一种淀粉酶解制备淀粉质能量胶的方法

摘要

一种淀粉酶解制备淀粉质能量胶的方法，属于淀粉深加工技术领域。本发明以淀粉为原料，用耐高温α－淀粉酶进行酶解至DE值12～25，调pH灭酶，制得淀粉浆水解物，并浓缩至固形物质量浓度为45％～60％，加入电解质，在30～50MPa下均质，制得淀粉质能量胶；本发明直接利用淀粉酶解得到的初步降解产物作为淀粉质能量胶主要原料，生产成本低，投资少；所得产品含有一定量的低聚糖及多糖，适口性好，渗透压较低，胰岛素反应平稳，且易于被人体消化吸收并具有迅速补充体力的作用；淀粉水解液浓缩转变成胶态，性质稳定，不易分层，易于保存。本发明的实施所需设备少，操作工艺简单，产品价格低廉，食用效果好。

说明书

技术领域

一种淀粉酶解制备淀粉质能量胶的方法，属于淀粉深加工技术领域。

背景技术

能量胶(energy gel)是一种近年来新出现的方便可口的膏状或糊状碳水化合物类胶体，经常用于运动员高强度的比赛或训练前后。运动会使糖大量消耗、脱水和电解质丢失，从而诱发疲劳，使运动能力下降。能量胶可以在短时间内被人体吸收从而迅速提供人体所需的能量、电解质等，同时一次摄入后可以维持较长时间的能量补充。

1999年，Powet Bar Inc公司，向市场投放了一种名为Pefoim的特色运动食品，从此能量胶开始出现在运动食品的行列中，随之，越来越多的产品出现在市场上(如：PRO4、Carb-Boom、GU、PowerGel、CLIF SHOT等)，这些产品口味多种(香蕉、桔子、苹果等)，内容物重量不等，零售价不同，但都共同以复杂碳水化合物和电解质为主要成分，其中有的产品还添加了一些功能性物质。目前国内市场上生产和销售能量胶只有劲速碳水化合物能量胶一种。劲速能量胶是由加拿大美佳丰集团和北京美佳丰体育发展有限公司合作生产销售的，它含有19-25克优质碳水化合物可提供大量持续能量。

随着人们保健意识的提高，全民健身热潮风起云涌。据专家预测，不久的将来，我国从事健身的人将达到10亿人，随着生活水平提高，这一市场的发展空间非常大，因为人在运动中更需要合理的营养补充，从而运动人群所需的运动食品需求具有十分广阔的发展前景。但相比其他食品行业，这一行业尚未处于成熟阶段，目前研究较少，且主要集中在含蛋白质、脂肪类的固体运动能量食品及含电解质较多的运动饮料方面。运动饮料含有大量的水，而作为主要供能的固形物的含量却不高，因此在能量的供给上效率不高，无法作为一种主要的能量来源。固体食品(如能量棒)挤压易碎，携带不便，在运动过程吞食不便，易产生饱腹感，不易被胃肠吸收，提供能量的速度较慢，尤其是在大强度缺氧运动中能量释放效率较低。

因此，寻求一种更易被运动员接受同时可独立提供大量能量的食品——能量胶应运而生。

同时淀粉作为能量胶原料又有其得天独厚的优势：

首先，来源广泛，价格便宜，选用淀粉为原料进行大规模生产，可以促进农副产品的加工与利用，为农产品的发展提供新的出路。

其次，机体任何形式的运动都以三磷酸腺苷(ATP)为直接供能物质，ATP被消耗后，必须尽快得到再生补充才能维持运动能力，虽然糖、脂肪、蛋白质三大食物成分都被称为能源物质，但淀粉作为供能物质比蛋白质、脂肪更易被人体消化吸收，最终分解为能量物质-葡萄糖，为人体迅速提供能量，而能量胶最主要的特点是供能迅速，可以在短时间内提供人体所需的大量能量，因此淀粉类物质在此方面有着无可比拟的优势。

最后，淀粉类物质绿色无污染，不对人体产生毒害。蛋白质和脂肪则在人体中缺氧条件下会分解成醛、酮等有害物质。

因此，对以单糖、低聚糖、多糖等糖类作为供能原料的淀粉质能量胶进行深入研究，从而制备出适合中国运动员和运动爱好者的能量胶有着十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种淀粉酶解制备淀粉质能量胶的方法，即以淀粉为原料，调浆至固形物浓度为30％～50％，通过加工得到含有一定量低聚糖及多糖的胶态，具有适口性好、渗透压低、快速补充能量、易于保存等特性，从而实现其易被人体消化吸收且具有抗疲劳作用的目的。

本发明的技术方案：一种淀粉酶解制备淀粉质能量胶的方法，是以淀粉为原料，加水调浆至固形物质量浓度为30％～50％，经加温、用耐高温α-淀粉酶进行酶解至DE值12～25，调pH灭酶，制得淀粉水解物，并浓缩至固形物质量浓度为45％～60％，加入钾、钠或镁电解质，剂量为4-5mg/g能量胶，在30～50MPa下均质，即为淀粉质能量胶。

酶水解反应条件：原料淀粉加水至浓度30％～50％，反应温度90～100℃，pH6.0～6.5，α-淀粉酶的添加量和反应时间以控制DE值在12～25为准；

灭酶：调pH为3进行灭酶；

均质：30～50MPa下均质。

所制备的淀粉质能量胶，淀粉种类可以选择马铃薯、木薯、红薯、蜡质玉米等植物来源的淀粉。

所制备的淀粉水解物用作淀粉质能量胶组分，淀粉质能量胶中固形物质量浓度为45％～60％。

淀粉水解度(DE值)的测定：以还原糖含量的多少即DE值来衡量酶对淀粉的降解程度，其测定方法为斐林试剂直接滴定法。

粘度的测定：室温下取25mL淀粉水解物于快速粘度分析仪(RVA)内，分别在2h、4h、6h、12h、24h进行粘度测定(转速为860r/min)，连续测定20天，记录粘度值，进行粘度稳定性比较。

本发明的有益效果，一是直接利用淀粉酶解得到的初步降解产物作为淀粉质能量胶组分，生产成本低，投资少；二是所得产品为淀粉初步降解产物，含有一定量的低聚糖及多糖，适口性好，渗透压较低，胰岛素反应平稳，且易于被人体消化吸收并具有迅速补充体力、推迟运动性疲劳出现、加速疲劳恢复等功能性；三是淀粉水解液浓缩转变成胶态，性质稳定，不易分层，易于保存。

本发明的实施所需设备少，操作工艺简单；产品价格低廉，食用方便、效果好，且为淀粉寻找了一条新的应用途径，满足市场的需求。

附图说明

图1不同DE值的水解物表现出了不同的粘度稳定性(放置时间对不同DE值的马铃薯麦芽糊精溶液粘度的影响)。

图2产品能量释放速度的比较(本发明能量胶与国外能量胶)。

具体实施方式

实施例1：均质与未均质淀粉水解物的粘度稳定性比较

将固形物含量为50％的淀粉浆用耐高温α-淀粉酶在pH值为6.2，92℃下，用耐高温α-淀粉酶的添加量和反应时间以控制DE值为5、10、15、20的水解物，不同DE值的水解物表现出了不同的粘度稳定性，如图1所示。以DE值为15的水解物浓缩至固形物浓度为55％，在不同压力下均质后的粘度稳定性如表1所示。从图1和表1看出，DE值为15的水解物在30～50Mpa压力下均质后得到的产品在5个月内粘度基本无变化，稳定性好。

表1  不同均质压力下淀粉水解产品的粘度稳定性(mPa.s)

  放置时间/天  未均质  20/MPa  40/MPa    0    1    2    3    4    5    590    735    850    945    1090    1170    590    650    710    760    815    880    590    590    590    590    600    615

实施例2：淀粉质能量胶抗疲劳作用的实验

健康雄性NIH小鼠30只，按体重随机分为运动对照组、可溶性淀粉组和淀粉质能量胶高、中、低剂量组，自由饮水、饮食，依据表2给药剂量灌胃，末次给小鼠灌胃30min后，置小鼠在游泳箱中游泳，水深约30cm，水温25℃±0.5℃，鼠尾根部负荷5％体重的铅皮，人工驱赶不停游泳至小鼠完全没入水中10s不出水面定为溺水。记录小鼠自游泳开始至死亡的时间，作为小鼠游泳时间(min)。

表2  动物实验的给药剂量

运动对照组可溶性淀粉组产品组(低剂量)产品组(中剂量)产品组(高剂量)蒸馏水可溶性淀粉6.92g/(kg·bw)能量胶3.46g/(kg·bw)能量胶6.92g/(kg·bw)能量胶13.84g/(kg·bw)

注：各组均自由饮水、饮食，灌胃给药，每天灌胃一次，灌胃量为0.2ml/(10g·bw)。

表3动物(小鼠)实验结果表

    组别运动对照组可溶性淀粉组产品组(低剂量)产品组(中剂量)产品组(高剂量)游泳时间/min24.01±5.6325.25±6.1735.91±5.5439.97±5.7350.64±6.18

在相同的灌胃量、相同的饲喂条件下，产品组中动物的负重游泳时间较运动对照组和可溶性淀粉组延长且具有剂量-反应关系，即灌胃淀粉水解产品的动物抗疲劳情况较灌胃蒸馏水的运动对照组及可溶性淀粉组好，且剂量越高抗疲劳效果越好。

实施例3：淀粉质能量胶渗透压的测定

人体血液的渗透压范围为280～320毫渗当量/升，相当于0.9％的氯化钠溶液或5％的葡萄糖溶液。

本发明的淀粉质能量胶呈胶态，固形物含量大约为45％-60％左右，因此分别将不同DE值的淀粉水解物浓缩至55％，用冰点渗透压仪测其渗透压值，结果如下：

表4  不同DE值淀粉水解物的渗透压值

  DE值    5.01  9.97    12.31    15.82    20.18  渗透压值/Mosm    -  201    245    305    384

注：“-”表示渗透压值偏低，超出渗透压仪测量范围。

从表4中可看出DE值为15.82的淀粉水解物渗透压符合人体血液渗透压范围。

实施例4：体外实验测定淀粉质能量胶的消化速度

将淀粉质能量胶置于锥形瓶中，37℃水浴回旋振动，加入5mL胰酶液；在加入酶液的5、10、20、40、60、90、120、150、180min后取样，取样量为0.5mL，高温灭酶，加入4.0mL蒸馏水，4500r/min离心25min，取1.0mL上清液，加入1.0mL蒸馏水，1.5mL 3，5-二硝基水杨酸试剂，沸水浴反应5min，流动水快速冷却，用水补至25.0mL，在520nm下测定吸光值，以无水麦芽糖溶液作标准曲线，计算水解所得还原糖浓度。每组样品重复三次，试验结果如下：

能量胶的主要作用是易消化，为人体快速提供能量，淀粉质能量胶主要通过淀粉酶解产物在人体内被消化成单糖从而为运动者提供其运动所需能量，因此消化速度是考察能量胶效果好坏的重要指标。

由图2可见，随着水解反应的进行，本产品还原糖释放率逐渐增高，当反应进行到40min时，产品的还原糖释放率达到一个稳定值，基本上不再发生变化，这说明此时能量提供到达最大值，此项结果表明，能量胶可以达到预期的供能效果，且供能速度非常快，从摄入开始即可提供能量，并随着人体酶对产品的逐步水解，在40min内完全可以提供人体运动需要的部分能量，消化速度明显快于国外能量胶产品。