淀粉分子结构与_淀粉酶酶解性能的相关性_于轩

图3 Fig. 3
不同来源淀粉中支链淀粉的链长分布图
The chainlength distribution of amylopectin from different botanical sources
6 种支链淀粉链长分布呈近似 由图 3 可以看出，
［15 ］ ［14 ］
研究报告 表1 Table 1
淀粉来源 直链淀粉 / % 普通玉米淀粉 22. 57 蜡质玉米淀粉 0
不同来源淀粉的直链淀粉含量
大米淀粉 19. 09 木薯淀粉 19. 57 马铃薯淀粉 26. 37 豌豆淀粉 35. 06
The amylose content of starches from different botanical sources
［9 ］
。
色谱柱型号： CarboPacPA200 ， 检测器为安培脉冲 检测器； 温度： 25 ℃ ； 流速： 0. 5 mL / min， 流动相 A 为 0. 15 mol / L NaOH 溶 液， 流 动 相 B 为 0. 15 mol / L NaOH 和 0. 5 mol / L 醋酸钠混合液， 采用梯度洗脱， 程 50% 序为： 60% 流动相 A + 40% 流动相 B 保持 2min， 40% 流动相 A 流动相 A + 50% 流动相 B 保持 8min， + 60% 流动相 B 保持 30 min， 20% 流动相 A + 80% 流
表 1 中显示了不同来源淀粉的直链淀粉含量 ， 结 ［16 ］ 果与以前的报道接近 。 由图 2 可知， 直链淀粉含 量越高， 酶解效率越低， 但原淀粉中直链含量较高的 马铃薯淀粉和豌豆淀粉的 α 淀粉酶酶解效率都较高 （ 图 1） ， 与图 2 结果并不一致， 这说明直链淀粉的含 6 量可能不是导致 种淀粉酶解性能差异的主要因素 ， 而结构更为复杂的支链淀粉则可能是其主要因素 。 2. 3 不同来源淀粉中支链淀粉链长分布与 α淀粉 酶酶解效率的相关性 2. 3. 1 不同来源淀粉中支链淀粉的链长分布 支链淀粉的链长分布反映了支链淀粉的精细结 在测定支链淀粉链长分布的方法中， 高效阴离子 构， 交换色谱脉冲安培检测法具有分离效果好、 灵敏度
α淀粉酶酶解效率的测定 准确称取 1. 000 g 淀粉（ 以干基计 ） ， 加入 40 mL 0. 2 mol / L 的柠檬酸磷酸氢二钠缓冲溶液（ pH 7. 0 ） ， 于沸水浴搅拌糊化 20 min， 取出后定容至 50 mL， 配 成 20 mg / mL 的糊化淀粉溶液。量取 40 mL 置于 250 mL 具塞锥形瓶中， 在 60 ℃ 恒温水浴下振荡 10 min （ 转速为 150 r / min ） ， 加 α淀粉酶 0. 5 U / mL 并准确 10 、 15 、 20 、 30 、 40 、 60 、 90 、 120 、 酶解不同时间（ 5 、 计时， 150 、 180 min） 后取 1 mL 酶解液置于盛有 2 mL DNS
［7 ］ 和 2 mL 蒸馏水的比色管中终止反应 ， 沸水浴 5 min
1. 2. 2
1
1. 1
材料与方法
试剂与仪器
玉米淀粉、 蜡质玉米淀粉、 马铃薯淀粉、 大米淀 粉、 木薯淀粉、 豌豆淀粉， 市售； 玉米直链淀粉标准品、
Email： zfli 第一作者： 硕士研究生（ 李兆丰副教授为通讯作者， @ jiangnan. edu. cn） 。 * 国家自然科学基金（ No. 31101228 ） ； 江苏省自然科学基金（ No. BK2011152） ； “ 十 二 五 ” 国 家 科 技 支 撑 计 划 （ No. 2012BAD34B07 ） 资助 收稿日期： 2013 － 03 － 28 ， 改回日期： 2013 － 04 － 11
2013 年第 39 卷第 6 期（ 总第 306 期）
1
食品与发酵工业
FOOD AND FERMENTATION INDUSTRIES DE 值仅有 48 。 造成这种酶解差异的原因可能与底 ， 最主要体现在直链淀粉与支链淀 粉分子结构的差异上。 物的结构有关
［13 ］
mol / L 的柠檬酸磷酸氢二钠缓冲溶液 （ pH 5. 0 ） 中， 沸水浴糊化 10 min 后， 置于 50 ℃ 恒温水域锅中保温 ห้องสมุดไป่ตู้0 min， 50 ℃ 下反应 4 h， 加 5 μL 脱支酶酶液， 沸水浴 20 min 终止反应， 8 000 r / min 离心 10 冷却至室温， min， 取上清液稀释 10 倍， 经 0. 45 μm 的尼龙微孔膜 过滤后， 采用高效阴离子交换色谱法测定链长分 布
研究报告
淀粉分子结构与 α － 淀粉酶酶解性能的相关性
1 1 1， 2 1， 2 于轩 ，李才明 ，顾正彪 ，李兆丰
*
1 （ 江南大学食品学院， 214122 ） 江苏 无锡， 2 （ 江南大学食品科学与技术国家重点实验室， 214122 ） 江苏 无锡， 摘 要 以 6 种不同来源的淀粉为研究对象， 分析了淀粉分子结构对其 α淀粉酶酶解性能的影响 。结果表明，
α淀粉酶酶解直链淀粉的效率要低于支链淀粉， 且直链淀粉含量并非导致淀粉酶解性能差异的主要因素； 支链 淀粉酶酶解效率有较大影响， 其平均链长与 α淀粉酶酶解效率的线性相关性显著 。 淀粉的链长分布对 α关键词 淀粉， α淀粉酶， 直链淀粉， 链长分布， 平均链长
α淀粉酶属于内切酶， 作用于淀粉时， 随机从分 ［1 ］ 1， 4 糖苷键， 子内部切断 α 又称为液化酶 。 由于 1， 6 糖苷键， α淀粉酶不能切开淀粉分支点的 α 也不 ［2 ］ 1， 4 糖苷键 ， 因此， α淀粉 能酶解分支点附近的 α 其酶解效率存在较大差 酶作用不同结构的淀粉时， 异。国外对于淀粉分子结构与其酶解效率的相关性 Srichuwong 等人 有一些报道，
米淀粉的链长分布对其体外消化性能有一定影响 ； 张
［6 ］
的研究结果表明， 改变淀粉的链长分布、
分支密度等， 会明显影响淀粉的消化性。α 淀粉酶作 为一种重要的淀粉糖工业用酶， 有必要深入了解其对 不同分子结构淀粉的酶解效率， 从而更好地指导淀粉 糖的生产。本研究从直链淀粉含量和支链淀粉链长 分布两方面研究不同来源淀粉分子结构与其酶解性 能的相关性， 并分析相关机理。
显色， 冷却定容至 25 mL， 于 575 nm 下测吸光度， 根 据标准曲线计算还原糖含量 DE 值 = 1. 2. 3
［8 ］
（ 以葡萄糖计） 。
生成的还原糖质量( 以葡萄糖计) × 100 淀粉干基质量
支链淀粉链长分布的测定 准确称取 0. 04 g 淀粉 （ 以干基计 ） 于 2 mL 0. 2
2013 Vol. 39 No. 6 （ Total 306 ）
由图 2 可知， 淀粉中直链淀粉的含量影响 α 淀 ， ， ， 粉酶酶解效率 直链淀粉含量越高 酶解速率越慢 酶 解程度越低。反应 180 min 后， 纯直链淀粉酶解产物 的 DE 值为 47 ， 而纯支链淀粉酶解产物的 DE 值则达 到 56 。Rendleman 的研究结果也表明玉米直链淀 粉的 α 淀粉酶酶解效率要明显低于支链淀粉， 但张 却得到相反的结果， 这可能是由于淀粉 如分子量、 直链淀粉脂 的酶解性能受多种因素影响， 力田等人 质复合结构等。用国标法测定 6 种淀粉的直链淀粉 含量， 结果见表 1 。
研究了不同来源淀粉
淀粉酶酶解性能， 得出支链淀粉链长分布 颗粒的 α 但影响淀 与原淀粉颗粒的酶解性能有一定的相关性 ， 粉颗粒酶解性能的因素除了淀粉分子结构以外 ， 还有 如颗粒大小、 颗粒形状等也会影响 淀粉的颗粒结构， 酶解性能 根义等人
［4 ］
； Sasaki 等人
［5 ］
的研究结果表明， 蜡质大
图2 Fig. 2 不同直链淀粉含量的 α淀粉酶酶解曲线 The effect of different amylose content to the hydrolysis of starch by αamylase
2
2. 1
结果与讨论
不同来源淀粉的 α淀粉酶酶解效率 将 6 种淀粉分别配制成 20 mg / mL 的糊化淀粉
［11 ］ 子色谱法测定产物麦芽糖的含量 ， 剩余反应液置 ［12 ］ 于 14 kDa 透析袋中透析 24 h ， 将产物麦芽糖除
去。透析完后取出溶液， 测定其中的淀粉浓度 （ 参照 GB5009. 9 － 2008 中淀粉的测定方法进行） ， 将它们稀 释至同一浓度， 测定其平均链长并进行 α 淀粉酶酶 解实验。
溶液， 进行 α 淀粉酶酶解反应 （ 除淀粉种类不同以 外， 其他条件均相同 ） ， 间隔一定时间取样测定产物 DE 还原性， 并计算出 DE 值， 以酶解时间为横坐标， 值为纵坐标作图， 结果见图 1 。 由图 1 可以看出， 不同来源淀粉 α 淀粉酶酶解 过程可以分为 2 个阶段： 0 ～ 90 min 内酶解速率较快， 90 ～ 180 min 酶解速率明显降低。不同来源淀粉的酶 解速率及酶解程度差异明显， 其中马铃薯淀粉酶解速 ， ， 180 min 后 DE 值达 65 ； 率最快 酶解程度最大 反应 180 min 时 大米淀粉酶解速率最慢， 酶解程度最小， 2
［10 ］ 动相 B 保持 20 min 。
图1 Fig. 1
不同来源淀粉的 α淀粉酶酶解曲线 Hydrolysis of starches from different botanical sources by αamylase
2. 2
直链淀粉含量对 α淀粉酶酶解效率的影响
平均链长( CL) = 1. 2. 4
高等优点， 为支链淀粉链长分布的分析提供了强有力 ［17 ］ 1， 6 糖苷键被 的支持 。 淀粉经脱支酶脱支后， α切断， 从而酶解成一系列聚合度 （ DP ） 不同的线性短 DP 大的 链。不同 DP 的链段所具有的羟基数不同， 链段羟基数量多， 在碱性流动相存在的情况下电负性 ， 保留时间长， 出峰时间晚。 大 与色谱柱亲和能力强， 直链淀粉几乎不含分支结构， 因而不与脱支酶作用， 由于其本身 DP 更大， 与柱子的亲和能力非常强， 在 测定时间内不出峰， 因此不会对支链淀粉链长分布的 ［9 ］ 测定造成干扰 。通过高效阴离子交换色谱对 6 种 淀粉中支链淀粉链长分布进行测定 ， 以相对含量对聚 结果见图 3 。 合度作图，