酶水解方式对多孔淀粉结构、性质的影响及其应用研究

发布时间：2020-10-01 15:23

　　 多孔淀粉拥有较大的比表面积,其独特的孔型结构,能够应用于不同种类物质,成为极具潜力的吸附材料。多孔淀粉加工原材料来源广泛,成本价格低廉,绿色生物酶法制备,具有良好工业开发价值。本课题选取能够制备良好多孔结构的玉米淀粉作为酶解原材料,确定中温α-淀粉酶和糖化酶对玉米淀粉的亲和性,使用中温α-淀粉酶、糖化酶和复合酶制备不同水解方式样品。通过单因素实验优化得到复合酶配比,以水解率、损失率、吸水率和吸油率作为衡量指标,参数分别为26.26%、36.35%、56.36%、95.86%,最后确定最佳比例是中温α-淀粉酶:糖化酶=1:4。以时间为变量,利用不同水解方式制备得到水解率大致为27%不同水解方式的样品。以PLM、SEM、DSC、XRD、~1H NMR和粒径分析等仪器表征样品的形貌及结构特征。PLM图像显示中温α-淀粉酶多孔淀粉,颗粒由外至内,呈现由大及小的锥形孔,糖化酶多孔淀粉颗粒,颗粒由内至外,呈现由小及大的锥形孔;复合酶多孔颗粒结构呈现两种酶水解后的综合特点,酶作用后的样品偏光减弱。SEM图像表明酶作用后,淀粉颗粒表面形成了深浅不同、大小不一的多孔,其中CE样品孔径分布最为均匀。采用DSC探究不同多孔淀粉的热力学性质,DSC结果显示中温α-淀粉酶多孔淀粉的峰值温度高,内部结构更加有序。糖化酶多孔淀粉糊化焓值(△H)值最大,可能因为内部含有更多的支链淀粉。粒径结果表明中温α-淀粉酶易使淀粉颗粒破碎,粒径显著减小,糖化酶水解样品小颗粒分布减少,糖化酶更倾向作用于粒径较小的颗粒。XRD能够说明两种酶水解主要作用于无定形区,数据显示,相比于原淀粉,酶解后的淀粉相对结晶度均增大。与原淀粉相比,~1H NMR结果显示AM样品DB值下降,α-1,6糖苷键相对含量增加,足以说明中温α-淀粉酶更多作用于直链淀粉。经过中温α-淀粉酶作用后的样品在谱图信号4.31ppm的位置出现特征峰,原淀粉与糖化酶的水解后未出现此信号,为区分制备多孔淀粉酶类型提供了一个基础方法。淀粉的亚甲蓝吸附动力学曲线更加符合准二阶动力学模型,说明亚甲基蓝主要分布在淀粉颗粒的表面一层,并且酶解后的颗粒对亚甲基蓝的吸附性显著增加。利用乙醇有机溶剂法,制备得到了多孔淀粉/维生素E复合物,CE-VE复合物包埋率最高,保留率达到60%。SEM观察颗粒表面,NS-VE复合物表面互相粘附,有少量维生素E进入淀粉颗粒内部,而酶解后的淀粉颗粒内部包埋大量维生素E,颗粒与颗粒之间保持独立,没有粘附。CLSM观察颗粒内部,维生素E充分进入了多孔淀粉颗粒内部。XRD相对结晶度结果充分说明复合酶多孔淀粉颗粒内部吸附了更多的维生素E,颗粒有较大的空腔结构更有利于维生素E的负载。多孔淀粉在避光、避氧、自然条件下,可以一定程度延缓维生素E氧化,自然条件下在21天后保留率为原始包埋率的一半。在体外模拟消化的过程,AM和CE在口腔中开始开始产生还原糖,AMG与原淀粉结晶结构更加稳定保持一致,从小肠才开始产生还原糖。维生素E的体外释放,NS-VE与AMG-VE在胃中释放量多,因为VE主要附着在颗粒表面,AM-VE和CE-VE在胃中的释放量较少,同样在小肠中的释放量也较少,多孔淀粉在消化过程一定程度保护了维生素E,但是在小肠中也不能完全释放。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TS231
【部分图文】：

华南理工大学硕士学位论文淀粉主要来源于植物的根、茎、叶、果实和种子，不同来源的淀粉颗粒在形态、晶型、粒径、直链淀粉含量以及对酶的敏感程度都有一定差异如表 1-1，A 型淀粉（：普通玉米淀粉和蜡质玉米淀粉）更容易在颗粒表面形成较多的均匀小孔， B 型淀例如：马铃薯淀粉）和 C 型淀粉（例如：绿豆淀粉）难以形成分布均匀的小孔。

华南理工大学硕士学位论文(3)采用有机溶剂法，制备酶解多孔淀粉与维生素 E 复合物样品，通过扫描电镜和激光共聚焦观察复合物形貌特征，对其表面和内部结构进行表征。采用 XRD 测定复合物结构晶型，比较不同酶解多孔淀粉复合物结构差异。(4)测定酶解多孔淀粉与维生素 E 复合物在避光、避氧及自然条件下的对维生素 E的的储藏稳定性。(5)在模拟人体消化条件下，探究模拟酶解多孔淀粉与维生素 E 复合物的消化缓释特性。

34图 3-2 酶解多孔淀粉偏光显微镜图像；1---普通光条件，2---偏正光条件；×500Fig. 3-2 Polarizing light micrographs of porous starches1---ordinary light, 2---polarized light; ×5003.4.3SEM 表观形貌特征玉米淀粉颗粒表面存在微孔，连接从团粒脐点内腔和外表面的通道，直径在 5~40

【参考文献】

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1 唐宜轩;韩丽;张定X;张芳;杨迎光;杨明;;多孔淀粉的制备及其在医药应用中的研究进展[J];中成药;2015年06期

2 高群玉;叶营;王琳;;湿热处理对不同晶型淀粉理化性质及消化性的影响[J];现代食品科技;2015年03期

3 聂丹;;多种淀粉颗粒的扫描电镜下的形态分析[J];安徽农业科学;2014年33期

4 王文;黄继红;游倩倩;冯军伟;苏雪锋;杨明乾;;化妆品用变性淀粉的研究进展[J];日用化学工业;2014年07期

5 范争荣;肖作兵;胡静;张佳;;负载薄荷香精微孔淀粉的制备及其表征[J];日用化学工业;2013年05期

6 王强;贾鑫;李明启;杨晓燕;;中国常见食用豆类淀粉粒形态分析及其在农业考古中的应用[J];文物春秋;2013年03期

7 满建民;蔡金文;徐斌;张奉民;刘巧泉;韦存虚;;作物淀粉晶体结构的波谱分析[J];作物学报;2012年04期

8 张洪微;翟爱华;崔素萍;;复合酶法制备多孔淀粉条件的优化[J];中国粮油学报;2010年04期

9 刘灿召;杨光;董俊杰;李凯;;α-淀粉酶和葡萄糖苷酶对玉米微孔淀粉制备的影响[J];食品工业;2008年02期

10 周坚,沈汪洋,万楚筠;微孔淀粉的应用研究[J];中国粮油学报;2005年03期

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3 吕简;几种复合改性淀粉的制备及应用[D];合肥工业大学;2016年

4 易月;多孔止血淀粉的研究[D];华中师范大学;2015年

5 任瑞珍;酶解法研究三种薯类淀粉的壳层和小体结构[D];陕西科技大学;2015年

6 伍秀英;淀粉颗粒酶解机制及其包埋番茄红素研究[D];华南理工大学;2014年

7 于轩;不同来源淀粉的分子结构对其酶解性能影响的研究[D];江南大学;2013年

8 应雪肖;普通糖化酶制备多孔淀粉及其吸附性能的研究[D];浙江工业大学;2007年

9 张兆俊;微孔淀粉包埋乳酸菌功能性研究[D];西南大学;2006年

本文编号：2831620