论文部分内容阅读
玉米淀粉是重要的传统食品资源,但这种天然有机资源却存在水溶性差、稳定性不好等缺陷,且淀粉经酶水解生成葡萄糖,易通过小肠黏膜进入血液,导致血糖指数(GI)波动较大,不能满足糖尿病患者等特殊人群的日常食用需要和高质量食品的加工需求。这就需要通过使用一些物理、化学或酶法等技术性手段改变其原有理化特性,制备出一种在体内缓慢消化吸收、持久释放能量、具有特殊生理特性的新型功能性食品。基于碳水化合物对人体健康和慢性病的膳食营养干预,慢消化淀粉(SDS)具有预防代谢性疾病的功能,被人们广泛接受。酶法改性反应试验条件温和、成本低廉、产品安全性高、对环境污染少。因此本课题采用α-淀粉酶和分支酶对天然玉米淀粉进行酶法修饰,探究慢消化玉米淀粉最佳制备工艺,并对不同酶改性时间的SDS进行结构和物化特性的表征,在此基础上,将SDS应用于胡萝卜面条中,以制备一种SDS含量高的功能膳食。主要研究结果如下:1.酶改性淀粉制备工艺建立。用α-淀粉酶和分支酶(Branching enzyme,BE)对玉米淀粉进行改性处理制备慢消化淀粉。设计单因素和响应面试验考察酶添加量、酶作用时间、酶解温度和淀粉浆浓度4因素对酶改性产物中SDS含量的影响,确定酶法改性玉米淀粉制备SDS的制备工艺参数。结果表明,各单因素对SDS含量影响的顺序为:酶作用时间、酶添加量、酶解温度、淀粉浆浓度,四个因素之间交互不明显。本次拟合的方程为:Y(%)=37.42+1.32A+0.62B+0.59C+0.33D+0.072AB-0.24AC-0.22AD-0.16BC-0.027BD-0.15CD-3.03A~2-1.44B~2-2.49C~2-2.29D~2。模型拟合F值为0.69(>0.05)、p<0.0001,预测值(37.66%)与真实值(37.28%)之间具有很好的相关性,这进一步表明该模型具有良好的拟合度和较小的实验误差。最佳制备条件为:酶作用时间6.5 h,酶添加量320 U/g淀粉,酶解温度75.5℃,淀粉浆浓度21.5%。在此条件下,SDS含量为37.28%。2.酶改性淀粉特性表征。使用偏光显微镜观察淀粉十字偏光变化,天然玉米淀粉出现双折射现象;而经预糊化的改性淀粉偏光十字完全消失。利用扫描电镜(SEM)研究淀粉及其衍生物颗粒形貌变化,发现天然玉米淀粉颗粒大多呈棱角圆滑的多面体结构,表面凹凸不平状,且有细孔存在;而酶改性淀粉经糊化后已完全失去了颗粒形态,随着酶解时间的增加,淀粉颗粒表面出现不同程度的凹陷和孔洞结构。在表征酶改性前后淀粉分子内部结构方法中,利用凝胶色谱(SEC-MALLS-RI)测定淀粉相对分子质量和分子相对分散程度,研究发现与玉米淀粉相比,酶改性淀粉中直链淀粉和支链淀粉中相对分子质量均呈现随酶改性时间的增加而逐渐降低的趋势。且随着BE酶解时间的增加,直链淀粉中分子分散程度趋于1,而支链淀粉中分子分布范围却逐渐不均;应用离子色谱(HPAEC-PAD)测定酶法改性前后淀粉的链段分布情况,酶改性淀粉的短链(A链,DP≤13)比例显著增加,玉米淀粉A链含量为55.65%,当酶改性12h后淀粉短链比例明显增加,达到86.76%,中长链(B链,13<DP<30)和长链(C链,DP≥30)比例持续降低,推测葡聚糖长链被酶水解后通过糖基转移作用,使淀粉脱支产物的支链段向更短的方向移动,从而获得含有较高分支短链比例的水解产物;利用X-射线散射技术测定淀粉分子的结晶度变化,发现随酶作用时间增加,淀粉相对结晶度逐渐减少,淀粉晶体结构也从典型的A型变成了B型,结晶度降低了19.48%;利用核磁共振技术测定淀粉α-1,6糖苷键化学位移来研究淀粉分支比例的变化,与玉米淀粉相比,酶改性淀粉a-1,6糖苷键含量增加了10.53%;酶改性淀粉溶解性得到了大幅提高,在水中溶解度达到29.79%;经酶改性的淀粉同时具有黏度低、热稳定性良好的特点;且慢消化淀粉含量较天然玉米淀粉增加了13.22%,推测降低淀粉多尺度结构、增加a-1,6糖苷键比例有助于慢消化性能的提高。3.慢消化胡萝卜面条开发。将酶改性慢消化淀粉按30%的量替换高筋面粉,制备缓慢消化性能的胡萝卜面。以高筋面粉、普通玉米淀粉样品为对照,应用研究发现,添加30%的SDS体外消化曲线平缓,SDS含量达到28.61%,其含量远高于另两种样品。三种胡萝卜面的感官评价结果发现,添加SDS胡萝卜面的硬度、咀嚼性、黏度均小于对照样品;添加SDS能改善胡萝卜面的性质和功能,但或多或少会影响其口感和表观。该论文有图11幅,表12个,参考文献150篇。