本發明屬于淀粉非化學改性與精深加工領域，具體涉及一種多功能慢消化淀粉及其制備方法與應用。特別是涉及淀粉與脂肪酸、脂溶性酚類物質復合的功能性產品，并將其用作食品添加劑、保健品和用于預防慢性疾病的功能食品。

背景技術：

近年來，隨著人們生活節奏的改變與省會水平的提高，肥胖癥、糖尿病等慢性疾病的發病率正逐年升高。據世界衛生組織統計，目前有超過1億5千萬糖尿病患者，我國約有5千萬，其中2型糖尿病患者占97%。2型糖尿病是一種有人體β細胞不能正常分泌胰島素或胰島素分泌不足而引起的糖、蛋白、脂肪代謝絮亂的一種慢性綜合病癥。糖尿病等慢性疾病的病發常常會引發體內自由基的增多，自由基在人體內攻擊細胞、組織、器官以及不可逆損壞DNA，進一步加重糖尿病等慢性疾病的癥狀。因此，糖尿病等慢性疾病對人體健康危害程度大，但由于公眾重視程度較低低，慢性疾病在我國乃至全世界依然是最主要的公共衛生與人體健康問題之一。

淀粉是人體膳食碳水化合物攝入的主要來源，是人類的能力來源、同時為人體提供碳源合成肝糖原等。淀粉在人體內的代謝與人體健康水平密切相關，特別是餐后血糖的變化反應體內血糖以及胰島素應答。Englyst教授等根據淀粉在體內的消化速度主要將淀粉分為三大類：快消化淀粉（Rapidly digestiable starch/RDS，指20 min內在口腔和小腸中被消化吸收的淀粉）、慢消化淀粉（Slowly digestiable starch/SDS，指20～120 min內在小腸中被完全消化吸收的淀粉）和抗消化淀粉（Resistant starch/RS，指120 min內在小腸中不被消化吸收，最終在結腸中被微生物發酵利用的淀粉）。長期或頻繁攝入過多的慢消化淀粉，由于RDS屬于高血糖生成指數（glycemic index, GI），易降低機體對胰島素的敏感性，從而引發2型糖尿病以及肥胖等其他慢性疾病。相比于RDS，SDS和RS的消化速率低，可以持續為人體提高血糖，維持餐后血糖穩定，同時提高機體對胰島素的敏感性；同時，RS含量高的食物可維持飽腹感，促進腸道蠕動，可在結腸部位發酵生產大量短鏈脂肪酸，改善腸道的微環境，提高腸道微生物菌群的多樣性。研究與開發富含SDS和RS功能性淀粉或功能性食品已成為國內外食品科學界治療糖尿病、肥胖癥等慢性疾病的熱點之一。

制備慢消化性能的淀粉或淀粉類食品可以通過物理改性（靜高壓處理、退火處理、均質、高壓脈沖處理等）、生物改性（普魯蘭酶脫支冷卻重結晶、蔗糖酶處理等）、化學改性（乙?；?、交聯等）以及復合改性（普魯蘭酶脫支-濕熱處理等）。Yaoqi Tian等在“重復冷卻結晶處理制備慢消化淀粉研究”一文中介紹：米淀粉加熱糊化后，冷卻重結晶可形成慢消化淀粉含量較高的產品，多次糊化、重結晶可以提高慢消化淀粉的含量；Bing Zhang 等人在“脫支淀粉與月桂酸復合制備慢消化淀粉嚴重”一文中指出：普魯蘭酶脫支可提高短鏈淀粉分子的含量，從而促進與月桂酸的復合，形成消化性較低的V型淀粉制品。江波等人公開了“一種高溫穩定性慢消化淀粉的生產方法及其應用”，淀粉原料經高溫處理，冷卻至一定溫度，加入商用普魯蘭酶和α-淀粉酶脫支處理，產生較多的短鏈淀粉分子，促進淀粉的重結晶，從而制備得到含慢消化淀粉含量較高的制品；高群玉等人公開了“一種用蘋果酸改性制備慢消化淀粉的方法”，蘋果酸與淀粉復配，蘋果酸在高溫下形成蘋果酸酐，同時與淀粉酯化形成蘋果酸酯化淀粉，在一定程度上提高了慢消化淀粉的含量；此外，也有學者利用脂肪酸與淀粉或淀粉類食品的物理復合，脂肪酸插入直鏈淀粉分子的空腔，形成V性慢消化淀粉。目前，大多制備低消化性能淀粉類制品的方法集中在糊化重結晶、糊化與其他物質復合，比如脂肪酸與淀粉類制品的復合改性，該類制備得到的產品雖然有較高含量的慢消化或抗消化淀粉，但忽略了與淀粉類制品復合的添加物的穩定性，且制備得到的產品功能性較為單一，不能滿足日常消費的要求。

酚類化合物是一族結構中含有酚的化合物，廣泛存在于植物食品中，由于其羥基取代的高反應性和吞噬自由基的能力而有很好的抗氧化活性。酚類物質可分為水溶性多酚和脂溶性酚類物質，脂溶性酚類物質可與直鏈淀粉分子復合。目前，利用酚類物質制備慢消化性能的淀粉類制品，大多都局限在酚類物質作為酶抑制劑，從而達到調整淀粉或淀粉類制品的消化性能；在此類改性方法中，多酚類物質只是與淀粉類制品簡單物理混合，忽略了極端環境對酚類物質的破壞作用，如大多酚類物質在光、熱、氧氣等環境存在不穩定性，特別是在人體內環境中遭受胃酸、腸道微生物和酶的破壞作用下容易被降解、破壞，不足以保護酚類物質的穩定性，局限了產品的應用。

本發明公開的功能性慢消化淀粉的制備方法中，酚類物質與脂肪酸協同作用，插入到淀粉分子的空腔與淀粉復合，形成V型慢消化淀粉，不僅保護了脂肪酸的氧化酸敗、維持復合物的穩定性；同時，脂溶性酚類物質插入淀粉分子空腔后，有效保護了酚類物質的穩定性，在體內消化的過程中能較長時間保持活性，當淀粉分子在酶的作用下降解時，酚類物質被緩慢從復合物中釋放出來，清除人體內的自由基，避免自由基過量破壞人體組織器官，保護人體健康。

技術實現要素：

本發明的目的在于解決現有技術中的缺陷，針對現有技術生產慢消化性能淀粉的不足，提供一種多功能慢消化淀粉及其制備方法與應用，該多功能慢消化淀粉具有慢消化性能、且能有效清除體內自由基，協同治療或預防糖尿病、肥胖癥等慢性疾病的病發等功能。本發明公開的制備方法操作簡單、安全性高，利用酚類物質與脂肪酸協同作用，插入到淀粉分子的空腔與淀粉復合，形成V型慢消化淀粉，不僅保護了脂肪酸的氧化酸敗、維持復合物的穩定性；同時，脂溶性酚類物質插入淀粉分子空腔后，有效保護了酚類物質的穩定性，在體內消化的過程中能較長時間保持活性，當淀粉分子在酶的作用下降解時，酚類物質被緩慢從復合物中釋放出來，清除人體內的自由基，避免自由基過量破壞人體組織器官，保護人體健康。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種多功能慢消化淀粉的制備方法，所述制備方法的具體步驟為：將淀粉配制成淀粉含量為10～40%的淀粉乳，在70～95℃下加熱30～60 min；加入淀粉干基質量分數5～25%的脂肪酸，保持溫度在50～60 ℃下，攪拌20～60 min；再加入淀粉干基質量分數5～20%的脂溶性酚，繼續攪拌10～40min，攪拌結束后，將混合物緩慢冷卻至室溫，用乙醇洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到多功能慢消化淀粉。

進一步的，所述攪拌的速率為300～600 rpm。

更進一步的，所述脂肪酸的添加量為淀粉干基質量分數的15～25%，脂溶性酚的添加量為淀粉干基質量分數的10～20%。

更進一步的，所述的淀粉為馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、米淀粉、小麥淀粉中的一種或幾種。

更進一步的，所述的脂肪酸為油酸、亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸中的一種或幾種。

更進一步的，所述的脂溶性酚為咖啡酸、阿魏酸、芝麻林酚、芝麻明酚、鼠尾草酸中的一種或幾種。

更進一步的，所述的脂肪酸可用植物油代替，所述的植物油為花生油、大豆油、菜籽油中的一種或幾種。

一種多功能慢消化淀粉，由上述制備方法制備得到。所述的多功能慢消化淀粉的應用，將多功能慢消化淀粉用作食品添加劑、保健品或用于預防慢性疾病的功能食品。

更進一步的，所述的多功能慢消化淀粉可用于預防糖尿病、肥胖癥的功能食品。

本發明的原理如下：不經改性的淀粉在經過人體腸胃道極端環境容易被生物降解、消化性能高，快速釋放葡萄糖，很容易被人體吸收。利用普魯蘭酶對淀粉中的支鏈分子進行脫支，得到含量較高的線性直鏈分子。直鏈分子疏水空腔與小分子脂溶性物質容易形成絡合物，形成V型結晶構型，降低淀粉的消化性能。

脂肪酸與淀粉形成V型不易消化淀粉，對2型糖尿病控制具有較良好意義，但脂肪酸容易被空氣氧化，發生酸敗，有效保護脂肪酸穩定性是構建V型淀粉的關鍵。小分子脂溶性多酚不僅可以協同脂肪酸與淀粉形成V型結構，降低淀粉的消化性能；同時，多酚類物質具有較好抗氧化性能，有助于保護脂肪酸的穩定性，構建穩定的高抗消化淀粉含量產品。

淀粉-脂溶性多酚-脂肪酸形成的絡合物對人體影響體現在兩個方面：一方面形成穩定的V型結晶淀粉產品，提高抗消化淀粉含量，有助于糖尿病血糖患者的血糖水平調控；另一方面，絡合物因含有脂溶性多酚而具有清除體內自由基的效果，防止人體自由基過多損壞機體，有助于人體正常健康水平的調節。

本發明的有益效果為：

（1）本發明采用馬鈴薯、玉米、小麥、米淀粉或淀粉類食品為生產原料，來源廣泛，不受產地和季節限制，并且加工簡單、安全高，能廣泛應用于食品加工過程中。

（2）本發明采用熱水物理混合法，與脂肪酸復合，同時結合天然安全無毒害的咖啡酸、阿魏酸、芝麻林酚、芝麻明酚、鼠尾草酸等脂溶性酚類物質，制備得到的產品顯著提高慢消化淀粉的含量，是一種綠色環保、實用性能強的淀粉非化學改性與精深加工方法。

（3）本發明所形成的復合物中，脂溶性酚類物質與脂肪酸同時插入淀粉分子的疏水空腔，能夠防止脂肪酸的氧化酸敗，保護復合物的穩定性；同時，酚類物質在疏水空腔的穩定性能夠得到保護，當淀粉在體內逐漸被水解時，酚類物質緩慢釋放出來，作為抗氧化劑清除體內的自由基，對于人體抗衰老、抗腫瘤、血糖穩定等均有功效。

（4）本發明開發的產品中富含人體必需的脂肪酸，可作為人體強化劑，是一種營養價值高、血糖生成指數低、功能能具備清楚體內自由基的新型淀粉精深加工產品，既可作為添加劑應用于食品加工中，也可以在保健、預防慢性疾病（如糖尿病、肥胖癥）的功能食品等領域均可廣泛應用，容易實現工業化生產。

附圖說明

圖1為玉米淀粉與脂肪酸、脂溶性酚類物質的X射線衍射圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明的技術方案做進一步的說明。

實施例1

一種多功能慢消化淀粉的制備方法，所述制備方法的具體步驟為：將玉米淀粉配制成淀粉含量為10%的淀粉乳，在70℃下加熱30min；加入淀粉干基質量分數5%的油酸，保持溫度在60℃下，攪拌20 min，攪拌速率為300rpm；再加入淀粉干基質量分數5%的咖啡酸，繼續攪拌10min，攪拌的速率為300rpm，攪拌結束后，將混合物緩慢冷卻至室溫，用乙醇洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到多功能慢消化淀粉。圖1為玉米淀粉與脂肪酸、脂溶性酚類物質的X射線衍射圖。制備的多功能慢消化淀粉用作食品添加劑、保健品或用于預防慢性疾病的功能食品，特別是可用于預防糖尿病、肥胖癥的功能食品。

采用Megazyme公司產的套酶，參照Englyst教授的方法測定本實施例制備的多功能慢消化淀粉和對照樣品的消化性能，對照樣品為原普通玉米淀粉。

經試驗測定，本實施例制備的多功能慢消化淀粉中低消化性淀粉（慢消化和抗消化淀粉）總和為31.39 ± 0.98%；而沒有經過處理的對照樣品中慢消化與抗消化淀粉含量總和為12.61 ± 0.69%，說明該加工方法能顯著提高慢消化和抗消化淀粉的含量；DPPH和ABTS法測定本實施例制備的多功能慢消化淀粉抗氧化能力分別為33.11 ± 1.24%和36.77 ± 2.06%，說明本發明制備的多功能慢消化淀粉在降低消化性能的同時，具備有抗氧化能力，清除體內自由基。

實施例2

一種多功能慢消化淀粉的制備方法，所述制備方法的具體步驟為：將馬鈴薯淀粉配制成淀粉含量為20%的淀粉乳，在80℃下加熱40min；加入淀粉干基質量分數15%的亞油酸，保持溫度在50 ℃下，攪拌30 min，攪拌速率為400 rpm；再加入淀粉干基質量分數10%的阿魏酸，繼續攪拌20min，攪拌的速率為400 rpm，攪拌結束后，將混合物緩慢冷卻至室溫，用乙醇洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到多功能慢消化淀粉。制備的多功能慢消化淀粉用作食品添加劑、保健品或用于預防慢性疾病的功能食品。特別是可用于預防糖尿病、肥胖癥的功能食品。

采用Megazyme公司產的套酶，參照Englyst教授的方法測定本實施例制備的多功能慢消化淀粉和對照樣品的消化性能，對照樣品為原馬鈴薯淀粉。

經試驗測定，本實施例制備的多功能慢消化淀粉中低消化性淀粉（慢消化和抗消化淀粉）總和為27.16 ± 1.23%；而沒有經過處理的對照樣品中慢消化與抗消化淀粉含量總和為10.67 ± 0.46%，說明該加工方法能顯著提高慢消化和抗消化淀粉的含量；DPPH和ABTS法測定本實施例制備的多功能慢消化淀粉抗氧化能力分別為30.08 ± 1.01%和34.21 ± 1.36%，說明本發明制備的多功能慢消化淀粉在降低消化性能的同時，具備有抗氧化能力，清除體內自由基。

實施例3

一種多功能慢消化淀粉的制備方法，所述制備方法的具體步驟為：將米淀粉配制成淀粉含量為30%的淀粉乳，在80℃下加熱50 min；加入淀粉干基質量分數20%的亞麻酸，保持溫度在60℃下，攪拌40min，攪拌速率為500 rpm；再加入淀粉干基質量分數15%的芝麻林酚，繼續攪拌30min，攪拌的速率為500 rpm，攪拌結束后，將混合物緩慢冷卻至室溫，用乙醇洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到多功能慢消化淀粉。制備的多功能慢消化淀粉用作食品添加劑、保健品或用于預防慢性疾病的功能食品。特別是可用于預防糖尿病、肥胖癥的功能食品。

采用Megazyme公司產的套酶，參照Englyst教授的方法測定本實施例制備的多功能慢消化淀粉和對照樣品的消化性能，對照樣品為原米淀粉。

經試驗測定，本實施例制備的多功能慢消化淀粉中低消化性淀粉（慢消化和抗消化淀粉）總和為29.83 ± 0.87%；而沒有經過處理的對照樣品中慢消化與抗消化淀粉含量總和為8.27 ± 0.96%，說明該加工方法能顯著提高慢消化和抗消化淀粉的含量；DPPH和ABTS法測定本實施例制備的多功能慢消化淀粉抗氧化能力分別為36.89 ± 0.69%和30.19 ± 0.38%，說明本發明制備的多功能慢消化淀粉在降低消化性能的同時，具備有抗氧化能力，清除體內自由基。

實施例4

一種多功能慢消化淀粉的制備方法，所述制備方法的具體步驟為：將小麥淀粉配制成淀粉含量為40%的淀粉乳，在95℃下加熱60 min；加入淀粉干基質量分數25%的花生四烯酸，保持溫度在50℃下，攪拌60 min，攪拌速率為600 rpm；再加入淀粉干基質量分數20%的芝麻明酚，繼續攪拌40min，攪拌的速率為600 rpm，攪拌結束后，將混合物緩慢冷卻至室溫，用乙醇洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到多功能慢消化淀粉。制備的多功能慢消化淀粉用作食品添加劑、保健品或用于預防慢性疾病的功能食品，特別是可用于預防糖尿病、肥胖癥的功能食品。

采用Megazyme公司產的套酶，參照Englyst教授的方法測定本實施例制備的多功能慢消化淀粉和對照樣品的消化性能，對照樣品為原小麥淀粉。

經試驗測定，本實施例制備的多功能慢消化淀粉中低消化性淀粉（慢消化和抗消化淀粉）總和為56.18 ± 1.56%；而沒有經過處理的對照樣品中慢消化與抗消化淀粉含量總和為10.06 ± 0.29%，說明該加工方法能顯著提高慢消化和抗消化淀粉的含量；DPPH和ABTS法測定本實施例制備的多功能慢消化淀粉抗氧化能力分別為65.89 ± 0.71%和58.96 ± 1.08%，說明本發明制備的多功能慢消化淀粉在降低消化性能的同時，具備有抗氧化能力，清除體內自由基。

實施例5

一種多功能慢消化淀粉的制備方法，所述制備方法的具體步驟為：將玉米淀粉配制成淀粉含量為40%的淀粉乳，在95℃下加熱30min；加入淀粉干基質量分數25%的花生油，保持溫度在60℃下，攪拌50 min，攪拌速率為600 rpm；再加入淀粉干基質量分數20%的鼠尾草酸，繼續攪拌40min，攪拌的速率為600 rpm，攪拌結束后，將混合物緩慢冷卻至室溫，用乙醇洗滌、干燥、粉碎、過篩，得到多功能慢消化淀粉。制備的多功能慢消化淀粉用作食品添加劑、保健品或用于預防慢性疾病的功能食品，特別是可用于預防糖尿病、肥胖癥的功能食品。

采用Megazyme公司產的套酶，參照Englyst教授的方法測定本實施例制備的多功能慢消化淀粉和對照樣品的消化性能，對照樣品為原普通玉米淀粉。

經試驗測定，本實施例制備的多功能慢消化淀粉中低消化性淀粉（慢消化和抗消化淀粉）總和為52.66 ± 0.91%；而沒有經過處理的對照樣品中慢消化與抗消化淀粉含量總和為12.61 ± 0.69%，說明該加工方法能顯著提高慢消化和抗消化淀粉的含量；DPPH和ABTS法測定本實施例制備的多功能慢消化淀粉抗氧化能力分別為60.35 ± 0.77%和59.69 ± 1.63%，說明本發明制備的多功能慢消化淀粉在降低消化性能的同時，具備有抗氧化能力，清除體內自由基。

本發明實施例1~5僅提供了淀粉為馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、米淀粉、小麥淀粉中的一種，脂肪酸為油酸、亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸中的一種，脂溶性酚為咖啡酸、阿魏酸、芝麻林酚、芝麻明酚、鼠尾草酸中的一種，植物油為花生油的情形。當然在此基礎上，淀粉還可以為馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、米淀粉、小麥淀粉中的兩種或兩種以上，脂肪酸還可以為油酸、亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸中的兩種或兩種以上，脂溶性酚還可以為咖啡酸、阿魏酸、芝麻林酚、芝麻明酚、鼠尾草酸中的兩種或兩種以上，植物油為大豆油、菜籽油中的一種或幾種的情形，本發明實施例不在列舉。

顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定；對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉；凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護范圍之內。