的较为高档的水果，成果重量一般为10~30 kg，但在从海南运送到内地的贮运过程中，其自体上部易对下部造成压伤，从而导致整个果实腐烂；同时因环境温度高，果实在自然条件下由于过热发酵而失去食用价值。此外，菠萝蜜果实的食用也不方便，普通消费者不可能买完整的成果自己加工成可食用的部分，所以虽然菠萝蜜的单价比较高，但总体菠萝蜜产业的产值不高，利润率也不高，造成果农积极性不高，整个产业发展趋于疲态。
大力发展菠萝蜜的工业化生产是提振菠萝蜜产业的唯一办法，菠萝蜜全身都是宝，其可食用的果实部分香气浓郁，而菠萝蜜种子富含淀粉，煮食或炒食，味香如芋，可作粮食代用品，是南方的木本粮食作物，一个菠萝蜜成熟果实通常有100颗种子，单株每年可产种子30kg，每公顷可产粗淀粉约2.5吨。如果菠萝蜜种植面积为1万公顷 ，那么每年可产种子淀粉2.5万吨。经测定，菠萝蜜种子的化学组成为：w(粗淀粉)52%～58%、w(粗蛋白)8.0%～9.5%、w(粗脂肪)0.86 %、w(水分)10%～15%、w(灰分)2.39%、w(其它)>15%。从测定结果可以看出，菠萝蜜种子含淀粉十分丰富，高达58%，是有待开发利用的粮食新资源。菠萝蜜种子淀粉具有提取率高，工艺简单，对设备要求不高，淀粉精制容易，淀粉产品质量较好等特点，适合中小型企业生产，可为菠萝蜜种子的综合开发与利用提供一条有效的途径，同时对开辟粮食新资源、促进菠萝蜜种植业与加工业的发展均具有重要的意义。
淀粉一般分为支链淀粉和直链淀粉，直链淀粉分子量低，容易结晶，具有易成膜的优点，支链淀粉分子量大，不容易结晶，糊化后粘度高，常用于粉丝等食品中。抗性淀粉，又名抗酶解淀粉，是一种常用的益生元，因其在小肠中不能被水解吸收，能吸收多余的胆汁酸，脂肪等，所以有调节血糖血脂，防控糖尿病的功能。抗性淀粉能被很多肠道菌所利用，且很多益生菌利用抗性淀粉后会产生有益健康的有机酸、免疫因子等，可以有效的促进人体健康。将淀粉产品中的直链淀粉和支链淀粉分离开来，并利用得到的直链淀粉进一步制备抗性淀粉，有助于提升淀粉产品的总体价值。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种使用菠萝蜜种子淀粉制备高纯度抗性淀粉的方法，利用此方法制备得到的菠萝蜜种子抗性淀粉纯度较高，工艺较易实现，有很大的经济价值。
本发明的技术方案，一种使用菠萝蜜种子淀粉制备高纯度抗性淀粉的方法，包括如下步骤：
（1）前处理：清洗菠萝蜜，分离出果核；在阳光下曝晒果核直至外种皮和内种皮分离，去除菠萝蜜种子外种皮；使用滚揉机去除内种皮，用清水清洗；
（2）粉碎：用粉碎机对步骤（1）所得种核进行初粉碎，粉碎至可全部过100~300目的筛子为止；
（3）去蛋白：在步骤（2）所得种核碎粒中按照体积比1:1-2的比例加入双蒸水进行分散；采用碱提酸沉或蛋白酶去蛋白法对所得分散液去蛋白，得到淀粉混悬液；
（4）超微粉碎：使用超微粉碎机对混合均匀的种核淀粉分散液进行超微粉碎，粉碎至可全部过300~500目的筛网为止；
（5）分离剂的添加：将步骤（4）超微粉碎后的淀粉混悬液加热至120~140℃，加入混悬液质量8%~15%的分离剂，彻底混合均匀；
（6）降温分离：将步骤（5）所得混悬液缓慢降温至70~90℃，收集沉淀物，用气流干燥机烘干沉淀物，为直链淀粉部分；
将混悬液缓慢降温至10~30℃，收集沉淀物，用气流干燥机烘干沉淀物，为支链淀粉部分；
（7）保压：以直链淀粉质量计，在步骤（6）得到的直链淀粉中加入10%~25%的双蒸水，混合均匀后调节pH至6.0至6.5，将混合物放入高温反应釜中，在最高温度115~120℃，最高压力为0.10~0.20MPa，保压时间为20~60min的条件下进行反应，得到淀粉样品；
（8）酶反应：将步骤（7）得到的淀粉样品加入搅拌反应容器，在50~200rpm条件下，加入20~50U/g的酶，反应20~50min，加热至110~120℃灭酶；
（9）干燥：将步骤（8）得到的样品在1000~10000G的离心力条件下离心10~30min，取沉淀，在60~70℃真空干燥箱内进行干燥，得到抗性淀粉产品。
步骤（1）中所述暴晒参数为35℃，湿度15%的环境下曝晒6~8h。
步骤（3）中碱提酸沉去蛋白法具体如下：以20%~40%的浓氢氧化钠溶液调整果核分散系统的pH值为7.8~8.5，在40~80℃条件下保温2~4h；除去上清，取下层淀粉；在淀粉层中按照体积比以1:1-2的比例加入双蒸水；以20%~40%的浓盐酸溶液调整淀粉混悬液的pH至6~7，得到淀粉混悬液。
步骤（3）中蛋白酶去蛋白法步骤如下：将得到的种核粉碎液用0.01~0.05M的氢氧化钠溶液和0.01~0.05M的盐酸溶液调节pH至6.0，加入20~30U/g的复合酶，在搅拌容器中用50~200rpm的速度搅拌10~30min，所得产物在1000~10000G条件下离心，取沉淀；加入沉淀重量1~1.5倍的双蒸水，充分分散后得到淀粉混悬液。
所述复合酶为酸性蛋白酶:中性蛋白酶质量比1:1。
步骤（5）所述分离剂具体为硫酸镁或氯化钙。
步骤（8）所述酶具体为耐热α-淀粉酶或普鲁兰酶。
本发明的有益效果：本发明制备得到的菠萝蜜种子抗性淀粉纯度较高，工艺较易实现，有很大的经济价值。肠道微生物在利用抗性淀粉后，会产生有益物质，如短链脂肪酸丁酸等；这些有益物质有助于肠道菌群的稳定，帮助营养物质更好的被吸收，也能抑制有害菌群的生长。
具体实施方式
下述实施例中所使用的菠萝蜜产于海南农垦南金农场有限公司，蔗糖和单甘酯来自于江南大学糖化学与生物技术***重点实验室，酸性蛋白酶/中性蛋白酶复合酶，耐热α-淀粉酶以及普鲁兰酶均购于诺维信酶制剂有限公司，其他试剂如无特殊说明，都购自国药试剂，实验用水为江南大学提供去离子水（符合GB/T 6682规定）。
本发明中涉及的检测方法如下：
总淀粉含量检测方法：ISO 10520：1997 旋光法；
直链淀粉含量检测方法：GB 7648-1987；
抗性淀粉含量测定：NY/T 2638-2014 分光光度法；
总蛋白含量检测方法：GB 5009.5-2016 第一法 凯氏定氮法；
总脂肪含量检测方法：GB 5009.6-2016 第二法 酸水解法；
水分检测方法：烘箱失水法；
灰分检测方法：GB 5009.4-2016 第一法 食品中总灰分的测定；
淀粉糊化温度检测方法：GB/T 14490-1993 粘度仪法。
实施例1：粗淀粉的制备及其中营养成分的测定
（1）前处理：将菠萝蜜种子从菠萝蜜鲜果中分离出来，用清水洗净后用滚揉机去除外种皮和内种皮，再次用清水洗净至表面光滑无可见种皮残留；
（2）粉碎：用高效粉碎机将菠萝蜜种子粉碎至10~50目，按照体积比1：1~1：2加入清水，搅拌均匀后湿磨至全部过300~500目筛；
（3）干燥：用气流干燥将得到的淀粉混悬液干燥至水分低于10%；得到的粗淀粉样品密封保存。
粗淀粉中总淀粉含量的检测（参考ISO 10520：1997 旋光法）：
（1）准确称取彻底烘干的粗淀粉样品2.500g，边搅拌边缓慢加入50mL稀盐酸（0.309 M）至彻底分散均匀，在95˚C水浴摇床中以200 rpm速度振摇15 min，立即加入30 mL冷水并在冷水浴中使整个体系迅速降温至20℃；
（2）加入5 mL Carrez I 溶液，振摇1 min后，加入5 mL Carrez II溶液，再振摇1 min，用滤纸过滤，重复该步骤直至滤液完全澄清。滤液定容至100 mL；
（3）在200nm处测定溶液的旋光度 （α1）
（4）准确称取彻底烘干的粗淀粉样品5.000g，加入10mL 40%乙醇溶液，剧烈震荡混匀，静置后取50mL上清液，用同样的方法加入 Carrez试剂并过滤，测上清中旋光度（α2）；
（5）用以下公式计算样品中的淀粉含量（质量分数ω）：ω=10.87×（α1-α2）；其中，10.87为2000除以其它淀粉在589.3 nm的旋光度的均值184度得到。
使用该方法测得的粗淀粉样品中的淀粉质量分数为72.86 % ± 1.53，重复率佳。
粗淀粉中直链淀粉含量的检测（参考GB 7648-1987），方法如下：
（1）称取彻底干燥的粗淀粉样品0.100g，加入100 mL容量瓶中，加入1 mL无水乙醇，再加入9 mL 1 M氢氧化钠溶液，将容量瓶至于95˚C水浴摇床中以200 rpm速度振摇10 min，后在冷水浴中迅速冷却至室温，用水定容至100 mL；
（2）取20 mL上述反应液，加入100 mL分液漏斗，使用石油醚80进行脱脂，待彻底分层后，取5 mL下层澄清液加入100 mL容量瓶中，加入1 mL乙酸溶液（1 M）以及1 mL碘试剂，用水定容，待显色10 min后，在620 nm处测量溶液吸光度。
注：该方法中的标准曲线使用的是直链淀粉以及支链淀粉标准品，以混标方式得到相应标准曲线，对照该标准曲线可得到试样中直链淀粉含量。
使用该方法测得的粗淀粉样品中的直链淀粉占总淀粉的24.28% ± 0.61，重复率佳。
粗淀粉中抗性淀粉含量的检测，方法如下：
（1）在10~20 g产品中加入200~500 g双蒸水，加入20~50 U/g的α-胰腺淀粉酶以及20~50 U/g的淀粉葡萄糖糖苷酶，摇匀反应10~30 min；
（2）加入1~2倍体积的无水乙醇，取沉淀；
（3）沉淀溶于0.1~1.0 M的氢氧化钾溶液，加入20~50 U/g的淀粉葡萄糖糖苷酶，摇匀反应10~30 min；
（4）加入20~50 U/g葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶，在510nm处用紫外分光光度计测试吸光度，根据标准曲线得到抗性淀粉的含量，为11.12%±0.07，重复率佳。
粗淀粉中蛋白含量的检测（参考GB 5009.5-2016 第一法 凯氏定氮法）：
（1）准确称取彻底干燥的粗淀粉样品2.000 g，加入0.400 g无水硫酸铜，6.000 g硫酸钾以及20 mL硫酸，用消化炉彻底消化后，将混合溶液转移至100 mL容量瓶中，用水定容；
（2）使用全自动开始定氮仪，测定试样中蛋白质含量。使用该方法测得的粗淀粉样品中的蛋白含量为12.75%± 0.86，重复率佳。
粗淀粉糊化温度的检测：（参考GB/T 14490-1993 粘度仪法）：准确称取30.000 g粗淀粉，边搅拌边缓慢加入500 mL水，彻底混匀；使用差示扫描量热仪测量混悬液的吸热特性，温度范围设置为20˚C～95˚C，得到的明显的吸热峰出现，该温度即为该淀粉的糊化温度。
使用该方法测得的粗淀粉样品的糊化温度为67.82˚C ± 2.01，重复率佳。
粗淀粉中灰分的检测：（参考GB 5009.4-2016 第一法 食品中总灰分的测定）：准确称取彻底干燥的10.000 g粗淀粉样品，加入彻底洗净烘干称重的坩埚内，将坩埚置于马弗炉内彻底消化完毕；将坩埚冷却至室温，称重，所得灰分质量除以原始样品质量即为样品中灰分含量。
使用该方法测得的粗淀粉样品中的灰分含量为4.01% ± 0.55，重复率佳。
粗淀粉中脂肪含量的检测（参考 GB 5009.6-2016 第二法 酸水解法）：准确称取彻底干燥的5.000 g粗淀粉样品，置于滤纸筒内，用石油醚80反复抽提6~10 h；抽提后的样品彻底干燥后称重，损失的重量即为样品中脂肪的含量。
使用该方法测定的的粗淀粉样品中的脂肪含量为1.21% ± 0.34。
使用上述方法测得的粗淀粉中的营养成分见下表1。
表1 粗淀粉中的营养成分表
实施例2：菠萝蜜种子精制淀粉中营养成分的测定
（1）前处理：将菠萝蜜种子从菠萝蜜鲜果中分离出来，用清水洗净后用滚揉机彻底去除外种皮和内种皮，用清水洗净至表面光滑无可见种皮残留；
（2）粉碎：用高效粉碎机将得到的菠萝蜜种子粉碎至100~300目，过筛；
（3）精制：使用1~5 M的氢氧化钠溶液，或1~5 M的碳酸钠溶液，或1~5 M的氢氧化钾溶液，调整混悬液的pH值至 7.8~8.5，在40~80˚C条件下保温2~4 h，取沉淀；
得到的淀粉混悬液用40%~70%的盐酸溶液，或40%~70%的醋酸溶液，调整pH值至6~7，用气流干燥机将得到的淀粉混悬液烘干至水分低于10%。
其营养成分的检测同实施例1，使用上述方法测得的精制淀粉中的营养成分见下表2。
表2 精制淀粉中的营养成分表
实施例3：菠萝蜜种子直链淀粉中营养成分的测定
（1）前处理：将菠萝蜜种子从菠萝蜜鲜果中分离出来，用清水洗净后用滚揉机彻底去除外种皮和内种皮，用清水洗净至表面光滑无可见种皮残留；
（2）粉碎：用高效粉碎机将得到的菠萝蜜种子粉碎至100~300目筛；
（3）去蛋白：使用1~5 M的氢氧化钠溶液，或1~5 M的碳酸钠溶液，或1~5 M的氢氧化钾溶液，调整混悬液的pH值至 7.8~8.5，在40~80˚C条件下保温2~4 h，取沉淀；得到的淀粉混悬液用40%~70%的盐酸溶液，或40%~70%的醋酸溶液，调整pH值至6~7；
（4）超微粉碎：将淀粉混悬液用超微粉碎机粉碎至可全部过300~500目的筛网，将混悬液加热至120~140˚C；
（5）分离剂的添加：在粉碎后的混悬液中以比重8%~15%加入硫酸镁，缓慢降温至70~90˚C，收集沉淀物为直链淀粉，气流干燥至水分低于10%。
其营养成分的检测同实施例1，使用上述方法测得的菠萝蜜种子直链淀粉中的营养成分见下表3。
表3 菠萝蜜种子直链淀粉营养成分表
实施例4 菠萝蜜种子支链淀粉中营养成分的测定
（1）前处理：将菠萝蜜种子从菠萝蜜鲜果中分离出来，用清水洗净后用滚揉机彻底去除外种皮和内种皮，用清水洗净至表面光滑无可见种皮残留；
（2）粉碎：用高效粉碎机将得到的菠萝蜜种子粉碎至10~50目，按照体积比1：1~1：2加入清水，搅拌均匀后湿磨至全部过300~500目筛；
（3）去蛋白：使用1~5 M的氢氧化钠溶液，或1~5 M的碳酸钠溶液，或1~5 M的氢氧化钾溶液，调整混悬液的pH值至 7.8~8.5，在40~80˚C条件下保温2~4 h，取沉淀；得到的淀粉混悬液用40%~70%的盐酸溶液，或40%~70%的醋酸溶液，调整pH值至6~7;
（4）超微粉碎：将淀粉混悬液用超微粉碎机粉碎至可全部过300~500目的筛网，将混悬液加热至120~140˚C；
（5）分离剂的添加：在粉碎后的混悬液中以比重8%~15%加入氯化钙，缓慢降温至70~90˚C，去除沉淀；
（6）降温分离：缓慢降温至10~30˚C，收集沉淀，用气流干燥机烘干至水分低于10%。
其营养成分的检测同实施例1，使用上述方法测得的精制淀粉中的营养成分见下表4。
表4 精制淀粉中的营养成分表
实施例5 菠萝蜜高纯度抗性淀粉的制备及其营养物质的表征
（1）保压反应：将实施例3中得到的直链淀粉，以比重10%~25%加入双蒸水，混合均匀后调节pH至6.0至6.5，将混合物放入高温反应釜中，在最高温度115~120 ˚C，最高压力为0.10~0.20Mpa，保压时间为20~60 min的条件下进行反应；
（2）酶反应：得到的淀粉样品加入搅拌反应容器，在50~200 rpm条件下，加入20~50 U/g的耐热α-淀粉酶，反应20~50 min，加热至110~120 ˚C灭酶；
（3）干燥：将得到的样品在1000~10000 G的离心力条件下离心10~30 min，取沉淀，在60~70 ˚C真空干燥箱内进行干燥，得到抗性淀粉产品。
其营养成分的检测方式同实施例1，使用上述方法测得的精制淀粉中的营养成分见下表5。
表5 菠萝蜜高纯度抗性淀粉中的营养成分表
