一种复合酶及抗性糊精的制备方法技术

本发明专利技术公开一种复合酶以及配合同步挤压制备抗性糊精的方法，属于淀粉精深加工技术领域。本发明专利技术基于不同的糖苷键作用位点以选定复配淀粉酶的比例，将复合酶与淀粉进行高剪切共挤压加工，通过挤压腔内的热机械多物理场耦合(μm级非定向剪切)并协同酶解定点解聚作用(nm级专一性剪切)，可精细调控淀粉直链和支链的断裂顺序及程度，以形成差异性链长分布。该方法将内置双螺杆腔体作为高效酶解淀粉的反应器，在增大其轴向扩散速率、滞留时间和作用面积的条件下降低酶液用量，形成了高结晶度的抗性糊精(M

【技术实现步骤摘要】
一种复合酶及抗性糊精的制备方法
本专利技术涉及制备具有高抗性(抗消化)结构的多糖类产品，尤其是涉及一种复合酶及一种在高剪切及热能、机械能输入的挤压环境下，通过多物理场耦合及协同定向酶解作用调控淀粉链的有序降解程度，从而高效形成抗性糊精的加工方法。
技术介绍
抗性糊精(Resistantdextrin，RD)是淀粉糊化解链或发生糖基化转移后结构重组的一种小分子水溶性膳食纤维，其分子中含有α-1,2糖苷键、α-1,3糖苷键、缩葡聚糖和β-1,6葡萄糖苷等结构，具有预防结肠癌、降低胆固醇水平、调节血糖代谢、促进Ca2+、Fe3+矿物质吸收等功能。然而，由于酶抗性一般来源于高度致密结晶的片层排布结构，导致其改性产物常具有高分子量、高硬度、低适口性等局限性，限制了其市场应用。因此，根据微结构调控策略制备食用安全的低分子量RD及其衍生功能食品的意义重大。目前RD的制备方法主要有物理法、化学法和生物酶法等。然而，化学法易使淀粉结构受化学试剂诱导呈现非均态，且所得产物的化学试剂残留及生产污水排放等仍是问题。因此，物理和生物酶手段在制备变性淀粉中的优势尤为突显。然而，生物酶虽然对人体健康安全可靠，但往往需要高酶量或较长的酶解时间以提高改性产物的产率，导致制备成本昂贵、效率低下，故在实际生产中的局限性明显。挤压作为一种常用的淀粉基物料加工方式，是集运输、混合、加热、剪切和成型等单元为一体的连续式物理加工技术。挤压腔作为酶反应器，可提供高效、短时的酶反应微混合环境。近年来，酶促挤压已被尝试应用于黄酒、白酒、淀粉糖等产品的生产工艺中。然而在实际应用中，上述联合手段的酶解预处理时间仍然较长，复合酶的精准搭配未及考虑，难以合理地协同其多物理场耦合的高效加工环境，因此生物酶-挤压加工仍需在现有基础上进一步开创新思路，以期得到链长分布(Chainlengthofdistributions,CLDs)、分支度或分子量可控的RD。
技术实现思路
本专利技术提供了一种复合酶，该复合酶的作用位点包括α-1,4糖苷键或β-1,4糖苷键、α-1,6糖苷键，通过对其复配比例的调控，达到对淀粉链的定向解链目的，从而形成具有低聚合度(Degreeofpolymerization,DP)CLDs的回生基质。本专利技术另外提供了一种采用上述复合酶高效制备低分子量RD的方法，利用梯度升温的温区分布，按照“支链解旋、直链分级”的限制性糊化酶解顺序，在复合酶的诱导下形成回生的CLDs基础，进而重结晶得到具备目标结构的RD。作为本专利技术的一方面，本专利技术提供一种复合酶，包括A类淀粉酶和B类淀粉酶，其配制方法如下：将A类淀粉酶和B类淀粉酶于醋酸盐缓冲液(pH5.2)中混合配制，并于50℃水浴条件下预活化30min备用。A类淀粉酶的总酶活与B类淀粉酶的总酶活的比例为1:1.5～6。进一步地，A类淀粉酶选自α-淀粉酶、β-淀粉酶中的一种或多种按照任意配比组成。进一步地，B类淀粉酶为普鲁兰酶、异淀粉酶中的一种或多种。作为本专利技术的另一方面，本专利技术提供的复合酶在制备RD中应用。作为本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种RD的制备方法，该方法为：将复合酶与淀粉混合，待挤压设备加载的各设定温区稳定后，在腔体中引入混合物料。经螺杆剪切共挤压处理后冷却回生，形成高结晶度的低分子量RD。且所述螺杆剪切共挤压处理采用梯度升温的温度场，即至少包含前段的低温螺杆剪切共挤压处理和后段的高温螺杆剪切共挤压处理；前段的处理温度在70℃及其以下，后段的处理温度高于前段，且至少在60℃及其以上。挤压时，低温场促使B类淀粉酶首先发挥α-1,6糖苷键位点的水解作用，以致淀粉结晶簇外部的支链双螺旋解链。经过低温区对A类淀粉酶的再次预活化，配合螺杆捏合区和反向阻滞区的轴向混合输送，该酶可在高温区有效水解α-1,4糖苷键或β-1,4糖苷键，在增大酶与淀粉颗粒接触面积的情况下，直链更易降解。挤压机腔内实质是酶的“高底物”环境，在底物包酶“中心向周围辐射”的酶解形式下，酶中心与底物的反应配位与替换速率加快，从而极大提高了酶的作用效率。此外，挤压多是非分子水平的结构改性手段，对于分子水平的酶，其活性降低多是由于极端高温高压条件的施加，然而本专利技术采用的梯度升温程序促使挤压机腔内部压力低于0.8Mpa，可使淀粉酶在短期内充分发挥酶活力，以便挤压物料进入模头区进行糊化。进一步地，A类淀粉酶的酶活为5～20U/g、B类淀粉酶的酶活为7.5～120U/g，上述酶活以物料干基(g)计。进一步地，螺杆剪切共挤压处理包含五段温区挤压，温度依次为20～50℃(I区)、40～70℃(Ⅱ区)、60～90℃(Ⅲ区)、80～110℃(Ⅳ区)，100～130℃(模头区)，五段温区的温度依次提高；螺杆转速为150～400r/min。进一步地，挤压物料为玉米淀粉、高直链玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、大米淀粉中的一种或多种。作为优选的方案，所述挤压前，调节复合酶与淀粉的混合物料的水分含量为20～40wt％。作为优选的方案，所述冷却回生为：将经螺杆剪切共挤压处理后得到的结构重组淀粉样置于0～10℃条件下，待冷却重结晶2～8天。专利技术的有益技术效果如下：1.本专利技术与传统酶法挤压加工工艺相比，合理利用了螺杆挤压(μm级非定向剪切)与酶(nm级专一性剪切)的同步作用对淀粉有序(单/双螺旋)、无序(无定形区)和分子结构的降解顺序和程度进行调控，进而形成了差异性CLDs，并在此基础上结晶形成以不同DP链为主导的抗性螺旋结构，包括支链双螺旋、直链单螺旋和直链-支链杂螺旋等。2.本专利技术采用的CLDs调控策略使得复合酶法挤压成为一种高效的淀粉微结构域降解及重组手段，这一方面缩短了酶液预处理时间，合并简化了酶法辅助挤压的诸多工艺，另一方面也可建立起淀粉CLDs与其抗性精细结构的关系，用于指导生产实践。附图说明图1为本专利技术制备的RD的工艺流程图；图2为本专利技术实施例和对比例制备的RD的X-射线衍射(XRD)图谱，用于说明本专利技术制备的RD的晶型变化。具体实施方式以下通过实施例来进一步阐释本专利技术，下列实施例用于说明目的而非用于限制本专利技术范围。实施例1一种RD的同步挤压及限制性酶解的制备方法，步骤如下：(1)混合酶液预活化：根据预调混合物料的水分含量和淀粉干基质量，配制A类淀粉酶(耐高温α-淀粉酶)的酶液浓度为：5U/g；配制B类淀粉酶(普鲁兰酶)的酶液浓度为：30U/g。将酶液混合后，即复配成耐高温α-淀粉酶:普鲁兰酶＝1:6的混合酶液。在挤压前，将其置于50℃水浴条件下预活化30min；(2)控温高剪切挤压：调节普通玉米淀粉水分含量至40wt％，挤压时同步添加经步骤(1)复配好的混合酶液。双螺杆挤压机筒的系统参数为：温区分布依次为40℃、60℃、80℃、100℃、120℃(模头区)；螺杆转速为250r/min，一步挤出淀粉样；(3)回生控制：挤出淀粉样置于0℃条件下待冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合酶，其特征在于，包括A类淀粉酶和B类淀粉酶，所述A类淀粉酶的作用位点为α-1,4糖苷键或β-1,4糖苷键，所述B类淀粉酶的作用位点为α-1,6糖苷键；A类淀粉酶的总酶活与B类淀粉酶的总酶活的比例为1:1.5～6。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合酶，其特征在于，包括A类淀粉酶和B类淀粉酶，所述A类淀粉酶的作用位点为α-1,4糖苷键或β-1,4糖苷键，所述B类淀粉酶的作用位点为α-1,6糖苷键；A类淀粉酶的总酶活与B类淀粉酶的总酶活的比例为1:1.5～6。


2.根据权利要求1所述的复合酶，其特征在于，所述A类淀粉酶选自α-淀粉酶、β-淀粉酶中的一种或多种按照任意配比组成。


3.根据权利要求1所述的复合酶，其特征在于，所述B类淀粉酶为普鲁兰酶、异淀粉酶中的一种或多种。


4.一种权利要求1所述的复合酶在制备抗性糊精中应用。


5.一种抗性糊精的制备方法，其特征在于：将权利要求1所述的复合酶与淀粉的混合物料经螺杆剪切共挤压处理，冷却回生后形成高结晶度的低分子量抗性糊精。所述混合物料中，A类淀粉酶的酶活为5～20U/g、B类淀粉酶的酶...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐恩波，刘东红，唐君钰，周建伟，陈健乐，田金虎，程焕，叶兴乾，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33