收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

湿热处理和脂肪酸复合作用调控大米淀粉消化性能及营养功能的研究

王宏伟  
【摘要】:随着人们生活水平的提高及膳食结构与疾病谱的演变,食品所具有的生理调节、疾病预防等营养健康功能备受关注。因此,设计具有特定营养功能的个性化健康食品,已成为当今食品科学领域的研究热点之一。而作为人类重要膳食来源的大米,其主要组分大米淀粉的消化性能和营养功能的调控,对于人类的膳食营养与机体健康至关重要。针对国内外营养与健康食品研究与制造的现状及发展趋势,本论文提出采用湿热处理及脂肪酸复合方法,调控大米淀粉的消化性能和营养功能,并明晰相关的多尺度结构变化机制,对实现大米淀粉营养功能的调控和新型淀粉类营养健康食品的创制具有重要的学术价值和指导意义。针对影响大米淀粉营养健康功能的关键因素是其消化性能这一核心问题,采用绿色、高效及低成本的湿热处理加工方法,通过响应面设计,明晰湿热处理条件对大米淀粉消化性能的影响规律,及明确体系水分含量是调控大米淀粉消化性能的最主要影响因素,利用所获得的抗消化性能调控优化条件,可使大米淀粉颗粒的抗消化淀粉(RS)含量提高到15.9%;在此基础上,采用湿热处理协同脂肪酸复合的调控方法,进一步探讨湿热处理过程中不同脂肪酸及其添加量对大米淀粉消化性能的影响。结果显示,由于脂肪酸与大米淀粉形成复合物,抑制了湿热处理过程中快消化淀粉(RDS)的增加和慢消化淀粉(SDS)的减少,极大地促进了RS的生成,当大米脂肪酸与亚油酸添加量分别为4%和8%时,湿热处理大米淀粉-大米脂肪酸复合物和大米淀粉-亚油酸复合物的RS含量可达到23.2%和30.8%。采用现代分析技术,系统探讨湿热处理及脂肪酸复合作用诱导大米淀粉的分子量及分布、螺旋结构、结晶结构、层状结构、颗粒形态及大小等多尺度结构变化的规律,构建作用条件、多尺度结构变化与消化性能调控之间的物理模型,从分子水平及分子相互作用角度,揭示三者之间的相互影响关系进而实现调控大米淀粉消化性能的分子机制。研究结果发现,湿热处理体系中热能和水分子的协同作用,一方面导致大米淀粉多尺度结构受到不同程度的破坏,分子链发生降解、双螺旋结构解旋、相对结晶度降低、层状结构有序化程度减少、颗粒表面短程无序化增加,致使其RDS含量显著提高,SDS含量显著降低;另一方面,降解后的大米淀粉分子链自由运动性加强,发生重排和取向,双螺旋结构及A型结晶结构变得更加完美,并形成新的单螺旋结构和V型结晶结构,以及部分层状结构间、无定形背景区和支链淀粉结晶区排列的有序化程度增加,此外颗粒形成聚集体使比表面积变小,这些多尺度的变化在不同程度上促进了RS的形成;脂肪酸的复合作用,在进一步促使大米淀粉多尺度结构向无序化转变的同时,由于脂肪酸分子与直链淀粉分子或支链淀粉中较长侧直链形成单螺旋复合物,生成更多的V型结晶结构,提高了直链淀粉无定形背景区的分子链聚集有序化程度,增大了支链淀粉结晶区厚度,降低了无定形区域,使得A型结晶结构和双螺旋结构排列的更加规整和有序,从而导致大米淀粉与淀粉酶结合、变构和定位催化的分子相互作用受到抑制,故大米淀粉的RS含量得以较大提高,并抑制SDS含量降低。饱和度越高的脂肪酸的影响越明显。选择消化性能调控显著的湿热处理大米淀粉、湿热处理大米淀粉-脂肪酸复合物进行动物实验,系统考察湿热处理和脂肪酸复合作用前后的大米淀粉干预对高脂膳食受试鼠血糖、血脂、氧化应激等生理生化指标及肠道微生物增殖及分布的影响。结果显示,受试鼠的生理生化指标优劣变化取决于SDS和RS总量,肠道微生物菌群的组成和分布则受RS含量的影响。由于湿热处理显著降低了SDS含量,使SDS和RS总量降低,故湿热处理大米淀粉的血糖、血脂、氧化应激和肝功能代谢指标均劣于大米淀粉,但其RS含量的增加改变了受试鼠肠道菌群多样性和物种丰度,促进了双歧杆菌和乳酸杆菌等益生菌的生长增殖,抑制病原菌S24-7拟杆菌和Parabacteroides紫单胞菌属的生长;而大米淀粉-脂肪酸复合物对受试鼠整体生理生化指标的影响优于大米淀粉,尤其是大米淀粉-亚油酸复合物表现出具有预防由高脂膳食引发糖脂代谢问题的功能,但降低了肠道菌群多样性和物种丰度,在促进Turicibacter属等一些产短链脂肪酸有益菌生长的同时,也会促进毛螺菌属等一些致病菌的繁殖。本论文从分子层面上明晰了湿热处理、湿热处理协同脂肪酸复合作用影响大米淀粉多尺度结构演变进而调控其消化性能的机制,建立了“湿热处理及脂肪酸复合作用-多尺度结构转变-消化性能-营养功能”之间的相互关系,获得了有效调控大米淀粉消化性能的湿热处理技术和湿热处理协同脂肪酸复合作用技术,可望为具有调节血糖、血脂代谢及肠道微生态功能的大米淀粉健康食品的创制提供技术支撑和理论依据。


知网文化
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978