一种抗消化碳水化合物及其加工方法和应用
【专利摘要】本发明一种抗消化碳水化合物及其加工方法和应用，属于健康食品加工技术领域。其以黄原胶和淀粉糖为原料，通过加酸及加热处理，从而获得一种新型的含葡萄糖和甘露糖单元的水溶性膳食纤维。本发明产品的分子量为600?5000 Da，膳食纤维的含量为30%?95%，所制备得到的膳食纤维具有高溶解性、低粘度、天然甜味等特点，可用于食品和饮料中，如糖果、烘焙食品、营养饮料、调味品、乳品等。本发明所得抗消化碳水化合物由黄原胶和淀粉糖浆混合物制备所得，反应条件比其他如抗性糊精和葡聚糖加工条件温和，因此是一种口感更好更天然的产品。
【专利说明】
一种抗消化碳水化合物及其加工方法和应用
技术领域
[0001]本发明涉及一种抗消化碳水化合物及其加工方法和应用，属于健康食品加工技术领域。
【背景技术】
[0002]由于传统的生活习惯及食品加工方式、缺少体育锻炼以及环境污染等多种原因，国民的营养健康状况和疾病病谱都出现了新变化。数量庞大而且发展迅猛的心血管疾病、癌症、肥胖症、糖尿病、高血压等各种富营养病，以及现代社会普遍存在的“亚健康状态”，严重地威胁着人们的生命健康、生活质量和家庭幸福。西方发达国家的食品发展历程表明，这些疾病和不健康状态的成因是生活方式和饮食结构，沿用以往的医学思维和治疗手段即“手术刀加药片”已难以解决。营养均衡的健康食品日益受到重视，营养健康食品的市场需求出现跳跃式增长，特别是碳水化合物类功能食品迅速发展。
[0003]抗消化碳水化合物属于水溶性膳食纤维中的一种，具有低粘度、低能量、低甜度以及良好的酸热稳定性，同时在体内的胃和小肠中不会被消化吸收，只能直接进入大肠发酵利用并产生短链脂肪酸，可促进肠道有益乳酸菌增长、预防结肠癌、控制体重等。目前，国际相关组织推荐的膳食纤维素日摄入量为:美国防癌协会推荐标准为每人30-40g/天，欧洲共同体食品科学委员会推荐标准为每人30g/天。目前，抗消化碳水化合物的制备方法之一是淀粉在强酸高温催化下焦糊精反应、精制得到抗性糊精，该方法的缺点是副产物较多、精制困难、产品苦味大、生产效率低、成本高。
[0004]本发明所产的抗消化碳水化合物水溶性膳食纤维具有抗消化、不增加血糖、增殖双岐杆菌、降血压等生理功能。另外，本产品中含有大量甘露糖及聚甘露糖。甘露糖是目前唯一在临床上应用的糖质营养素，在体内可直接被利用合成糖蛋白，参与免疫调节。
[0005]基于上述原因，本发明对一种抗消化水溶性膳食纤维碳水化合物的加工方法及应用进行了详细研究。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种抗消化碳水化合物及其加工方法和应用，是一种开发具有优良健康价值的新型碳水化合物加工技术。该方法具有工艺简单、操作性强、安全性高、成本相对较低、清洁绿色节能、可工业化生产等特点。所制得的产品具有抗消化、不增加血糖、增殖双岐杆菌、降血压等生理功能。另外，本产品中含有大量甘露糖及聚甘露糖。甘露糖是目前唯一在临床上应用的糖质营养素，在体内可直接被利用合成糖蛋白，参与免疫调
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[0007]本发明的技术方案，一种抗消化碳水化合物，其由D-葡萄糖和α-D-甘露糖糖单元组成，分子量为600-5000Da，其中膳食纤维的质量含量为30%-95%。
[0008]其分子量为800_3000Da，所述膳食纤维的质量含量为60%_95%。
[0009]一种抗消化碳水化合物的加工方法，步骤为:取黄原胶和淀粉糖分别在酸中水解，然后将两者水解后的产物混合，对混合物进行后处理后，得到产品抗消化碳水化合物;具体步骤如下:
(1)黄原胶酸水解:取黄原胶在酸中水解，调整至黄原胶水解溶液PH在1.3-2.0之间，水解温度至60-150°C，直至水解物分子质量小于5000Da，黏度小于50 cps；
(2)淀粉糖酸水解:取DE值为20-60的淀粉糖，加入酸调节其pH至1.3-2.0，加热至80-150°C，搅拌加热10min-48h，得到分子量为600-5000的化合物，其底物质量浓度高于60%;
(3)混合:将步骤(I)所得水解物和步骤(2)所得物质按照质量百分比0.1%-50%:99.9%-50%混合搅拌均匀，得到可溶性膳食纤维含量为30%以上的混合物；
(4)后处理:对步骤(3)所得混合物经过脱色、过滤、离子交换、分离纯化、真空浓缩/或喷雾干燥，至成品可溶性膳食纤维含量为30%以上，即得产品抗消化碳水化合物。
[0010]步骤(I)中黄原胶水解物分子质量小于3000Da;水解温度为80-130°C。
[0011 ] 步骤(2)中加酸至其pH为1.4-1.6，加热至90-140°C。
[0012]所述淀粉糖DE值为25-42。
[0013]步骤(I)中所述底物质量浓度高于80%。
[0014]所述分离纯化方法为色谱法或膜分离法，分离纯化所得抗消化碳水化合物的可溶性膳食纤维含量为60%以上，80%以上更好。
[0015]步骤(I)和步骤(2)所述酸为质量浓度为15%-30%的盐酸、20%_98%硫酸或柠檬酸中的一种。
[0016]—种抗消化碳水化合物的加工方法，步骤为:取黄原胶在酸中水解，随后加入淀粉糖，继续在酸中水解，对水解产物进行后处理后得到产品抗消化碳水化合物;具体如下:
(1)黄原胶酸水解:取黄原胶在酸中水解，调整至黄原胶水解溶液PH在1.3-2.0之间，水解温度60-150°C，直至水解物分子质量小于5000Da，黏度小于50 cps；
(2)淀粉糖酸水解:在步骤(I)所得溶液中按照黄原胶:淀粉糖质量百分比0.1%-50%:99.9%-50%加入DE值为20-60的淀粉糖混合，然后加入酸液，配置黄原胶和淀粉糖的总重量按照溶液质量百分比计为40%-90%的溶液，并调整体系pH为1.3-2.0；将所得混合溶液在60-150°C 反应 10min-48h;
(3)后处理:对步骤(2)所得混合物经过脱色、过滤、离子交换、分离纯化、真空浓缩和/或喷雾干燥，即得可溶性膳食纤维含量为30%以上的成品抗消化碳水化合物。
[0017]步骤(I)中黄原胶水解物分子质量小于3000Da;水解温度为80-130°C。
[0018]步骤(2)中加酸至其pH为1.4-1.6，加热至90-140°(:。
[0019]所述淀粉糖DE值为25-42。
[0020]所述分离纯化方法为色谱法或膜分离法，分离纯化所得抗消化碳水化合物的可溶性膳食纤维含量为60%以上，80%以上更好。
[0021]步骤(I)和步骤(2 )所述酸为质量浓度为15%-30%的盐酸、20%_98%硫酸或柠檬酸中的一种。
[0022]—种抗消化碳水化合物的加工方法，步骤为:取黄原胶和淀粉糖混合，加入酸进行水解，随后高温反应后经过后处理得到产品抗消化碳水化合物;具体如下:
(I)混合:取黄原胶和DE值为20-60的淀粉糖，按照黄原胶:淀粉糖质量百分比0.1%-50%: 99.9%-50%混合，然后加入酸液，配置黄原胶和淀粉糖的总重量按照溶液质量百分比计为40%-90%的溶液；
(2)反应:用酸调整步骤(I)所得混合溶液体系pH为1.3-2.0，在60-150°C反应1min-
48h；
(3)后处理:对步骤(2)所得混合物经过脱色、过滤、离子交换、分离纯化、真空浓缩和/或喷雾干燥，至可溶性膳食纤维含量为30%以上，即得产品抗消化碳水化合物。
[0023]步骤(2)中加酸至其pH为1.4-1.6,加热至90-140°C。
[0024]所述淀粉糖DE值为25-42。
[0025]所述分离纯化方法为色谱法或膜分离法，分离纯化所得抗消化碳水化合物的可溶性膳食纤维含量为60%以上，80%以上更好。
[0026]步骤(I)和步骤(2 )所述酸为质量浓度为15%_30%的盐酸、20%_98%硫酸或柠檬酸中的一种。
[0027]所述抗消化碳水化合物的应用，将抗消化碳水化合物应用于食品和饮料中。具体为糖果、焙烤食品、碳酸饮料、非碳酸饮料、含酒精饮料、乳制品或调味品；添加量为0.1%-30%。
[0028]本发明的有益效果:本发明步骤简便，易于操作，反应条件可控，是一种天然加工过程。本发明制备获得一种抗消化碳水化合物属水溶性膳食纤维，除了含有葡萄糖低聚糖之外，还含有甘露低聚糖，因此是一种比常见的仅由葡萄糖低聚糖组成的膳食纤维营养更好的膳食纤维。它可应用于开发新型的营养健康食品，可有效地预防干预与饮食相关的慢性疾病，达到“治未病”的作用，并提高生活质量，减少医药费用的支出，极大地改善我国人民健康水平。
[0029]本发明的碳水化合物由黄原胶和淀粉糖浆混合物制备所得，反应条件比其他如抗性糊精和葡聚糖加工条件温和，因此是一种口感更好更天然的产品。
【具体实施方式】
[0030]下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明所保护的内容不仅仅局限于下面的实例。
[0031]以下实施例所述黄原胶购自健隆生物科技股份有限公司。
[0032]实施例1:以黄原胶及淀粉糖浆分别酸水解制备膳食纤维
(I)以黄原胶为原料制备膳食纤维:
取30g健隆生物科技股份有限公司生产的JL F黄原胶加入到970g超纯水中。用质量浓度为40%的硫酸调节pH1.6，60r/min搅拌加热至130°C，在热处理状态下使水解物的粘度降低至小于50cp，所得产物的平均分子量为2315(GPC分析法)，运用AOAC 2001.03法测得其膳食纤维的含量为72.5%。
[0033]其中所使用的黄原胶是通过发酵法制得的细胞外酸性杂多糖，是由D-葡萄糖、D-甘露糖和D-葡萄糖醛酸按2:2:1组成的多糖类高分子化合物。
[0034](2)以淀粉糖浆为原料制备膳食纤维:
取1000 g DE值为25的淀粉糖浆(固形物含量83%)，用质量浓度为40%的硫酸调节pH至1.4，在130°(:搅拌加热601^11，制得平均分子量为1346的化合物(6?(:分析法)，运用4(^〇2001.03法测得其膳食纤维的含量为41.1%。
[0035](3)混合:按照3:1的比例混合步骤(I)和步骤(2)所得的产物；
(4)后处理:对步骤(3)所得混合物经过活性炭脱色、板框过滤、经强酸性苯乙烯系阳离子和弱碱性苯乙烯系阴离子组成的离子交换柱、分离纯化、四效蒸发器浓缩和180°C喷雾干燥，得到膳食纤维含量为64.5%的产品抗消化碳水化合物。
[0036]实施例2:通过黄原胶和淀粉糖浆混合制备膳食纤维
按质量比称取黄原胶(3%)和DE值30的淀粉糖(97%)，采用硫酸溶液配成黄原胶和淀粉糖总重量浓度为60%的均一溶液，同时调整体系pHl.6，温度120°C反应2h，再经过活性炭脱色、板框过滤、经强酸性苯乙烯系阳离子和弱碱性苯乙烯系阴离子组成的离子交换柱、分离纯化、四效蒸发器浓缩即可获得抗消化碳水化合物。
[0037]其平均分子量为3910Da、干燥后产品膳食纤维的含量32.3%。
[0038]实施例3:通过黄原胶和淀粉糖浆混合为原料及分离提纯制备膳食纤维
按质量比称取黄原胶5%和淀粉糖95%，采用盐酸溶液配成黄原胶和淀粉糖总重量浓度为80%的均一溶液，同时调整体系pHl.5，温度120°C反应2h，再活性炭脱色、板框过滤、经强酸性苯乙烯系阳离子和弱碱性苯乙烯系阴离子组成的离子交换柱、采用膜分离技术分离纯化和180 0C喷雾干燥，获得抗消化碳水化合物。
[0039]其平均分子量在1331Da，其中含有甘露糖5.8%，膳食纤维含量82%。
[0040]实施例4:先将黄原胶和淀粉糖混合，然后共同酸水解制备膳食纤维
(I)混合:取黄原胶和DE值为40的淀粉糖，按照黄原胶:淀粉糖质量百分比10%:90%混合，采用酸液配置成溶液，其中黄原胶和淀粉糖的总重量按照溶液质量百分比计为70%，并调整体系pH为1.8;
(2 )反应:将步骤(I)所得混合溶液在90 0C反应4h;
(3)后处理:对步骤(2)所得混合物经过活性炭脱色、板框过滤、经强酸性苯乙烯系阳离子和弱碱性苯乙烯系阴离子组成的离子交换柱、分离纯化、四效蒸发器浓缩和180°C喷雾干燥，至可溶性膳食纤维含量为70%以上，即得产品抗消化碳水化合物。
[0041]应用实施例1膳食纤维添加至燕麦饼干中
配方按照质量百分比如下:中筋面粉15%，燕麦粉14.6%，起酥油12.6%，燕麦片12%，果葡糖浆(42型)8.3%，蔗糖7.5%，抗消化碳水化合物5%，鸡蛋5%，巧克力4.9%，杏仁3.5%，燕麦混合物2.5%，甘油1.5%，活性小麦谷朊粉I.0%，焙烤苏打I.0%，泡打粉0.4%，盐0.22%，坚果粉
0.18%，采用水补足100%。
[0042]饼干的制备步骤:将所有组分混合均匀，倒入加入模具成型，175°C烘焙8min。
[0043]制得的饼干具有良好的质构及口感，并含有3g纤维。
[0044]应用实施例2酸性乳饮料
将500mL市售鲜牛奶经90°C巴氏灭菌15min，然后冷却至40°C加入酸奶发酵剂，42°C发酵4-5h，当pH4.2时终止发酵，将发酵奶冷却至10°C，破碎凝乳，5°C下保存待用。
[0045]酸性乳饮料按重量百分比计配方为:酸奶40%，抗消化碳水化合物6%，稳定剂0.2%，糖10%，纯净水定容至100%。所用抗消化碳水化合物和稳定剂应先添加到糖溶液中溶解。饮料配制完毕，用质量浓度为10%的柠檬酸调节溶液pH至3.4-4.4，均质，包装，冷却。
【主权项】
1.一种抗消化碳水化合物，其特征在于:其由D-葡萄糖和α-D-甘露糖糖单元组成的聚合糖，分子量为600-5000Da，其中膳食纤维的质量含量为30%_95%。2.根据权利要求1所述抗消化碳水化合物，其特征在于:其分子量为800-3000Da，所述膳食纤维的质量含量为60%-95%。3.权利要求1所述抗消化碳水化合物的加工方法，其特征在于步骤为:取黄原胶和淀粉糖分别在酸中水解，然后将两者水解后的产物混合，对混合物进行后处理后，得到产品抗消化碳水化合物;具体步骤如下: (1)黄原胶酸水解:取黄原胶在酸中水解，调整至黄原胶水解溶液PH在1.3-2.0之间，水解温度至60-150°C，直至水解物分子质量小于5000Da，黏度小于50 cps； (2)淀粉糖酸水解:取DE值为20-60的淀粉糖，加入酸调节其pH至1.3-2.0，加热至80-150°C，搅拌加热10min-48h，得到分子量为600-5000的化合物，其底物质量浓度高于60%; (3)混合:将步骤(I)所得水解物和步骤(2)所得物质按照质量百分比0.1%-50%:99.9%-50%混合搅拌均匀，得到可溶性膳食纤维含量为30%以上的混合物； (4)后处理:对步骤(3)所得混合物经过脱色、过滤、离子交换、分离纯化、真空浓缩和/或喷雾干燥，至成品可溶性膳食纤维，即抗消化碳水化合物。4.权利要求1所述抗消化碳水化合物的加工方法，其特征在于步骤为:取黄原胶在酸中水解，随后加入淀粉糖，继续在酸中水解，对水解产物进行后处理后得到产品抗消化碳水化合物;具体步骤如下: (1)黄原胶酸水解:取黄原胶在酸中水解，调整至黄原胶水解溶液PH在1.3-2.0之间，水解温度60-150°C，直至水解物分子质量小于5000Da，黏度小于50 cps； (2)淀粉糖酸水解:在步骤(I)所得溶液中按照黄原胶:淀粉糖质量百分比0.1%-50%:99.9%-50%加入DE值为20-60的淀粉糖混合，然后加入酸液，配置黄原胶和淀粉糖的总重量按照溶液质量百分比计为40%-90%的溶液，并调整体系pH为1.3-2.0；将所得混合溶液在60-150°C 反应 10min-48h; (3)后处理:对步骤(2)所得混合物经过脱色、过滤、离子交换、分离纯化、真空浓缩和/或喷雾干燥，即得可溶性膳食纤维含量为30%以上的成品抗消化碳水化合物。5.权利要求1所述抗消化碳水化合物的加工方法，其特征在于步骤为:取黄原胶和淀粉糖混合，加入酸进行水解，随后高温反应后经过后处理得到产品抗消化碳水化合物;具体步骤如下: (1)混合:取黄原胶和DE值为20-60的淀粉糖，按照黄原胶:淀粉糖质量百分比0.1%-50%: 99.9%-50%混合，然后加入酸液，配置黄原胶和淀粉糖的总重量按照溶液质量百分比计为40%-90%的溶液； (2)反应:用酸调整步骤(I)所得混合溶液体系pH为1.3-2.0，在60-150°C反应1min-48h； (3)后处理:对步骤(2)所得混合物经过脱色、过滤、离子交换、分离纯化、真空浓缩和/或喷雾干燥，至可溶性膳食纤维含量为30%以上，即得产品抗消化碳水化合物。6.根据权利要求3或4之一所述抗消化碳水化合物的加工方法，其特征在于:步骤(I)中黄原胶水解物分子质量小于3000Da;水解温度为80-130°C。7.根据权利要求3-5之一所述抗消化碳水化合物的加工方法，其特征在于:步骤(2)中加酸至其pH为1.4-1.6，加热至90-140°C。8.根据权利要求3-5之一所述抗消化碳水化合物的加工方法，其特征在于:所述淀粉糖DE 值为 25-42。9.根据权利要求3所述抗消化碳水化合物的加工方法，其特征在于:步骤(I)中所述底物质量浓度高于80%。10.根据权利要求3-5之一所述抗消化碳水化合物的加工方法，其特征在于:所述分离纯化方法为色谱法或膜分离法，分离纯化所得抗消化碳水化合物的可溶性膳食纤维含量为80%以上。11.根据权利要求求3-5之一所述抗消化碳水化合物的加工方法，其特征在于:步骤(I)和步骤(2)所述酸为质量浓度为15%-30%的盐酸、20%-98%硫酸或柠檬酸中的一种。12.权利要求1所述抗消化碳水化合物的应用，其特征在于:将抗消化碳水化合物应用于食品和饮料中。13.根据权利要求12所述抗消化碳水化合物的应用，其特征在于:具体应用为糖果、焙烤食品、碳酸饮料、非碳酸饮料、含酒精饮料、乳制品或调味品；添加量为0.1%-30%。
【文档编号】A23L33/21GK105919050SQ201610226234
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】郝海标, 屠亚东, 萨如拉, 张瑞东, 曲飞, 陈静静
【申请人】健隆生物科技股份有限公司