抗性淀粉的制取与检测演示文稿

结果分析
－18℃冷冻条件与4 ℃冷藏条件相比，抗性淀粉的转化
更快，在30h处抗性淀粉得率即达到较高值。这可能是因 为在零下－18℃低温环境，淀粉糊中的水分子形成小冰晶从淀 粉糊中析出,从而缩短了直链分子之间的距离,使之容易形成氢 键,增加了抗性淀粉的含量。同时，可以看出,与冷藏相似,延 长冷冻时间对抗性淀粉的生成影响也较小。
5
5
5
8
40min 23.5 20.1 24.3 15.4 15.9
6
5
7
5
4
50min 25.8 12.0 10.7 17.9 26.7
0
0
5
5
60min 22.1 11.1 10.0 15.6 23.4
7
6
8
5
3
(1) 马铃薯淀粉乳浓度对抗性淀粉产率的影响
在10min、20min这样一段很短的时间内，低马铃薯淀粉浓度样品中，伸展的马铃
0.08 0.04
0.52 0.12
0.39 0.15
维生素PP(mg)
1.5
6.0
1.9
1.8
4.4
3.8
维生素C(mg)
20
80
微量
0
0
0
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抗性淀粉的制备原理
抗性淀粉主要制备非颗粒性的RS3。 抗性淀粉主要为直链马铃薯淀粉形成的结
晶老化马铃薯淀粉。 这类抗性淀粉是由于淀粉分子在凝沉过程
4.4 73.2 9.3
0.5 80.0 2.4
2.0 70.0 12.1
3.4 73.2 9.0
钙(mg)
9
36
12
20
44
32
磷(mg)
50
201
251
115
359
290
铁(mg)
0.8
3.2
3.4
1.1
3.9
4.9
维生素B1(mg) 维生素B2(mg)
0.1 0.04
0.4 0.16
0.35 0.11
性 型）
豆类
淀 抗 性 淀 粉 颗 粒 （ RS2 生 的 土 豆 、香 蕉 、玉 米 淀 抗 消 化
粉 型）
粉等
老 化 淀 粉 （ RS3 型 ） 煮 熟 后 冷 却 的 土 豆 、面 包 抗 消 化
和玉米片等
化 学 改 性 淀 粉 （ RS4 商 品 淀 粉（ 如 用 于 婴 儿 食 抗 消 化
RS(%)＝残留物的重量（干重）/初始重量（干重） × 100 以下实验中抗性淀粉检测都以此方法测定
第十五页，共33页。
结果分析
第十六页，共33页。
马铃薯淀粉乳浓度及高热高压处理时间与抗 性淀粉产率关系的研究
调整马铃薯淀粉乳浓度(25～45%)。固定稀盐酸 用量为马铃薯淀粉重量的3%，酸解 30min，恒温水浴 锅中沸水浴 1h。高压灭菌锅进行高压高热处理，处 理温度120℃, 调整高热高压处理时间（10～60min）。 之后取出放在-18℃冷冻室贮藏30h。 最后60℃烘干。
抗性淀粉的制取与检测演示文稿
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内容提要
➢ 选题背景 ➢ 研究内容及方法 ➢ 结果分析 ➢ 结论与成果
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选题背景
目前为止，碳水化物仍然是人类的主要能源物 质（70%左右），碳水化物包括淀粉和抗性淀粉、非 淀粉多糖（膳食纤维的主要成分）、低聚寡糖和糖， 其化学结构相似但生理效应不同。但人类对碳水化 物特别是对抗性淀粉的认识还远不如其他营养素那 么清楚，各国的科学家均把提高碳水化物的摄入量、 减少脂肪的摄入量作为各国的膳食指南，但如何提 高碳水化物的摄入量仍然是一个科学上悬而未决的 问题。抗性淀粉的发现和研究将为碳水化物的深入 研究开创一个良好开端。
食物
马铃薯
干马铃薯
玉米
大米
小麦
高粱
能量(千焦)
334.72
1343.06 1487.87
1522.98
1389.09
1430.93
水分(g)
78
11.7
11.5
12
12.3
10.9
粗蛋白(g)
2.1
8.4
9.5
6.8
13.3
10.1
脂肪(g)
碳水化合物 (g)
可食纤维(g)
0.1 18.5 2.1
0.4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ74.3 8.4
第九页，共33页。
研究内容及方法
本课题研究工作的目的及意义
本课题以新鲜马铃薯块茎为原料制备抗性淀粉，研究制 备工艺方法包括酸解处理、水浴处理、高压高热处理、 低温变性、脱水干燥。同时对抗性淀粉的得率进行初步 检测。研究了马铃薯淀粉乳不同的淀粉浓度、不同的高 压高热处理时间、温度、不同冷藏温度和时间等条件下 抗性淀粉得率的变化情况。希望找到一条比较实用的用 马铃薯制备抗性淀粉的工艺生产技术。
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淀粉——植物的多糖储备物
在植物中分布——谷物和豆类种子、根部、块茎
化学结构分类——由葡萄糖聚合的直链淀粉和支链 淀粉两类
淀粉
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直链淀粉
支链淀粉
抗性淀粉(Resistant Starch，RS)
抗性淀粉是不为人体小肠所吸收，但可被结肠菌群分 解为乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸及其降解产物的 淀粉。
薯淀粉分子相互接触频率高，抗性淀粉的得率高。
可以看出，35%马铃薯淀粉乳在30min高热高压时间下，抗性淀粉产率最高， 为27.7%。40min时情况类似于30min。
从50min、60min可以看到，过了产率高峰后，又回到了类似于10min、 20min的情况。
马铃薯淀粉含水量不同，抗性淀粉的得率变化明显。水与马铃薯淀粉的 比例，影响着马铃薯淀粉链是否可充分伸展的空间作用，马铃薯淀粉浓度过 高，其黏度相对地也较大，马铃薯淀粉糊化后分子链相互影响，难于形成有 序排列，形成结晶；马铃薯淀粉浓度太低，伸展的马铃薯淀粉分子难于相互 接触，也不易形成有序排列，分子之间不易缔合，则老化速度很慢。可见， 水分过高或过低都不利于抗性淀粉的形成，适度含水量的马铃薯淀粉乳液经 充分糊化后，可使分子的缔合容易，抗性淀粉得率增多。
抗性淀粉的得率见表
第十七页，共33页。
第十八页，共33页。
结果分析
淀粉乳浓 度
时间
25%
30%
35%
40%
45%
10min 18.7 14.1 12.0 12.8 13.6
5
5
0
0
5
20min 19.1 15.3 13.2 13.4 14.1
5
6
7
4
6
30min 24.3 26.6 27.7 17.8 18.1
在4℃冷藏，时间在10～60min之间变化 与抗性淀粉产率的关系研究 :
第二十三页，共33页。
结果分析
冷藏的时间越长，抗性淀粉的得率越多，但是在冷藏48h之后， 抗性淀粉得率增加并不明显。这主要是回为糊化后的马铃薯淀粉 结晶分为两个阶段，晶核生成及晶体生长：首先是直链马铃薯淀 粉分子构象发生变化，晶核形成；然后当冷却到一定温度支链马 铃薯淀粉分子开始缓慢结晶。所以，无论是直链马铃薯淀粉还是 支链马铃薯淀粉，其老化都需要经历分子自动取向，相互靠拢， 才逐步形成晶体，这需要一个过程。而过长的冷藏时间抗性淀粉 并没有更多增加。
型）
品）
第七页，共33页。
表2 抗性淀粉在食物中的含量
抗性淀粉含量
食物种类
≤ 1％
熟马铃薯、热米饭、高谷糠早餐麦片、小麦粉、空
心面条、热馒头
1～ 2.5％
普 通 早 餐 麦 片 、饼 干 、面 包 、冷 稀 饭 、熟 马 铃 薯（ 冷 ）、 冷米饭
2.5～ 5.0％ 玉 米 片 、 大 米 碎 片 、 油 炸 土 豆 片 、 爆 豌 豆
中分子重新聚集成有序的结晶结构的缘故。 结晶区的出现阻止淀粉酶靠近结晶区域的 葡萄糖苷键，并阻止淀粉酶活性基团中的 结合部位与淀粉分子结合，因而就不能完 全被淀粉酶作用，从而产生抗酶解性。
第十三页，共33页。
制备工艺流程
实验设计的工艺流程是：
新鲜的马铃薯块茎
打浆、 粉碎
提取淀粉
调 整 浓 度 (25 ～ 45%)
降低血脂、预防脂肪肝
降低、控制体重（减少脂肪生成，且本身能量远低于淀粉）
促进矿物质吸收（如Mg、Ca）
增加营养（发酵生成短链脂肪酸等）
第八页，共33页。
抗性淀粉的应用
抗性淀粉应用于食品加工，不仅可提高纤维含量，还可 改进食品的品质，克服传统膳食纤维的某些缺点，使消 费者能够在享受食品原有美味的条件下得到健康和营养。 抗性淀粉作为低热、高膳食纤维含量的功能性食品成分 具有重要的工业应用价值。
抗性淀粉对人体健康产生广泛的有益作用，是近年来 发展起来的一个新概念。
抗性淀粉分为： 物理包埋淀粉(Physically Trapped Starch, RS1)
抗性淀粉颗粒(Resistant Starch Granules, RS2) 老化淀粉(Retrograded Starch RS3)
第二十页，共33页。
高温对抗性淀粉产率的影响
确定：马铃薯淀粉乳浓度35%、稀盐酸用 量为马铃薯淀粉重量的3%、酸解 30min、 沸水浴 1h、高温处理时间30min、-18℃贮 藏30h、60℃烘干。
高温处理时间不变，温度在100～120℃之
间变化与抗性淀粉产率的关系研究 :
第二十一页，共33页。
第二十六页，共33页。
干燥温度对抗性淀粉产率的影响
确定：马铃薯淀粉乳浓度35%、稀盐酸用量 为马铃薯淀粉重量的3%、酸解30min、沸水 浴1h。高温处理温度120℃，时间30min、18℃冷冻室贮藏30h。
采用40 ℃ 、50 ℃ 、60 ℃ 、70 ℃ 、80℃几 种温度条件进行干燥与抗性淀粉产率的关系 研究 :
第二十四页，共33页。
－18℃冷冻时间对抗性淀粉产率的影响
确定：马铃薯淀粉乳浓度35%、稀盐酸 用量为马铃薯淀粉重量的3%、酸解30m、 沸水浴1h、温度120℃，处理时间30min、-
18℃贮藏、60℃烘干。
在－18℃冷冻，时间在10～60min之间变 化与抗性淀粉产率的关系研究 ：
第二十五页，共33页。
结果分析
马铃薯淀粉乳浓度35%
由线性上升趋势可见，高温使淀粉分子 更充分伸 展，相互接触更容易，最终结晶率提高。抗性马铃薯淀 粉的产率随着高热高压温度的升高而提高。
第二十二页，共33页。
4℃冷藏时间对抗性淀粉产率的影响
确定：马铃薯淀粉乳浓度35%、稀盐酸用 量为马铃薯淀粉重量的3%、酸解 30min、 沸水浴1h、温度120℃，处理时间30min、 4℃贮藏、60℃烘干。
第二十七页，共33页。
结果分析
从图中可以看出,在较低温度干燥的条件下,有利于抗性
30℃ 下 酸 解 一 定 时 间
水浴预糊化 1h(65～75℃)
高热高压处理
冷却
低温静置
烘干
成品
第十四页，共33页。
抗性淀粉含量检测方法
抗性淀粉含量测定的代表性方法是Englyst方法及其修改方法。 按照Englyst方法，将待分析其抗性淀粉含量的2g（干重） 粉状产品用一定浓度的α－淀粉酶（200U）37℃保温酶解 120min，使可消化淀粉转化成葡萄糖。通过降低pH，温度 到20℃中止酶的活性。然后，添加4倍体积量的80%（V/V）乙 醇溶液，室温下放置1h，离心沉淀（2500×g，10min），弃去 上清液。用80%（V/V）的乙醇洗涤残留物3次，用无水乙醇洗 涤1次，然后离心。将残留物冻干并称重，测定水分含量并得 出残留物的干重。按照下式计算抗性淀粉含量：
5.0～ 15％ 煮 扁 豆 、煮 蚕 豆 、煮 大 豆 、豌 豆 、生 大 米 、玉 米 粉 、
高压蒸煮后冷却的小麦淀粉以及大豆淀粉和玉米
淀粉、烹调后冷冻的淀粉食品
≥ 15％
生马铃薯、生豆子、链淀粉玉米、未成熟的香蕉、 老化后的直链淀粉
食品中抗性淀粉的生理功能
控制膳食后血糖，防治糖尿病 防治肠道疾病（如：盲肠炎、结肠炎等）
化学改性淀粉(Chemically Modifed Starch, RS4)
第五页，共33页。
表1 以抗消化性为依据的淀粉分类
第六页，共33页。
淀粉类型
举例
在小肠中的可
消化性
快速消化淀粉
刚煮熟的淀粉质食品
快
慢速消化淀粉
大部分生的谷物
缓慢但完全
抗 物 理 包 埋 淀 粉 （ RS1 部 分 碾 磨 的 谷 物 、种 子 和 抗 消 化
第十页，共33页。
选择以马铃薯作为制取原料
马铃薯同时具有谷类和蔬菜的特征，既可作 为主食，又可作为副食食用。是重要的食品 工业原料
马铃薯资源丰富，价格低廉
马铃薯块茎含有大量的淀粉,其中直链淀粉 比率较高（约21%左右），适合用着制备RS3 抗性淀粉（易老化）
第十一页，共33页。
表3 马铃薯、干马铃薯与其它食物成分（每100g可食部分）
第十九页，共33页。
(2)高热高压处理时间对抗性淀粉产率的影响
35%马铃薯淀粉乳浓度条件下，高热高压处理时间影响着马铃薯淀粉链充
分伸展的程度，随着高热高压处理时间的延长，抗性马铃薯淀粉的得率上升，但 是高热高压时间过长，同样会产生降解马铃薯淀粉链的作用，马铃薯淀粉链过短 不利于抗性马铃薯淀粉的形成。