【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及淀粉改性，特别是涉及一种适用于温和条件下合成rs5型抗性淀粉的淀粉结构改性方法。
技术介绍
1、抗性淀粉(rs)又称抗消化淀粉，是一种不易被淀粉酶酶解而难以被人体消化吸收的淀粉。富含抗性淀粉的食物具有多种生理功能，包括降低血糖、增加矿物质吸收、减少脂肪累积和预防结肠癌的作用。根据淀粉抗消化性的来源把抗性淀粉分为5种类型：rs1(物理包埋淀粉)、rs2(生淀粉颗粒)、rs3(老化淀粉)、rs4(化学改性淀粉)和rs5(淀粉-脂质复合物)。
2、rs5型抗性淀粉也称淀粉-脂质复合物，是一种重要的淀粉衍生物，rs5形成的过程中，脂肪酸等脂质分子的脂肪链可以通过氢键、疏水相互作用、范德华力等稳定在直链淀粉螺旋疏水空腔的内部，而脂质分子的亲水基团由于空间位阻和静电斥力则暴露在螺旋空腔的外部，从而形成稳定的淀粉-脂质复合体(rs5)，展现出优异的抗消化特性，在食品加工、医药等行业具有较大的应用潜力。
3、由于rs5型抗性淀粉具有广阔的应用前景，人工合成rs5已成为当下的研究热点。但目前合成rs5普遍需要在高温高压等一系列高能条件下进行，并且在合成过程中普遍需要使用较多化学试剂，这是因为天然淀粉的结构无法与脂肪酸高效地复合，需要外部提供能量作为反应的驱动力。但其存在的问题是合成方法条件苛刻且耗时长、成本高，无法进行工业化的批量生产。因此，亟待开发更加节能且绿色高效的合成rs5型抗性淀粉的新工艺。
4、如在常温常压等温和条件下合成rs5型抗性淀粉，但由于温和条件下常规淀粉与脂质分子复合驱动力不足
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种适用于温和条件下合成rs5型抗性淀粉的淀粉结构改性方法，制得的改性淀粉能够在温和条件下合成rs5型抗性淀粉，解决了现有技术中使用常规淀粉在温和条件下无法合成rs5型抗性淀粉的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种适用于温和条件下合成rs5型抗性淀粉的淀粉结构的改性方法，改性的步骤顺序包括淀粉糊化、结构修饰、化学改性三个步骤的所有排列组合，具体包括淀粉糊化-结构修饰-化学改性、淀粉糊化-化学改性-结构修饰、化学改性-淀粉糊化-结构修饰、结构修饰-淀粉糊化-化学改性中的一种；
3、其中，淀粉糊化为将淀粉原料进行糊化，打开淀粉的双螺旋结构，得到淀粉糊化液；
4、结构修饰为将淀粉糊化液进行结构改性，得到含有单螺旋直链的结构改造后的淀粉，结构改性为物理改性或使用酶改性辅助物理改性；
5、化学改性为将结构改造后的淀粉进行化学改性，得到最终的改性淀粉，化学改性包括酯化改性、交联改性、醚化改性中的一种或多种改性方式的多种顺序偶联处理。
6、优选的，淀粉原料为根茎类淀粉、禾谷类淀粉、豆类淀粉中的一种或多种。
7、更优选的，根茎类淀粉为马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、山药淀粉中的一种或多种。
8、更优选的，禾谷类淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、荞麦淀粉、大米淀粉、糯米淀粉中的一种或多种。
9、更优选的，豆类淀粉为豌豆淀粉、绿豆淀粉、红豆淀粉中的一种或多种
10、优选的，淀粉糊化具体的为将淀粉原料与糊化溶剂按质量比1:5-1:10比例调制成淀粉糊化液，在80-100℃条件下糊化15min-3h，使其充分凝胶化。本专利技术将糊化条件控制在上述范围，使淀粉结构可充分打开，原本紧密结合的天然淀粉结构打开形成松散的无定形态，为后续的改性提供了充分的作用位点。
11、优选的，糊化溶剂包括蒸馏水、去离子水、10％-99％乙醇溶液、乙酸-醋酸钠缓冲液、二甲基亚砜、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种或多种。
12、优选的，物理改性为向淀粉糊化液中加入无水乙醇进行醇沉处理，离心分离后得到沉淀，将沉淀干燥研磨后再于乙醇水溶液中加热进行退火处理，再次离心干燥并研磨得到经过结构改造后的淀粉。本专利技术通过使用无水乙醇进行醇沉处理，在醇洗过程中直链淀粉与乙醇结合产生v型复合物，并在后续干燥的过程中乙醇挥发，留下了v型的单螺旋空腔，从而改变了淀粉的结构，同时再与醇溶液进行复热退火处理可以进一步增加v型复合物的产量，并巩固其结构，增加对脂肪酸的结合能力。
13、优选的，醇沉处理中无水乙醇与淀粉糊化液的体积比为1:1-5:1，退火处理中乙醇水溶液浓度为10-90％，退火处理的温度为20-80℃，退火处理的时间为5-20min。
14、优选的，酶改性为向淀粉糊化液中加入酶液，于适宜温度下酶解一定时间，酶液包括普鲁兰酶、葡萄糖苷酶、淀粉酶、胰淀粉酶的一种或多种混合溶液。本专利技术通过不同作用的酶对淀粉进行剪切，增加其直链淀粉含量、调节淀粉链长等，使获得的改性淀粉具有更利于脂肪酸进入的长度适中的淀粉链空腔，以此来进一步完善淀粉对脂肪酸的结合能力。同时酶改性绿色安全，非常适于食品加工中的生产应用。
15、优选的，酯化改性以柠檬酸为改性剂，将柠檬酸与结构改造后的淀粉按干基质量比10-50％混合，在ph为3.0-3.5，温度为90-150℃条件下酯化1-3h。本专利技术通过将酯化改性条件控制在上述范围，能够制得酯基取代度更高的改性淀粉，使其淀粉链间的结构更加稳固，进一步提高抗消化能力及加工稳定性。
16、优选的，交联改性以三偏磷酸钠为交联剂，添加量为淀粉干基质量的0.5-1.5％，反应ph为10-11.5，温度35-60℃交联2-6h。本专利技术通过将交联改性的条件控制在上述范围，能够制得交联程度更高的改性淀粉，具有更加稳定的构象，进一步提高抗消化能力及加工稳定性。
17、优选的，醚化改性以环氧丙烷为改性剂，将结构改造后的淀粉与一定浓度的无水乙醇配置成35-40％淀粉乳，调节ph为10.5-11.5，再加入结构改造后的淀粉干基重量20-50％的环氧丙烷，在温度为80-100℃条件下醚化3-20h。本专利技术通过将醚化改性条件控制在上述范围，能够制得取代度更高的改性淀粉，有利于形成更加稳定的构象，进一步提高其抗消化能力及加工稳定性。
18、优选的，改性淀粉的淀粉颗粒度为5-100μm，在水中溶解度为2-50％，抗性淀粉含量为40-85％，外观呈白色至淡黄色的颗粒和粉末。本专利技术改性淀粉的颗粒度、溶解度、和抗性淀粉含量为上述范围，使制得的改性淀粉具有良好的加工特性及稳定性，使其能够适于多种情景的食品加工。同时较高的抗性淀粉含量还有助于人体肠道保健益生，有利于身体健康，具有一定的保健功效。
19、本专利技术的有益效果：
20、(1)本专利技术中经过结构改性的改性淀粉能够在近似人体肠道的温和环境下与脂肪酸结合，克服了一般淀粉合成rs5型抗性淀粉时需要的极端温度及ph本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于温和条件下合成RS5型抗性淀粉的淀粉结构改性方法，其特征在于，改性的步骤顺序包括淀粉糊化、结构修饰、化学改性三个步骤的所有排列组合，具体包括淀粉糊化-结构修饰-化学改性、淀粉糊化-化学改性-结构修饰、化学改性-淀粉糊化-结构修饰、结构修饰-淀粉糊化-化学改性中的一种；
2.根据权利要求1所述的一种适用于温和条件下合成RS5型抗性淀粉的淀粉结构改性方法，其特征在于：淀粉原料为根茎类淀粉、禾谷类淀粉、豆类淀粉中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种适用于温和条件下合成RS5型抗性淀粉的淀粉结构改性方法，其特征在于：淀粉糊化为将淀粉原料与糊化溶剂按质量比1:5-1:10比例调制成淀粉糊化液，在温度为80-100℃条件下糊化15min-3h，使其充分凝胶化。
4.根据权利要求3所述的一种适用于温和条件下合成RS5型抗性淀粉的淀粉结构改性方法，其特征在于：糊化溶剂包括蒸馏水、去离子水、10％-99％乙醇溶液、乙酸-醋酸钠缓冲液、二甲基亚砜、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种适用于温和条
6.根据权利要求5所述的一种适用于温和条件下合成RS5型抗性淀粉的淀粉结构改性方法，其特征在于：醇沉处理中无水乙醇与淀粉糊化液的体积比为1:1-5:1，退火处理中乙醇水溶液浓度为10-90％，退火处理的温度为20-80℃，退火处理的时间为5-20min。
7.根据权利要求5所述的一种适用于温和条件下合成RS5型抗性淀粉的淀粉结构改性方法，其特征在于：酶改性辅助物理改性中的酶改性为向淀粉糊化液中加入酶液进行酶解，酶液包括普鲁兰酶、葡萄糖苷酶、淀粉酶、胰淀粉酶的一种或多种混合溶液。
8.根据权利要求1所述的一种适用于温和条件下合成RS5型抗性淀粉的淀粉结构改性方法，其特征在于：酯化改性以柠檬酸为改性剂，将柠檬酸与结构改造后的淀粉按干基质量比10-50％混合，在pH为3.0-3.5、温度为90-150℃条件下酯化1-3h。
9.根据权利要求1所述的一种适用于温和条件下合成RS5型抗性淀粉的淀粉结构改性方法，其特征在于：交联改性以三偏磷酸钠为交联剂，添加量为淀粉干基质量的0.5-1.5％，反应pH为10-11.5，温度35-60℃交联2-6h；
10.根据权利要求1所述的一种适用于温和条件下合成RS5型抗性淀粉的淀粉结构改性方法，其特征在于：改性淀粉的淀粉颗粒度为5-100μm，在水中溶解度为2-50％，外观呈白色至淡黄色的颗粒和粉末。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于温和条件下合成rs5型抗性淀粉的淀粉结构改性方法，其特征在于，改性的步骤顺序包括淀粉糊化、结构修饰、化学改性三个步骤的所有排列组合，具体包括淀粉糊化-结构修饰-化学改性、淀粉糊化-化学改性-结构修饰、化学改性-淀粉糊化-结构修饰、结构修饰-淀粉糊化-化学改性中的一种；
2.根据权利要求1所述的一种适用于温和条件下合成rs5型抗性淀粉的淀粉结构改性方法，其特征在于：淀粉原料为根茎类淀粉、禾谷类淀粉、豆类淀粉中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种适用于温和条件下合成rs5型抗性淀粉的淀粉结构改性方法，其特征在于：淀粉糊化为将淀粉原料与糊化溶剂按质量比1:5-1:10比例调制成淀粉糊化液，在温度为80-100℃条件下糊化15min-3h，使其充分凝胶化。
4.根据权利要求3所述的一种适用于温和条件下合成rs5型抗性淀粉的淀粉结构改性方法，其特征在于：糊化溶剂包括蒸馏水、去离子水、10％-99％乙醇溶液、乙酸-醋酸钠缓冲液、二甲基亚砜、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种适用于温和条件下合成rs5型抗性淀粉的淀粉结构改性方法，其特征在于：物理改性为向淀粉糊化液中加入无水乙醇进行醇沉处理，离心分离后得到沉淀，将沉淀干燥研磨后再于乙醇水溶液中加热进行退火处理，再次离心干燥并研磨得到经过结构改造后的淀粉...
【专利技术属性】
技术研发人员：郦金龙，王语淇，张倩倩，朱运平，滕超，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：
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