一种高效调节血糖的酚类复合抗性淀粉、制备方法及其应用

本发明属于生物医药和食品，具体涉及一种高效调节血糖的酚类复合抗性淀粉的制备及应用。更具体地，本发明涉及一种兼具三重血糖调控作用的功能性抗性淀粉的制备方法及其在功能性食品、特医食品或药品等领域的应用。

背景技术：

1、目前，2型糖尿病(t2dm)的高发病率增加了患病者过早死亡的风险，同时也给社会经济和医疗带来了沉重的负担。来自国际糖尿病联盟的数据表示，到2023年全球5.4亿人已被确诊为糖尿病，其中t2dm占比超过90％，中国糖尿病患者约1.41亿人，并且每年糖尿病直接导致150万人死亡。碳水化合物(主要淀粉)是人类血糖的主要来源，淀粉在体内经过小肠消化后分解为葡萄糖并被人体吸收。淀粉根据消化速度被分为快速消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉。过多的食用快速消化淀粉会导致餐后血糖升高，长此以往会导致与饮食相关的慢性病，例如t2dm的发生。增加饮食中抗性淀粉的含量被认为是控制t2dm发生和发展的一种良好的营养干预方式。

2、抗性淀粉(rs)根据来源和性质主要分为五类，其中第五种类型的抗性淀粉(rs5)定义为淀粉-客体分子复合物，如淀粉-脂质、淀粉-酚类复合物等。由于其独特的v型晶体结构、良好的热稳定性及优异的抗消化和发酵特性引起了研究人员极大的研究兴趣。淀粉-脂质v型复合物根据其晶体完美程度和熔融温度分为vi型和vii型。淀粉-脂质复合物对消化酶的抗性很大程度上取决于单螺旋复合物的数量以及复合物排列成v型晶体的完美程度，vii型复合物比vi型复合物具有更高的酶抗性。然而，淀粉-脂质复合物只能通过其特殊的v-型晶体结构抵抗酶的消化来控制餐后血糖，且其抗消化能力并不理想，对餐后血糖的调控作用有限。

3、如何设计和制备出高效调控餐后血糖的新型抗性淀粉，是目前该领域面临的主要技术瓶颈。

技术实现思路

1、申请人突破性地发现，酚类物质可作为一种合适的配体，进入到直链淀粉的单螺旋空腔中形成淀粉-酚类复合物；其可能同时兼具淀粉-脂质复合物的酶抗性和酚类物质的多种生理活性，例如抗氧化、抗炎、调节血糖等。

2、本发明旨在利用直链淀粉的单螺旋空腔和10-姜酚的分子结构及其生理功能构建出酚类复合抗性淀粉，通过本发明技术制备得到一种具有高效调节血糖的功能性抗性淀粉。

3、本发明设计和制备了一种功能性抗性淀粉，即酚类复合抗性淀粉，能够从三个不同的维度降低餐后血糖：1)直链淀粉-10-姜酚v型复合物通过其自身的v型晶体结构能够抵抗淀粉酶消化；2)在消化期间复合物中释放出的10-姜酚能够抑制淀粉酶活性；3)在消化期间释放出的10-姜酚能够抑制小肠对葡萄糖的吸收。

4、本发明从三个不同的维度调节餐后血糖进而潜在地控制糖尿病的发生和发展，提出一种高效调节血糖的酚类复合抗性淀粉的制备方法及应用，该酚类复合抗性淀粉具有良好的抗消化性、酶活抑制和葡萄糖转运抑制的功效。

5、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现：

6、本发明的酚类复合抗性淀粉，包含直链淀粉、酚类物质。其中直链淀粉包括但不限于：豌豆直链淀粉等；酚类物质包括但不限于姜酚类物质、没食子酸酯、绿原酸棕榈酸酯、对香豆酸棕榈酸酯等；其中，姜酚类包括但不限于6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚、6-姜烯酚等，例如10-姜酚。

7、本发明提供的酚类复合抗性淀粉，其具有v6和v7的多晶型结构，当酚类物质为10-姜酚时，其特征在于x衍射峰包括：7.0°，128°，18.3°，19.6°。其中12.8°和19.6°代表v6晶型结构；7.0°和18.3°代表v7晶型结构。

8、本发明所述的酚类复合抗性淀粉，其特征在于：酚类物质的负载能力为0.1mg/g～60mg/g，酚类物质负载能力大于40mg/g；进一步地，酚类物质负载能力大于50mg/g。进一步地，姜酚负载能力可高达50.52mg/g.

9、直链淀粉与酚类结合时，按原料投料计，直链淀粉与酚类物质的质量比为(15～30)∶(1～10)；进一步，直链淀粉与酚类物质的质量比为20∶1。

10、本发明所述的酚类复合抗性淀粉，其中酚类物质的封装效率高于30％；进一步地，封装效率高于40％；进一步地，姜酚的封装效率可高达40.87％。

11、本发明所述的酚类复合抗性淀粉，可采用如下方法制备，包括：

12、(1)直链淀粉的制备：将淀粉用乙醇分散到氢氧化钠水溶液中调制成淀粉糊；沸水浴使其凝胶化，随后冷却到室温，并加入盐酸溶液调至中性；加入正丁醇和异戊醇沸水浴处理，冷藏过夜，离心后取得沉淀；所得沉淀加入正丁醇水溶液沸水浴加热，随后冷藏过夜，离心，此步骤重复6次；所得沉淀用乙醇洗脱3次，放置挥发乙醇并冷冻干燥、研磨制得直链淀粉；

13、(2)酚类复合抗性淀粉的制备：将直链淀粉分散到dmso-水混合溶液中得淀粉悬浮液，沸水浴使淀粉完全溶解；加入酚类物质，搅拌；加热，搅拌冷却至室温，离心、冻干，即得。

14、上述制备方法，其步骤(1)中：

15、淀粉、乙醇、氢氧化钠水溶液的比例为1∶1∶35(w∶v∶v)；氢氧化钠水溶液的溶度为0.5m；淀粉、正丁醇、异戊醇的比例为1∶7.5∶2.5(w∶v∶v)；淀粉，正丁醇和水的比例为5∶11∶89(w∶v∶v)；其中，淀粉包括豌豆淀粉。

16、上述制备方法，其步骤(2)中：

17、直链淀粉与酚类物质的质量比为(15～30)∶(1～10)；进一步，直链淀粉与酚类物质的质量比为20∶1。dmso与水的体积比为(1～5)∶(10～30)；优选20∶1。加入酚类物质后加热，该加热温度为60℃-100℃，加热时间为10min-60min；进一步地，加热温度优选100℃，加热时间优选30min；加入酚类物质后的搅拌，该搅拌速率为200rpm-1000rpm；优选600rpm；步骤(2)中冷却至室温，该阶段时间为3h-24h；优选12h。

18、本发明至少具备如下有优点：

19、(1)本发明所述的酚类复合抗性淀粉的制备方法工艺操作简单。通过正丁醇共沉淀法得到直链淀粉，在dmso-水体系中经过升温反应阶段和降温形成阶段与10-姜酚形成酚类复合抗性淀粉。

20、(2)相比于使用常规淀粉，本发明法得到的是一种负载姜酚能力(可高达50.52mg/g)和封装姜酚效率(可高达40.87％)更高地、酶抗性更强并且还能够抑制小肠对葡萄糖吸收的酚类复合抗性淀粉。

21、(3)本发明酚类-淀粉复合物具备显著优点，不仅具有传统抗性淀粉rs5的益生特性，还能够具有姜酚显著的生理活性功能(抑制淀粉消化酶和抑制小肠对葡萄糖的吸收)。

22、(4)更特别地，本发明酚类-淀粉复合物还具有v6和v7的多晶型结构、良好的热稳定性、较好的酶抗性和抑制葡萄糖转运功能，是一种具备调控血糖的潜在益生元。

23、(6)本发明所述的酚类复合抗性淀粉，可以用于制备降血糖功能的产品，例如调节餐后血糖、预防和改善糖尿病等相关代谢紊乱/疾病作用的各种产品，包括特医食品、保健食品、膳食添加剂、药品等；用于预防/治疗糖尿病，或者糖尿病人的辅助治疗、膳食替代等。