用于保护油脂颗粒不被消化的抗性淀粉乳化剂、制备方法和应用
阅读说明：本技术 用于保护油脂颗粒不被消化的抗性淀粉乳化剂、制备方法和应用 (Resistant starch emulsifier for protecting grease particles from being digested, preparation method and application ) 是由 陈建设 波西亚班·卡西克 陈勇 王鑫淼 胡小雪 于 2020-05-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于保护油脂颗粒不被消化的抗性淀粉乳化剂、制备方法和应用。为了降低油脂颗粒在消化道中的吸收,本发明以抗性淀粉为原料,通过亲油的疏水基团对其进行改性,使其形成一种用于保护油脂颗粒不被消化的抗性淀粉乳化剂。油脂颗粒可以以分散液滴的形式,与该抗性淀粉乳化剂制成乳状液,并加入到食品系统中,用于结构和质地的改变或风味的增强。(The invention discloses a resistant starch emulsifier for protecting grease particles from being digested, a preparation method and application. In order to reduce the absorption of grease particles in the digestive tract, the invention takes resistant starch as a raw material, and modifies the resistant starch through lipophilic hydrophobic groups to form a resistant starch emulsifier for protecting the grease particles from being digested. The fat particles may be in the form of dispersed droplets, formed into an emulsion with the resistant starch emulsifier, and added to a food system for texture and texture modification or flavor enhancement.)
技术领域
本发明属于淀粉化学衍生物领域，具体涉及一种用于食品中保护油脂不被消化的淀粉衍生物。
背景技术
肥胖是心血管疾病、II型糖尿病、高血压、高脂血症、恶性肿瘤等慢性病的共同危险因素，不仅会增加慢性病患病率、死亡率，还加重了全球医疗卫生体系的负担，而糖分、油脂摄入过量是肥胖的主要诱因之一。
抗性淀粉(RS)的理化性质可直接影响食品的稳定性、感官、营养和功能特性，因此是食品设计和生产的重要的原料成分。许多研究报道了抗性淀粉的有益特性，有降低血糖指数、血糖、胰岛素反应和增加饱腹感的功能。RS是重要的功能性食品材料，包括医疗食品和膳食补充剂，用于控制空腹血浆甘油三酯、肥胖、糖尿病、胆固醇水平、抑制脂肪积累、预防结肠癌。通常，淀粉主要在口腔和小肠被淀粉酶水解。然而，某些特殊加工处理过的淀粉在口腔和小肠阶段具有抗淀粉酶水解的能力，被称为抗性淀粉。因为这种抗性淀粉在口腔和小肠消化过程中会抵抗淀粉酶的酶解作用。
在现有技术中，抗性淀粉往往用于替代普通淀粉制备食品，进而得到代餐食品。例如，在申请号为CN201410079039.7的中国发明专利中，公开了一种含有抗性淀粉的代餐食品；在申请号为CN201710054928.1的中国发明专利中，公开了一种具有减肥功能的香蕉抗性淀粉酸奶的制作方法；在申请号为CN201510607486.X的中国发明专利中，公开了一种具有减肥功能的香蕉抗性淀粉与膳食纤维组合食品的制作方法；在申请号为CN201310590726.0的中国发明专利中，公开了一种含有慢消化和抗性淀粉食品原料的加工方法。这些现有技术中，都是将抗性淀粉直接作为食品的主要成分之一，利用其难以被消化的特点起到降低体内能量吸收的效果。
然而，在常见食品中，除了淀粉之外，高含量的油脂是导致体内能量摄入过量的另一重要原因。为了减少食物中油脂的摄入，现有技术往往采用脱脂工艺或者减少脂肪加入量的做法，从源头降低食品中的油脂含量。但是，油脂作为食品中的重要成分之一，其对于食物的质地和风味有着直接的影响。脱脂食品或者低脂食品在进食过程中的感官体验往往不如正常油脂含量的食品。因此，如何在保持食品的质地和风味不变的情况下，降低体内对油脂的吸收，成为食品加工领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中食品中添加的油脂容易被消化道吸收进而危害健康的问题，并提供一种用于保护油脂颗粒不被消化的抗性淀粉乳化剂，以应用于具有健康功能声称的乳状液(也称乳液)以及以此类乳状液为原料成分的食品和动物饲料产品的制造。
为实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种用于保护油脂颗粒不被消化的抗性淀粉乳化剂，它由可抗α-淀粉酶降解且亲水的抗性淀粉连接亲油的疏水基团而成。
作为第一方面的一种优选方式，所述抗性淀粉为直链淀粉或高直链淀粉，所述高直链淀粉中直链淀粉的质量百分数不低于30％，优选范围为30％～70％。
作为第一方面的一种优选方式，所述抗性淀粉由植物源淀粉改性而成；所述植物源淀粉优选为玉米淀粉、小麦淀粉、香蕉淀粉、燕麦淀粉、西米淀粉、大麦淀粉、苋菜淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉、豌豆淀粉、木薯淀粉、藜麦淀粉、莲子淀粉、美人蕉淀粉、箭竹淀粉、高粱淀粉，进一步优选为玉米淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉、高粱淀粉；植物源淀粉的改性方式优选为脱支酶降解改性。
作为第一方面的一种优选方式，所述疏水基团为辛烯基琥珀酸酐、十二烯基琥珀酸酐或十二酰氯。
作为第一方面的一种优选方式，所述抗性淀粉中疏水基团的取代度为0.005～0.02，优选为0.01～0.02。
第二方面，本发明提供了一种用于保护油脂颗粒不被消化的抗性淀粉乳化剂的制备方法，其包括如下步骤：
S1：将抗性淀粉与水混合形成淀粉浆；
S2：将辛烯基琥珀酸酐逐渐加入淀粉浆中混合，保持混合体系处于碱性pH下进行酯化反应，使辛烯基琥珀酸酐取代抗性淀粉中葡萄糖上的羟基；
S3：反应完毕后，提取混合体系中的固体反应产物，得到所述抗性淀粉乳化剂。
作为第二方面的一种优选方式，所述抗性淀粉的制备方法为：
a)将淀粉和缓冲液制成悬浮液，悬浮液pH范围为5～6.5，固相含量为25％～35％；
b)将所述悬浮液在80～90℃温度下糊化处理50～60min，然后冷却至50～55℃，得到糊化淀粉；
c)向所述糊化淀粉中添加足量的脱支酶，获得脱支链的抗性淀粉；
d)将脱支链的抗性淀粉洗涤并干燥后，获得抗性淀粉成品。
进一步的，步骤a)中，所述淀粉为蜡质玉米，所述缓冲液为乙酸钠溶液。
进一步的，步骤c)中，所述脱支酶为普鲁兰酶、异淀粉酶中的至少一种，优选为普鲁兰酶，添加量为80～100NPUN/g。
进一步的，步骤c)中，当脱支酶失活后，再将脱支链的抗性淀粉在4～25℃的温度范围内放置1～2天。
进一步的，步骤d)中，所述抗性淀粉分别利用乙醇和水进行洗涤，洗涤后的湿淀粉在40～45℃下干燥，再通过粉碎和筛分，制成抗性淀粉成品。
作为第二方面的一种优选方式，所述步骤S2中，辛烯基琥珀酸酐的添加量为淀粉浆中干基质量的0.5％～3％，优选为2％～3％，添加时间优选控制在2h内。
作为第二方面的一种优选方式，所述步骤S2中，酯化反应过程中通过加碱保持混合体系的pH值维持在7.5～9.0，优选通过pH-stat法调节pH。
作为第二方面的一种优选方式，所述步骤S2中，混合体系酯化反应的时长为7.0～8.5h。
作为第二方面的一种优选方式，所述步骤S3中，对反应完毕的混合体系进行洗涤，获得稠浆，再将稠浆晾干，干燥固体进行粉碎和过筛后，得到所述抗性淀粉乳化剂。
进一步的，所述步骤S3中，对反应完毕的混合体系分别利用乙醇和水进行洗涤，获得稠浆；通过烘箱或其他脱水技术将稠浆进行干燥，干燥产物粉碎后在100～1000μm的粒度范围内进行筛分，筛分粒度优选为200～300μm。
第三方面，本发明提供了一种如上述第二方面中任一方案所述制备方法制备得到的抗性淀粉乳化剂。
第四方面，本发明提供了一种用于保护油脂颗粒不被消化的抗性淀粉乳化剂溶液，该抗性淀粉乳化剂溶液为上述第一方面和第三方面中任一方案所述抗性淀粉乳化剂制成的乳化剂粉末或乳化剂水溶液。
第五方面，本发明提供了一种用于保护油脂颗粒不被消化的抗性淀粉乳状液，该乳状液为油脂相、水相和上述第一方面和第三方面中任一方案所述抗性淀粉乳化剂混合后匀质形成的水包油型乳状液；所述油脂相以颗粒形式分散于水相中，所述抗性淀粉乳化剂的疏水基团伸入所述油脂相的油脂颗粒中，使油脂颗粒外部被抗性淀粉乳化剂包裹。
作为第五方面的一种优选方式，所述的油脂相为液态油滴和/或脂肪颗粒。
作为第五方面的一种优选方式，乳化液中，以水相为基准，抗性淀粉乳化剂的添加量为0.2～5％(w/w)，优选添加量为0.5～2％(w/w)。
第六方面，本发明提供了一种用于减少油脂在消化吸收的食品加工方法，该方法中，将全部或部分待添加至食品中的油脂，制成如上述第五方面中任一方案所述的抗性淀粉乳状液；用所述抗性淀粉乳状液替代全部或部分油脂原料进行食品加工。
第七方面，本发明提供了一种上述第六方面所述方法加工得到的食品。此处所说的食品包含广义的食品，例如固态食品、半固态食品、液态食品或者饮料等等。
第八方面，本发明提供了一种用于减少油脂在体内消化吸收的动物饲料加工方法，其做法为将全部或部分待添加至食品中的油脂，制成如上述第五方面中任一方案的抗性淀粉乳化液；用所述抗性淀粉乳化液替代全部或部分油脂原料进行动物饲料加工。
第九方面，本发明提供了一种如上述第八方面所述方法加工得到的动物饲料。
本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
本发明开发了一种新型抗性淀粉乳化剂，以应用于具有健康功能声称的乳状液以及以此类乳状液为原料成分的食品和动物饲料产品的制造。抗性淀粉乳状液能够有效抑制其乳状液系统中的油/脂肪颗粒在消化道中的释放，实现在保持食品正常的风味和质地的同时，减少油脂的体内消化吸收。本发明的具体技术效果，将通过后续实施例进行详细说明。
附图说明
图1为傅里叶变换红外光谱分析(FTIR spectra analysis)，注：a.抗性淀粉(RS)的FTIR图谱；b.抗性淀粉乳化剂(RSE)的FTIR图谱。
图2为体外消化模拟实验研究乳液形态；其中a)、b)、c)分别表示抗性淀粉乳液、乳清分离蛋白乳液、非抗性淀粉乳液经过口腔(M)消化阶段的显微观察；d)、e)、f)分别表示抗性淀粉乳液、乳清分离蛋白乳液、非抗性淀粉乳液经过胃(ST)消化阶段的显微观察；g)、h)、i)分别表示抗性淀粉乳液、乳清分离蛋白乳液、非抗性淀粉乳液经过小肠(SI)消化阶段的显微观察。注：不同乳液经过口腔(M)、胃(ST)和小肠(SI)三个消化阶段的显微观察，结果表明抗性淀粉能够有效保护油脂，从而避免消化吸收。
图3为抗性淀粉乳液小鼠体内消化稳定性结果，其中a)为抗性淀粉乳液在胃中的显微观察结果；b)、c)、d)分别为抗性淀粉乳液在十二指肠、空肠、回肠中的显微观察结果；e)为抗性淀粉乳液在大肠中的显微观察结果；注：采集胃、小肠(十二指肠、空肠和回肠)和大肠样本进行油脂显微观察结果表明：抗性淀粉乳液在小鼠消化道内保持油脂稳定。
图4为非抗性淀粉乳液小鼠体内消化稳定性结果，其中a)为非抗性淀粉乳液在胃中的显微观察结果；b)、c)、d)分别为非抗性淀粉乳液在十二指肠、空肠、回肠中的显微观察结果；e)为非抗性淀粉乳液在大肠中的显微观察结果；注：采集胃、小肠(十二指肠、空肠和回肠)和大肠样本进行油脂显微观察，结果表明非抗性淀粉乳液在小鼠消化道内淀粉酶的作用下，乳液结构受到破坏，乳液中的油脂得到释放。
图5为油水混合液小鼠体内消化稳定性结果，其中a)为油水混合液在胃中的显微观察结果；b)、c)、d)分别为油水混合液在十二指肠、空肠、回肠中的显微观察结果；e)为油水混合液在大肠中的显微观察结果；注：采集胃、小肠(十二指肠、空肠和回肠)和大肠样本进行油脂显微观察，结果表明油水混合液在小鼠消化道内油水明显分离，油珠大量散布在肠道表面，因而极易被机体消化吸收。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步阐述和说明。
为了降低油脂颗粒在消化道中的吸收，本发明以抗性淀粉为原料，通过亲油的疏水对其进行改性，使其形成一种用于保护油脂颗粒不被消化的抗性淀粉乳化剂。油脂颗粒可以以分散液滴的形式，与该抗性淀粉乳化剂制成乳状液，并加入到食品或饮料系统中，用于结构和质地的改变或风味的增强。
常规淀粉乳化剂制备的乳状液因其乳化剂被α-淀粉酶消化而破坏乳状液的稳定性；而常规蛋白类乳化剂制备的乳状液因胃液中蛋白酶的作用，亦不具有消化稳定性。而本发明中，用抗性淀粉乳化剂(RSE)制备的乳液对存在于口腔和小肠的淀粉酶有抗消化作用。当油脂颗粒外部被抗性淀粉乳化包裹时，经过消化系统过程中不会被消化吸收，从而不提供机体能量，也不增加机体的健康负担。因此，用本发明制造的食品/饲料可以具有与低脂或减脂类食品相似的健康效果和健康声称，且质地/风味上与普通食物无差别。
此外，抗性淀粉乳液的稳定性是一个重要的特性，可以抵抗在配制、加工、储存和胃肠道条件(即物理、生化和生理)发生的环境条件变化。因此，抗性淀粉乳化剂是一种完美的食用原料，可以保护乳液系统中的油/脂肪颗粒在人和动物的消化道中不被消化，而通过粪便排出。
本发明提供的用于保护油脂颗粒不被消化的抗性淀粉乳化剂，其基本结构由可抗α-淀粉酶降解且亲水的抗性淀粉连接亲油的疏水基团而成。该结构的抗性淀粉乳化剂，其亲油端能够连接油脂颗粒，而亲水端则位于水相中，油脂颗粒表面包裹大量的抗性淀粉乳化剂分子后，即可使其被抗性淀粉包裹，在消化道中无法被α-淀粉酶降解，避免被消化道吸收。
该类抗性淀粉乳化剂制备时，先由淀粉([C6H10O5]n)改性成抗性淀粉(R-[C6H10O5]n)，然后连接疏水基团而成成为抗性淀粉乳化剂(R-[C6H10O5]n─S)，其结构由具有亲水性质的部分(基团)和具有疏水性质的部分(基团)所组成，具有油水双亲特性。具体制备流程如下：
式中：R代表抗性，C6H10O5为六环葡萄糖单元，n为单元个数，S代表疏水基团。
在该乳化剂结构中，亲水的部分为改性的抗性淀粉成分(R-[C6H10O5]n)，其具有抗拒alpha-淀粉酶(α-淀粉酶)消化降解的性能。亲水的抗性淀粉主要以直链淀粉为主，可以是纯直链淀粉，或者是直链淀粉与支链淀粉的混合物。直链指由多个(n)D-六环葡萄糖(C6H10O6)经α-1,4-糖苷键组成的碳水化合物链([C6H10O5]n)，支链淀粉是以24～30个葡萄糖残基以α-1,4-糖苷键首尾相连而成，在支链处为α-1,6-糖苷键。但常见的淀粉中一般很难有纯的直链淀粉，因此抗性淀粉优选采用直链淀粉含量较高的高直链淀粉。本发明采用的高直链淀粉中，以质量百分数计，直链淀粉成分含量应当在30％～70％之间，其余的支链淀粉成分含量在20％～55％之间。直链淀粉含量越高，其抗α-淀粉酶降解能力越高。
普通的淀粉中，直链淀粉含量较低，因此需要对其进行改性，将支链淀粉转化为直链淀粉。由于本发明中的抗性淀粉最终用于作为食品中的添加剂，因此优选采用天然植物源淀粉改性而成，植物源淀粉可以选自玉米淀粉、小麦淀粉、香蕉淀粉、燕麦淀粉、西米淀粉、大麦淀粉、苋菜淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉、豌豆淀粉、木薯淀粉、藜麦淀粉、莲子淀粉、美人蕉淀粉、箭竹淀粉、高粱淀粉等高淀粉含量的植物。而且，优选为玉米淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉、高粱淀粉，其直链淀粉含量较高。当然，原材料也可来自转基因植物。抗性淀粉可以用其中一种淀粉原料制成，也可以用两种及两种以上的原料组合而成。
植物源淀粉的改性方式可以是多样的，只要能够得到抗性淀粉即可，例如热液处理法、脱支降解法、超声波法、微波辐射法、蒸汽加热法等。本发明优选采用脱支酶降解法进行改性。因为各类不同来源的淀粉具有相同的基本结构，都由D-六环葡萄糖(C6H10O6)经α-1,4-糖苷键组成的碳水化合物链([C6H10O5]n)和由一个或多个经α-1,4糖苷键形成的支链碳水化合物链。所不同的是链的长度(即葡萄糖个数，n，的不同)和支链的长度和个数的不同(当然分子量大小亦不同)，但是都适用于上述的支链酶降解方法，从而成为具有抗拒α-淀粉酶降解的性能，经与疏水基团连接，即可成为具有油水两亲特性并抗拒α-淀粉酶降解的乳化剂。脱支酶可以采用普鲁兰酶、异淀粉酶或者其他脱支酶中的一种或多种。
在该乳化剂结构中，疏水的部分为疏水基团(-S)，以辛烯基琥珀酸酐(或称辛烯基丁二酸酐)(Octenyl Succinic Anhydride，OSA)，十二烯基琥珀酸酐(或称十二烯基丁二酸酐)(Dodecenyl Succinic Anhydride,DDSA)，或十二酰氯(或称月桂酰氯)(LauroylChloride)连接为最佳，具有亲油的特性。他们的分子结构式如下：
上述几种疏水基团中，以辛烯基琥珀酸酐(OSA)的连接为最佳选择。
为了保证抗性淀粉对油脂颗粒的包裹满足要求，上述抗性淀粉上的疏水基团连接程度不能过低。以抗性淀粉中疏水基团的取代度(Degree of substitution,DS)计算，DS应在0.005-0.02之间，最佳DS在0.01-0.02之间。抗性淀粉中疏水基团的取代度定义为每单元葡萄糖中被疏水基团取代的羟基(-OH)数目，由于每个葡萄糖单元上只有3个羟基能被取代，所以取代度DS最大为3。
在本发明的部分实施例中，给出了上述抗性淀粉乳化剂的一种制备方法，其特包括如下步骤：
S1：将抗性淀粉与水混合形成淀粉浆；
S2：将辛烯基琥珀酸酐逐渐加入淀粉浆中混合，保持混合体系处于碱性pH下进行酯化反应，使辛烯基琥珀酸酐取代抗性淀粉中葡萄糖上的羟基；
S3：反应完毕后，提取混合体系中的固体反应产物，得到抗性淀粉乳化剂。
在上述步骤S1中，抗性淀粉可以采用市售产品，也可以自行制备。以支链酶降解法为例，其制备过程如下：
a)将淀粉和缓冲液制成悬浮液，悬浮液pH范围为5～6.5，固相含量为25％～35％；
b)将悬浮液在80～90℃温度下糊化处理50～60min，然后冷却至50～55℃，得到糊化淀粉；
c)向糊化淀粉中添加足量的脱支酶，获得脱支链的抗性淀粉；
d)将脱支链的抗性淀粉洗涤并干燥后，获得抗性淀粉成品。
在上述步骤a)中，淀粉优选采用蜡质玉米，缓冲液优选采用乙酸钠溶液。
在上述步骤c)中，脱支酶优选采用普鲁兰酶、异淀粉酶中的至少一种，优选为普鲁兰酶，添加量为80～100NPUN/g。
在上述步骤c)中，优选当脱支酶失活后，再将脱支链的抗性淀粉在4～25℃的温度范围内放置1～2天。
在上述步骤d)中，抗性淀粉可以分别利用乙醇和水进行洗涤，洗涤后的湿淀粉在40～45℃下干燥，再通过粉碎和筛分，制成抗性淀粉成品。
在上述步骤S2中，辛烯基琥珀酸酐的添加量为淀粉浆中干基质量的0.5％～3％，优选为2％～3％，添加时间优选控制在2h内。
在上述步骤S2中，酯化反应过程中通过加碱保持混合体系的pH值维持在7.5～9.0，优选通过pH-stat法调节pH。
在上述步骤S2中，混合体系酯化反应的时长为7.0～8.5h。
在上述步骤S3中，对反应完毕的混合体系进行洗涤，获得稠浆，再将稠浆晾干，干燥固体进行粉碎和过筛后，得到所述抗性淀粉乳化剂。
在上述步骤S3中，对反应完毕的混合体系分别利用乙醇和水进行洗涤，获得稠浆；通过烘箱或其他脱水技术将稠浆进行干燥，干燥产物粉碎后在100～1000μm的粒度范围内进行筛分，筛分粒度优选为200～300μm。
上述抗性淀粉乳化剂有很好的表面活性，可制成相应的乳化剂水溶液，用于分散油脂相，进而形成抗性淀粉乳状液。因此，在本发明的部分实施例中，可以利用前述的抗性淀粉乳化剂制备一种用于保护油脂颗粒不被消化的抗性淀粉乳状液，它是油脂相、水相和抗性淀粉乳化剂混合后匀质形成的水包油型乳状液。油脂相是分散相，以颗粒形式分散于水相中，而抗性淀粉乳化剂的疏水基团伸入油脂相的油脂颗粒中，使油脂颗粒外部被抗性淀粉乳化剂包裹。需注意的是，此处的油脂相可以是液态油滴，也可以是固态的脂肪颗粒。
在此类乳状液中，抗性淀粉乳化剂的添加量需要根据需要进行调整，可根据油脂相的特点通过试验确定最佳添加量。一般而言，以水相为基准，抗性淀粉乳化剂的添加量为0.2～5％(w/w)，优选添加量为0.5～2％(w/w)。
这种抗性淀粉乳状液可采用多种均质方法制备，优选方案是：用高速均质机制备，剪切力范围为6000～10000rpm，优选范围是7500～8500rpm。粗乳经微流化或高压均质器进一步处理，压力范围为150～500bar，进行2～6个循环，优选范围是200～250bar并进行3～5个循环。该乳液液滴大小的范围为0.135～1.745μm,优选范围为0.25～1.1μm，最优选范围为0.35～1.25μm。
本发明的这种抗性淀粉乳液稳定性达三个月以上，抗性淀粉乳液在不同环境下的长时间储存过程中均未出现出任何诸如絮凝、聚结、乳化、相分离、沉淀和脱油等的不稳定现象。通过体外模拟人体消化系统验证抗性淀粉乳液抗消化作用，结果表明抗性淀粉乳液中的油/脂肪滴在口腔、胃部以及小肠内经α-淀粉酶水解均能保持稳定。进一步经动物体内消化研究证实，结果表明，从胃、小肠(十二指肠、空肠和回肠)和大肠采集的乳液样品均存在稳定的油/脂肪颗粒，此外从动物粪便中也能观察到油/脂肪颗粒的存在。因此，该抗性淀粉乳液中的油/脂肪颗粒能够在消化道中保持稳定，直至排出体外。
在本发明的部分实施例中，可以进一步提供一种用于减少油脂在消化道中被消化吸收的食品(包括饮料)加工方法，其做法是：将全部或部分待添加至食品中的油脂，制成前述的抗性淀粉乳状液。然后用抗性淀粉乳状液替代全部或部分油脂原料进行食品加工。此处，食品中的油脂可以全部用抗性淀粉乳状液代替，也可以仅部分用抗性淀粉乳状液代替，根据实际需要进行调整。
同样的，在本发明的部分实施例中，可以进一步提供一种用于减少油脂在消化道中被消化吸收的动物饲料加工方法，其做法是：将全部或部分待添加至动物饲料中的油脂，制成前述的抗性淀粉乳状液。然后用抗性淀粉乳状液替代全部或部分油脂原料进行动物饲料加工。此处，动物饲料中的油脂也可以全部用抗性淀粉乳状液代替，也可以仅部分用抗性淀粉乳状液代替，根据实际需要进行调整。
用上述方法加工得到的食品(包括饮料)和动物饲料，其中的油脂颗粒能在人或动物的消化道中保持稳定，不被消化，从而达到减少脂肪的体内消化和吸收。另外，用该类抗性淀粉乳化剂制作的乳状液亦可作为制作液体、半固体(软固体)、或固体食品或动物饲料的全部或部分中间原料。
下面为了更好地展示本发明的技术效果，给出了本发明的若干实施例。
实施例1：抗性淀粉乳化剂的制备
将玉米淀粉(10％，w/w)悬浮于pH为5.2的醋酸钠缓冲液(90％，w/w)中，在90℃沸水浴中搅拌60min，进行糊化。将玉米淀粉糊化温度调至56±2℃，加入不同浓度的(20、50、80NPUN/g)的普鲁兰酶进行水解。在糊化和酶促过程中，用磁珠轻轻搅拌浆液以产生均匀的圆周运动。随后，将浆液放入65rpm水浴振荡器(带盖)中孵育24小时，孵育温度为56±2℃。孵育期结束后，通过将淀粉浆液在100℃下加热30min停止酶反应，并冷却至室温(25±1℃)，然后在冷藏条件下储存过夜。用250mL、95％乙醇溶液沉淀淀粉浆，并在15℃下以1600g离心12min收集沉淀。用去离子水在25℃下以1600g离心12min洗涤沉淀3次。洗涤后的样品在45℃的烘箱中干燥24小时，然后使用筛网机筛分5min，筛孔尺寸为250μm，得到抗性淀粉。
将抗性淀粉与去离子水以质量比＝35:65混合，得到淀粉浆。用10mL的针筒缓慢添加将过量的3wt.％的辛烯基琥珀酸酐(OSA)缓慢加入淀粉浆中混合均匀，OSA的添加时间总计1.5小时，OSA的添加质量比例为OSA：抗性淀粉乳化剂＝0.0857:1。且在OSA添加过程中，基于pH-stat法用氢氧化钠溶液调节pH值保持在8.5。最后，对添加了OSA的淀粉浆进行洗涤，去除多余的OSA，获得稠浆；再将稠浆晾干，研磨，过筛，得到抗性淀粉乳化剂。
将不同浓度(20、50、80NPUN/g)的普鲁兰酶制备所得抗性淀粉乳化剂制成乳液，乳液的粒径分布及其贮存稳定性结果如表1所示，结果可得80NPUN的乳液经过60天，乳液粒径分布(d43)仍保持稳定，而20和50NPUN的乳液d43发生显著变化(由0.37增加至0.78)，说明80NPUN制备所得的抗性淀粉乳化剂较稳定。此外，本发明制备所得抗性淀粉乳化剂，经傅里叶变换红外光谱分析，均在该抗性淀粉乳化剂中检测到OSA功能基团，证实了抗性淀粉乳化剂的成功制备。以80NPUN制备所得的抗性淀粉乳化剂为例，其傅里叶变换红外光谱图如图1所示。由图a)和b)对比可得，1725cm-1处是一个酯基的羰基C＝O伸缩振动，1574cm-1处的吸收峰被认为是羧基振动的不对称延伸，因此证实了OSA功能基团的存在，即抗性淀粉乳化剂的形成。
表1不同浓度的普鲁兰酶制备所得抗性淀粉乳液的粒径分布
下面将实施例1中制备所得的抗性淀粉乳化剂，应用于其余的实施例中，以展示其技术效果。在后续的实施例中，如无特别说明，其抗性淀粉乳化剂均采用实施例1中采用80NPUN普鲁兰酶制备所得的抗性淀粉乳化剂。
实施例2：抗性淀粉乳状液制备及稳定性研究
将抗性淀粉乳化剂分散于水溶液中(抗淀粉乳化剂浓度为0.5％，w/w)，在80℃水浴中加热60min，并使用磁珠继续搅拌或以3500rpm均匀化60分钟，得到抗性淀粉乳化剂溶液。将抗性淀粉乳化剂溶液在冷藏条件下(4±0.1℃)储存一夜，以便完全水合，形成乳化剂溶液。再以向日葵油(10％，w/w)为分散相，加入乳化剂溶液，制备水包油乳液。用高速匀浆机以6500rpm将这两种相混合5min，得到粗乳液。所得的粗乳液用微流控技术进一步均质化，本实施例中粗乳液在选择在3个循环、200bar的微流控操作条件下均匀化后，制备得到了抗性淀粉乳状液。随后将抗淀粉乳状液样品保存在冷藏条件下，以研究其物理稳定性。用激光衍射粒度仪测定制备完成时的乳化液滴粒径(d32)和(d43)分别为0.110μm和0.371μm。
实施例3：抗性淀粉乳状液制备及稳定性研究
将抗淀粉乳化剂分散于水溶液中(抗淀粉乳化剂浓度为1％，w/w)，以3500rpm的速度匀浆60min，得到抗性淀粉乳化剂溶液。将抗性淀粉乳化剂溶液在冰箱(4±0.1℃)中保存过夜，达到完全水合化，形成抗性淀粉乳化剂溶液。将葵花籽油(10％，w/w)作为分散相添加到乳化剂溶液中，制备了水包油乳液。将两相以8500rpm在高速均质器中混合5min，得到粗乳液。所得粗乳液经微流化器进一步均匀化，本实施例中粗乳液在5个循环、200bar的条件下用微流化器均匀化后，制备得到了抗淀粉乳状液。随后将抗淀粉乳状液样品冷藏保存，研究其物理稳定性。用激光衍射粒度仪测定制备完成时的乳状液滴粒径(d32)和(d43)分别为0.114μm和0.376μm。
实施例4：抗性淀粉乳状液制备及稳定性研究
将抗淀粉乳化剂分散于水溶液中(抗淀粉乳化剂浓度为3％，w/w)，以5500rpm均质60min，得到抗性淀粉乳化剂溶液。将抗性淀粉乳化剂溶液冷藏过夜(4±0.1℃)至完全水合化，形成抗性淀粉乳化剂溶液。将葵花籽油(30％，w/w)作为分散相添加到乳化剂溶液中，制备水包油乳液。这两相用高速均质器在15000rpm下混合5min，得到粗乳液。所得粗乳液经微流化器进一步均匀化，在本实施例中粗乳液在450bar、5个循环的条件下，用微流化器均匀化后，制备得到了抗淀粉乳状液。随后将样品冷藏保存，研究其物理稳定性。用激光衍射粒度仪测定制备完成时的乳状液滴粒径(d32)和(d43)分别为0.125μm和0.390μm。
实施例5：抗性淀粉乳状液贮藏稳定性研究
上述实施例2～4制备得到的乳状液均具有较好的稳定性。下面以实施例4所得的抗性淀粉乳状液为例，进行贮藏稳定性研究。将该乳状液在冷藏条件下储存，于不同时间间隔(1、10、30、60和90天)测量平均液滴尺寸(d32)和(d43)，表2为抗性淀粉乳状液的贮存稳定性结果。由表1可得，不同时间测得的抗性淀粉乳状液平均液滴尺寸(d32)和(d43)之间均无显著性差异，说明按照实施例4所述方法制得的抗性淀粉乳状液，经过90天的贮藏，其稳定性较好。
表2抗性淀粉乳液的贮存稳定性
实施例6：抗性淀粉乳状液及对照组乳状液的制备
本实施例中，以三种不同的乳化剂制备乳状液，以展示其效果上的差异。
第一组：将抗性淀粉乳化剂室温下分散于水溶液中(抗淀粉乳化剂浓度为1％，w/w)，并使用磁珠连续搅拌60分钟，使用高速均质机在室温(26±1℃)下以3600rpm搅拌1小时，形成连续相。然后在冷藏条件下(4±0.1℃)保存过夜，使其完全水合，得到抗性淀粉乳化剂溶液。
第二组：将非抗性淀粉乳化剂室温下分散于水溶液中(非抗淀粉乳化剂浓度为1％，w/w)，并使用磁珠连续搅拌60分钟，使用高速均质机在室温(26±1℃)下以3600rpm搅拌1小时，形成连续相。然后在冷藏条件下(4±0.1℃)保存过夜，使其完全水合，得到非抗性淀粉乳化剂溶液。
第三组：将乳清蛋白分离物通过高速均质器以5000rpm的转速在室温下与水相混合5min，得到乳清分离蛋白乳化剂溶液(乳清蛋白分离物浓度为1％，w/w)。
将葵花籽油(10％，w/w)作为分散相室温下分别添加到上述三组乳化剂溶液中，制备三种不同的水包油乳液。每种乳液均用高速均质器以8500rpm的速度混合5分钟，得到粗乳液，所得粗乳状液经微流化器进一步均质化。本实施例中，在200bar(5次循环)的条件下，选择微流化器对抗性淀粉粗乳液进行均质化操作，制备抗性淀粉乳状液。而非抗性淀粉粗乳液和乳清蛋白粗乳液的微流化制备条件分别为500bar(5次循环)和450bar(5次循环)，以实现不同乳状液的粒径分布一致。最终制备得到的抗性淀粉乳状液、非抗性淀粉乳状液和乳清蛋白乳状液，分别用激光衍射粒度仪测定乳液的液滴粒径(d32)和(d43)，其结果见表3。
表3新制备的不同乳液的液滴粒径
实施例7：体外消化模拟实验
对实施例6制备得到的抗性淀粉乳状液、非抗性淀粉乳状液和乳清蛋白乳状液进行体外消化模拟实验，以研究乳状液的消化行为。乳状液经过口腔、胃和小肠三个消化阶段。用显微镜和粒度分析仪对乳液的形态和平均粒径(d32和d43)进行分析。表4、图2为抗性淀粉乳状液、非抗性淀粉乳状液、和乳清蛋白乳状液的体外消化实验结果。
从结果中可以看出，非抗性淀粉乳液入口腔后，即失去了稳定性，油珠颗粒聚合明显，这个现象持续在胃和小肠出现。乳清蛋白乳液在口腔中表现稳定，但是在胃腔中出现明显的絮凝和聚合，在小肠中油珠颗粒的聚合变得更为突出。相比之下，抗性淀粉乳液初入口腔后，其平均颗粒大小稍有增加，而入胃腔和小肠后，其平均颗粒大小基本保持不变，微镜下可观察到稳定的油脂颗粒。由此表明表明抗性淀粉能够有效保护油脂，从而避免消化吸收。
表4乳液经过口腔、胃和小肠的平均粒径分析
实施例8：动物体内消化实验
本实施例中，通过小鼠体内消化实验研究了实施例6制备的抗性淀粉乳状液体内消化稳定性。抗性淀粉乳状液采用灌胃的方式注入小鼠胃内，进行体内消化研究，并从胃和小肠(即十二指肠、空肠和回肠)和大肠采集样本。以非抗性淀粉乳状液和油水混合液为对照组，用显微镜观察消化后样品的形态。图3、4、5分别为抗性淀粉乳状液、非抗性淀粉乳状液和油水混合液的消化行为稳定性结果。
从结果中可以看到，抗性淀粉乳状液中的油珠颗粒在消化道的不同阶段均能够稳定存在。而非抗性淀粉乳状液中油珠颗粒在胃中已出现聚合现象，在空肠中聚合最为显著，以至类似于油相分离。但是在回肠和大肠中，可能是因为油脂的消化，难以观察到油相。对比的油水混合物实验，在胃腔中可明显观察到大油珠颗粒，在十二指肠可观察到油脂颗粒的存在，但是在空肠和回肠中已经鲜少有油珠颗粒的存在，大肠中基本观察不到油珠颗粒，表明油脂的完全消化。由此表明，抗性淀粉乳状液在小鼠消化道内保持油脂稳定。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。例如，前述的抗性淀粉是利用玉米淀粉制备的，而疏水基团为OSA，但这仅仅是一种实施例的形式，理论上任意的由可抗α-淀粉酶降解且亲水的抗性淀粉连接亲油的疏水基团而成的乳化剂均可实现类似的功能。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此本发明的保护范围以权利要求书为准，凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
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