挤压联合酶法制备慢消化淀粉及理化性质研究

发布时间：2020-04-05 02:46

【摘要】：慢消化淀粉能被人体完全吸收,但吸收较慢,具有缓慢释放能量的特点,因其独特的生理特性,慢消化淀粉得到广泛的关注。利用挤压联合酶法制备慢消化淀粉,结合物理及酶法制备慢消化淀粉的优点,不引入化学试剂,具有工艺简单、无污染、无需后处理、可操作性较强等优点。为了研究挤压联合普鲁兰酶制备慢消化淀粉的最佳条件,同时研究慢消化淀粉的形成机理,选取了三种不同直链含量的玉米淀粉,其中H玉米淀粉中直链淀粉含量为74.2%,M玉米淀粉中直链淀粉含量为51.5%,L玉米淀粉中直链淀粉含量为0.1%。研究挤压对不同直链含量玉米淀粉消化性的影响,在单因素的基础上设计三因素五水平二次正交旋转组合试验,优化得最佳制备条件,在最佳制备条件下制备慢消化淀粉,探究淀粉的血糖升高指数,并通过玉米淀粉原样品及其产物的分子结构分析研究慢消化淀粉的形成机理。通过试验,得出以下结论:1.当挤压机螺杆转速为70r/min,套筒温度为60℃,喂入料水分含量为20%时,H玉米淀粉挤出物中慢消化淀粉含量最高;当挤压机螺杆转速为150r/min,套筒温度为80℃,喂入料水分含量为25%时,M玉米淀粉挤出物中慢消化淀粉含量最高;当挤压机螺杆转速为150r/min,套筒温度为60℃,喂入料水分含量为20%时,L玉米淀粉挤出物中慢消化淀粉含量最高;经过挤压处理,不同直链含量玉米淀粉中的快消化淀粉含量降低、慢消化淀粉含量升高,且随直链含量增加,快消化淀粉含量增加。2.酶解条件不同制备出的慢消化淀粉含量不同。当挤出物的酶解时间为8h时,不同直链含量玉米淀粉制备出的慢消化淀粉含量最高,且三种玉米淀粉中M玉米淀粉制备出的慢消化淀粉含量最高;当挤出物的底物浓度为15%时,不同直链淀粉含量玉米淀粉制备出的慢消化淀粉含量最高,随着直链淀粉含量升高,慢消化淀粉含量增加;普鲁兰酶添加量为30u/g时,不同直链含量玉米淀粉制备出的慢消化淀粉含量最高,且H玉米淀粉中慢消化淀粉含量显著高于其他两种玉米淀粉;温度为55℃时,不同直链含量玉米淀粉制备出的慢消化淀粉含量最高,随着直链淀粉含量增加慢消化淀粉含量减少。3.以底物浓度、酶添加量、温度为试验因素,以慢消化淀粉含量为试验指标,得出利用H玉米淀粉制备慢消化淀粉的最佳工艺参数:底物浓度19%,酶添加量30u/g,温度53℃,制备的慢消化淀粉含量最高为40.81%;M玉米淀粉制备慢消化淀粉的最佳工艺参数:底物浓度15%,酶添加量30u/g,温度50℃,制备的慢消化淀粉含量最高为39.52%;L玉米淀粉制备慢消化淀粉的最佳工艺参数:底物浓度11%,酶添加量28u/g,温度53℃,制备的慢消化淀粉含量最高为41.42%。4.对原淀粉及产物分析得出以下结论:(1)由糊化特性可知:L玉米淀粉的受破坏程度最大,挤出物的峰值粘度低于原玉米淀粉,原玉米淀粉、挤出物及慢消化淀粉中慢消化淀粉不易老化。(2)SEM可知:未经处理的玉米淀粉表面光滑,经过挤压膨化,玉米淀粉挤出物颗粒表面多孔隙,经酶解制备的慢消化淀粉颗粒变小,表面光滑,棱结构明显。(3)红外光谱图结果表明,玉米淀粉挤出物没有出现新的官能团,但结晶结构遭到了破坏,慢消化淀粉在3730 cm~(-1)产生新的吸收峰,说明分子内与分子间产生氢键,重结晶及交联作用使淀粉具有缓慢消化性。三种不同直链含量玉米淀粉中H原玉米淀粉的结晶性最强,制备出的慢消化淀粉中L慢消化淀粉的结晶性最强。(4)玉米淀粉经过挤压晶体结构遭到破坏,经酶解玉米淀粉晶型由A型转变为A、B型共存,慢消化淀粉的结晶度HML,L玉米淀粉制备出的慢消化淀粉含量最高,淀粉的晶体结构,分子内与分子间的氢键及链长影响了淀粉的消化性。(5)未经处理的玉米淀粉分布于分子尺寸较大的区域,挤出物及慢消化淀粉的分子比未经处理的玉米淀粉分子小,相比于H、M慢消化淀粉,L慢消化淀粉在分子尺寸较大的区域有分布。(6)由DSC可知,焓变值的关系为原样品挤出物慢消化淀粉,不同直链含量玉米淀粉的起始温度相似,晶型相同,峰值温度原玉米淀粉挤出物慢消化淀粉,慢消化淀粉的糊化所需热量少,慢消化淀粉的结晶结构差,具有慢消化性。5.三种原样品及挤出物随着水解时间增加,葡萄糖释放量增加。慢消化淀粉的水解与原样品、挤出物不同,随着水解时间的增加先增加后经历平稳阶段再增加,单位时间内,慢消化淀粉的葡萄糖释放量最少,挤压酶解法制备的慢消化淀粉血糖生成指数降低。6.Pearson相关性分析结果表明:淀粉消化性与直链淀粉含量的相关性显著,直链淀粉含量与快消化淀粉及慢消化淀粉含量呈正相关。淀粉中无定型结构的存在使得淀粉吸收更多的能量来糊化。快消化淀粉含量与血糖生成指数、抗性淀粉含量呈正相关,与血糖生成指数呈负相关。挤压联合酶法制备慢消化淀粉结合了挤压法和酶法制备慢消化淀粉的优点,可控性更强,为实际生产慢消化淀粉提供理论基础。
【图文】：

直链淀粉含量 51.5%），L 淀粉购买于山东福洋生物，直链淀粉含量 0.1%）。酶（BR），上海源叶生物科技有限公司，活力 13u/mg酶（BR），广州生工生物科技有限公司，活力 100u/mR），江苏锐阳生物科技有限公司，活力 1500u/ml。剂盒（AR），，爱尔兰 Megazyme 公司，其他化学试剂仪器螺杆组成（长径比 16.4:1）的单螺杆挤压机，山东理工螺杆转速为（0~1200）r/min 无级可调，生产效率为 10~300℃，连续可调，配有温度数显仪表，闭环自控系统6.0mm）有级可调[52]。图 2.1 为单螺杆挤压机结构图。

山东理工大学硕士论文 第三章 结果与分析由表 3.7 可知，模型的决定系数 R2=0.8158>0.8，Y 与 X 高度相关，该模型模拟效果较好，可以较好的利用该模型对试验结果进行分析。响应模型线性回归（Pr=0.9920）不显著，二次回归（Pr<0.0001）极显著,交互项回归（Pr=0.9433）不显著，总回归（Pr=0.0015<0.01）极显著。利用 SAS 9.4 对实验数据进行二次多元拟合，并做响应面，如图 3.5 所示。
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS231

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