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普鲁兰多糖对大米淀粉性质的影响及机理研究

陈龙  
【摘要】:淀粉是自然界中一种来源广泛且重要的物质,在食品工业中具有广泛的应用。但原淀粉糊化后易于回生及淀粉糊体系对剪切和酸不稳定等特点,使得淀粉在工业中的应用受到了限制。而淀粉-亲水胶体复配体系通常比淀粉具有更优越的性质,常常被应用到食品当中,以改善产品的质构及持水性。本研究探索了一种安全而有效地改进大米淀粉品质的方法,即用非淀粉多糖-普鲁兰多糖与大米淀粉共混复配,主要的研究内容有:(1)分析了普鲁兰多糖对大米淀粉糊化性质和流变性质的影响;(2)研究了普鲁兰多糖对大米淀粉老化性质和消化性质的影响;(3)初步探究了大米淀粉与普鲁兰多糖之间的相互作用。普鲁兰多糖对大米淀粉的糊化与流变性质具有显著影响,且影响程度与普鲁兰多糖的添加量有关。快速粘度分析仪(RVA)测定结果显示普鲁兰多糖引起了大米淀粉糊化参数的显著改变。当添加量不超过0.07%时,普鲁兰多糖会略微增加复配体系的峰值粘度;而当添加量超过0.07%时,普鲁兰多糖则会显著地降低复配体系的峰值粘度。动态流变测定结果表明复配体系的储能模量G′与损耗模量G″在普鲁兰多糖添加量为0.01-0.07%范围内会随着普鲁兰多糖添加量的增加而增加,而随后继续添加普鲁兰多糖将会导致相应模量的下降。复配样品的糊化与流变性质表明在低添加量下普鲁兰多糖可能与大米淀粉较好地混合并促进大米淀粉的糊化,但在高添加量下普鲁兰多糖却抑制了淀粉的糊化。普鲁兰多糖对大米淀粉的短期回生与长期回生均有一定的抑制作用。本论文依次采用快速粘度分析仪(RVA)、旋转流变仪、差示扫描量热仪(DSC)和X-射线衍射仪(XRD)来研究普鲁兰多糖对大米淀粉回生性质的影响。RVA粘度曲线上显示普鲁兰多糖的加入可以显著地降低大米淀粉的崩解值与回生值,这意味着大米淀粉的短期回生受到了抑制。复配样品的动态时间扫描结果同样证实了普鲁兰多糖对大米淀粉的短期回生有抑制作用。从DSC曲线中可以清楚地发现普鲁兰多糖能够降低支链淀粉的回生热焓值。从X-射线衍射图谱中计算复配样品的相对结晶度,随着普鲁兰多糖添加量从0.07%增加到0.5%,冷藏一周的大米淀粉相对结晶度由10.421%下降到8.841%。Englyst体外模拟消化实验表明,普鲁兰多糖能够改变大米淀粉的消化特性。为了就普鲁兰多糖对大米淀粉的作用机理做出初步解释,本论文进一步研究了普鲁兰多糖与大米淀粉间的相互作用。通过差示扫描量热仪DSC、傅里叶红外光谱仪FTIR和热重分析仪TGA依次分析了复配样品中普鲁兰多糖与大米淀粉分子间的相容性、氢键相互作用及热稳定性。随后,借助高效体积排阻色谱仪HPSEC-多角度激光光散射检测器MALLS-示差折光检测器RI联用系统测定了普鲁兰多糖对大米直链淀粉和大米支链淀粉重均分子量Mw的影响。普鲁兰多糖会显著地增加支链淀粉的重均分子量,但对直链淀粉重均分子量则没有显著影响。复配体系低场核磁测定结果表明,普鲁兰多糖的添加显著地降低了体系中水分子的运动性。10%淀粉体系的RVA粘度曲线测定中发现了一个有趣的现象,即在所有复配样品的RVA糊化曲线中,在达到峰值粘度、淀粉颗粒崩解之后均出现了一个小的糊化峰,且该糊化峰会随着普鲁兰浓度的增加而愈加明显,出现的时间也相应延后。这表明普鲁兰多糖可以通过维持淀粉颗粒的完整性来抑制淀粉的充分糊化。样品的扫描电镜图进一步表明大米淀粉颗粒被一层普鲁兰多糖或普鲁兰多糖-淀粉分子组成的薄膜所包裹。普鲁兰多糖对大米淀粉颗粒的黏附包裹作用、普鲁兰多糖竞争体系中的有效水分和普鲁兰多糖与淀粉间的分子间相互作用共同决定了普鲁兰多糖对大米淀粉性质的影响。


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