绿豆抗性淀粉的制备及特性_高群玉

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淀粉在加酶量 50 ASPU / g 的条件下处理 24 h, 分别在 4 ℃ 和 20 ℃ 下进行重结晶处理,凝沉时间对 抗性淀粉含量的影响如图 4 所示.
图 2 普鲁兰酶添加量对抗性淀粉含量的影响 Fig. 2 Effect of pullulanase dosage on the formation of RS
功能食品是食品工业发展的重要方向之一. 随 着人们生活水平的提高,人们越来越关注食品营养 和健康. 抗性淀粉( Resistant Starch,RS) 是不能被人 体小肠消化吸收的淀粉及其降解物的总称[1],是一 种新型功能型添加剂,对人体健康有重要作用( 如维 持餐后血糖和胰岛素水平稳定等) ,经不会增加人体 血脂浓度,有助于增加结肠的健康. 此外,抗性淀粉具 有比传统膳食纤维更好的加工特性,特别是在膨胀 度、黏度、凝胶能力、持水性等方面[2]. 目前,抗性淀粉 已引起营养界和食品界学者的广泛关注.
研究热点[6]. 目前,国内通常采用普通玉米淀粉、高链玉米淀
粉、木薯淀 粉、马 铃 薯 淀 粉 等 常 见 淀 粉 为 原 料 制 备 RS3 型抗性淀粉. 然而,除了以高直链玉米淀粉为原 料制备的抗性淀粉产品外,其他原料制备的抗性淀 粉产品中抗性淀粉含量( 质量分数,下同) 普遍低于 35% . 一般认为,抗性淀粉含量达到 45% 的为高含 量抗性淀粉. 目前高直链玉米淀粉在我国还没有引 育成功,国内企业在生产抗性淀粉的原料方面存在 一定局限,所以有必要寻求新材料并结合各种技术 手段 来 提 高 产 品 中 的 抗 性 淀 粉 含 量. Milasinovic 等[7]以玉米淀粉为原料,采用普鲁兰酶脱支法和压 热 处 理 制 备 抗 性 淀 粉,抗 性 淀 粉 含 量 最 高 可 达 25. 5% ,且结果表明普鲁兰酶脱支有利于淀粉的重 结晶. 绿豆淀粉是我国极具特色的淀粉品种,其淀粉 糊透明度和凝胶性好、凝沉性较强、热稳定性高,是 制作粉丝的理想原料[8-9]. 基于绿豆淀粉糊的上述 良好特性,绿豆淀粉适合用作制备凝沉重结晶淀粉,
1. 3 实验方法
1. 3. 1 抗性淀粉的制备 称取一定量的原淀粉,用 pH = 4. 6 的磷酸盐缓
冲液配成一定浓度的淀粉乳,在 121 ℃ 下压热处理 20 min,淀粉冷却至 55 ℃ ,加入普鲁兰酶进行脱支. 然后高温灭酶,自然冷却至室温,在一定温度下凝沉 储藏,凝沉后的淀粉经洗涤、过滤、烘干、粉碎和过筛 制得压热协同酶法处理淀粉样品. 其中重点考察淀 粉乳含量、加酶量、脱支时间、凝沉温度和时间对抗 性淀粉含量的影响. 淀粉不经过脱支酶处理,压热后
行表征. 结果表明: 原淀粉在 121 ℃ 下压热处理 20 min 后得到的糊化淀粉,在 55 ℃ 、普鲁兰
酶用量 50 ASPU / g 的条件下作用 24 h,然后在 20 ℃ 条件下凝沉 24 h 后,抗性淀粉含量达到
56. 9% ; 淀粉经过脱支重结晶后,重结晶淀粉颗粒形状为不规则的碎片,X 射线衍射结晶
通常抗性淀粉可分为以下 5 种: 物理包埋淀粉 ( RS1) ,如完整或部分颗粒磨碎的含抗性淀粉的谷 类和种籽等; 颗粒状抗性淀粉( RS2) ,如未经糊化的 淀粉粒和未成熟的生淀粉粒; 凝沉淀粉( RS3) ,如糊 化后的淀粉冷却或贮藏过程的重结晶淀粉[3]; 化学 改性淀 粉 ( RS4 ) [4]; 直 链 淀 粉 与 脂 类 V-型 复 合 物 ( RS5) [5]. 其中,RS3 可在食品加工中形成,热稳定 性最好,具有较高的商业应用价值,已成为国内外的
淀粉经过压热处理充分糊化后,加入不同量的 普鲁兰酶脱支 24 h,然后在 4 ℃ 下重结晶处理 24 h, 所得样品的 RS 含量如图 2 所示; 其中加酶量是以 每 1 g 干淀粉对应加入的酶量计.
由图 3 可见,随着脱支时间的增加,RS 含量先 增大后减小; 脱支时间为 24 h 时,RS 含量达到最高; 此后进一步延长脱支时间,RS 含量减小. 由此可见, 脱支时间对抗性淀粉的形成有重要的影响,脱支时 间的长短会影响分子链的长短和数目,只有合适的 分子链大小及分子聚合度才有利于淀粉的重结晶, 有利于抗性淀粉的形成.
第4 期
高群玉 等: 绿豆抗性淀粉的制备及特性
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然而,国内 外 对 绿 豆 抗 性 淀 粉 的 研 究 很 少,对 绿 豆 RS3 的性质研究目前未见报道.
文中采用爱尔兰 Megazyme 公司生产的 RS 检 测试剂盒,根据国际认可的标准方法 AOAC2002. 02 测定抗性淀粉含量[10]; 以国产绿豆淀粉为原料,采 用压热处理和压热协同酶法处理考察淀粉乳含量 ( 质量分数,下同) 、加酶量、脱支时间、凝沉温度和 时间对抗性淀粉形成的影响,以期探索制备高含量 抗性淀粉的方法和工艺条件; 同时,对重排结晶抗性 淀粉样品进行颗粒形貌、结晶结构和热性质分析,以 进一步探索抗性淀粉的结构特性及形成规律,为绿 豆抗性淀粉的生产和应用提供理论基础.
1. 2 仪器与设备
YX280B 型手提式不锈钢蒸汽消毒器,上海三 申医疗机械有限公司生产; HH-2 型数显恒温水浴 锅,金坛市富华仪器有限公司生产; SHA-CA 数显水 浴恒温振荡器,常州澳华仪器有限公司生产; 紫外 - 可见分光光度计,上海菁华科技仪器有限公司生产; TDL-5A 型离心机,上海菲恰尔分析仪器有限公司生 产; ZFD5090 型全自动鼓风干燥箱,上海智城分析仪 器制造公司生产; D / Max2200 型全自动 X 射线衍射 仪,日本 Rigaku 公司生产; DSC8000 型差示扫描量 热仪,美国 PERKIN-ELMER 公司生产; S3700 型扫 描电子显微镜( SEM) ,日本日立公司生产.
用日本日立公司 S3700 型扫描电子显微镜观察 淀粉颗粒形貌. 1. 3. 4 X 射线衍射分析
用日本 Rigaku 公司的 D / Max2200 型 X 射线衍 射仪进行 X 射线衍射分析,扫描范围 4° ~ 35°; 步长 0. 05°; 扫 描 速 度 4° / min; Cu 靶; 管 流 30 mA; 管 压 40 kV. 相对结晶度的计算参照文献[11]. 1. 3. 5 热分析
成,过度脱支会产生过多的短淀粉分子链,反而不利 于 RS 形成. 因此用普鲁兰酶适当脱支处理,淀粉分 子链容易发生凝沉,形成分子重排结晶结构,使淀粉 难以消化.
淀粉在加酶量 50 ASPU / g 的条件下进行脱支处 理,然后在 4 ℃ 下凝沉 24 h,脱支时间对抗性淀粉含 量的影响如图 3 所示.
收稿日期: 2010-09-17 * 基金项目: 国家“863”计划项目( 2007AA10Z309) ; 广东省部产学研结合项目( 2009B090300274)
作者简介: 高群玉( 1965-) ,女,博士,教授,主要从事谷物科学、淀粉改性及碳水化合物科学的研究. E-mail: qygao@ scut. edu. cn
自然冷却,在 4 ℃ 下凝沉 24 h,所得样品为压热处理 淀粉. 1. 3. 2 抗性淀粉含量的测定
称取 100 mg 抗性淀粉样品 ( 以干基计) ,加入 4. 0 mL 的 α-胰淀粉酶和 AMG 混合液( 其中 α-胰淀 粉酶和 AMG 的浓度分别为 10 mg / mL、3 U / mL) ,混 匀,在 37 ℃ 水浴中连续反应 16 h,消化酶解样品中的 非抗性淀粉. 加入 4 mL 99% ( 体积分数,下同) 的乙醇 终止反应,离心; 倒出上清液,用 2 mL 50% 的乙醇重 悬浮,用涡旋器涡旋,再加入 6 mL 50% 的乙醇,混合, 离心. 加入磁力搅拌子和 KOH,用磁力搅拌机在冰浴 状态下搅拌20 min,以重悬浮絮状物和溶解 RS. 加入 8. 0 mL 1. 2 mol / L的醋酸钠缓冲液和 0. 1 mL 浓度为 3300 U / mL 的AMG,混匀,50 ℃ 下水浴 30 min,将抗性 淀粉酶解为葡萄糖,用涡旋器间歇混匀,反应结束后, 离心. 在 0. 1 mL 清液中加入 GOPOD 试剂显色 20 min. 以 0. 1 mL 的 100 mmol / L 醋酸钠缓冲液和 GOPOD 混 合液为空白,在 510 nm 下测定吸光值,并计算样品中 的抗性淀粉含量. 1. 3. 3 扫描电子显微分析
1 实验
1. 1 实验材料
绿豆淀粉,哈尔滨哈达淀粉厂产品; 普鲁兰酶, 美国杰能科有限公司产品; 抗性淀粉分析试剂盒 ( 包括 α-胰淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶( AMG) 、GOPOD 葡 萄 糖 显 色 试 剂、葡 萄 糖 标 准 液 ) ,爱 尔 兰 Megazyme 公司产品; 冰醋酸、磷酸氢二钠、磷酸二 氢钠、三水合乙酸钠、顺丁烯二酸、氢氧化钾、氢氧化 钠等均为分析纯.
晶型从 A 型化为 B 型,结晶度大大提高,经压热协同酶法处理后结晶度由 17. 9% 升高至
45. 7% ; 经过脱支重结晶处理后,淀粉的熔融温度提高,焓值增加,抗性淀粉的耐热性
改善.
关键词: 抗性淀粉; 脱支酶; 颗粒形貌; 结晶结构; 热特性
中图分类号: TS231
doi: 10. 3969 / j. issn. 1000-565X. 2011. 04. 016
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华 南 理 工 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版)
第 39 卷
兰酶添加量、脱支时间、淀粉凝沉的温度和时间,促 进淀粉分 子 链 重 排,提 高 结 晶 程 度,进 而 提 高 RS 含量.
淀粉乳含量对抗性淀粉含量的影响如图 1 所 示. 由图 1 可见,随着淀粉乳含量的增加,抗性淀粉 含量先升高后降低; 当淀粉乳含量为 8% 时,RS 含 量达到最大( 43. 0% ) ; 当淀粉乳含量大于 10% 时, 抗性淀粉含量明显下降,而且淀粉乳含量过高,搅拌 操作困难,故选择淀粉乳含量为 8% 为宜. 下面的研 究均是以含量为 8% 的淀粉乳为对象.
图 3 脱支时间对抗性淀粉含量的影响 Fig. 3 Effect of debranching time on the formation of RS
图 1 淀粉乳含量对抗性淀粉含量的影响 Fig. 1 Effect of starch slurry content on the formation of RS
绿豆抗性淀粉的制备及特性*
高群玉 李素玲
( 华南理工大学 轻工与食品学院,广东 广州 510640)
摘 要: 以绿豆淀粉为原料,通过压热处理、压热协同酶法处理制备高含量抗性淀粉,研
究了淀粉乳含量、加酶量、脱支时间、凝沉温度和时间对抗性淀粉形成的影响,并利用扫描
电子显微镜、X 射线衍射仪和差示扫描量热仪分别对淀粉颗粒形貌、结晶结构和热特性进
各组实验均重复 3 次,用 Windows 的SPSS 13. 0 软件进行 统 计 分 析,并 以 平 均 值 ± 标 准 差 的 形 式 表示.
2 结果与分析
2. 1 制备工艺参数对抗性淀粉含量的影响
抗性淀粉的形成受多种因素的影响,如淀粉原料、 加工方法和条件等. 文中主要wk.baidu.com索改变酶法处理条 件来提高抗性淀粉含量. 通过改变淀粉乳含量、普鲁
称取一定量样品到样品池中,用注射器加入适 量的水配成淀粉含量为 30% 的淀粉乳,立即将样品 池压紧密封,称重后放入仪器内的样品座,室温下平 衡 2 h. 用空白的样品池做参比物,通氮气,开动仪器 进行测定. 扫描温度范围为 30 ~ 150 ℃ ,扫描速率为 10 ℃ / min,通入氮气的速率为 30 mL / min. 1. 3. 6 数据统计分析
第 39 卷 第 4 期 2011 年 4 月
华南理工大学学报( 自然科学版) Journal of South China University of Technology
( Natural Science Edition)
Vol. 39 No. 4 April 2011
文章编号: 1000-565X( 2011) 04-0088-06
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