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酶法制备木薯抗性淀粉及形成机理研究

刘婷  
【摘要】:以木薯淀粉为原料,利用耐高温α-淀粉酶、普鲁兰酶及酶联合热压法制备抗性淀粉(RS),采用凝胶渗透色谱(GPC)、X射线衍射、差示扫描量热仪(DSC)和电子扫描电镜(SEM)手段,研究制备过程中的酶解动力学及RS的分子特性、热特性、颗粒形貌、结晶类型,揭示酶法制备木薯抗性淀粉的形成机理。研究结果表明: 1.利用耐高温α-淀粉酶制备RS,酶用量30U/g淀粉,酶解10min,淀粉水解DE值0.32,直链淀粉含量达最高22.13%,RS含量达最高9.13%。GPC结果表明木薯淀粉的长链大分子(DPw100)由97.98%减少至约20%;酶解不产生新的中链分子(30DPw100);短链分子(DPw30)增加至约80%;提纯的RS重均分子量Mw为6.97×103-9.72×103。SEM结果显示酶的作用使RS颗粒内部出现镂空或断层现象。木薯原淀粉的X射线衍射结果显示为典型的A型结晶,结晶度17.90%;原淀粉酶解后,结晶类型不改变,结晶度降低至13.68%;提纯的RS,结晶类型为C型,结晶度为20.95%。 2.木薯淀粉的普鲁兰酶水解曲线遵循一级反应方程,酶用量为4U/g淀粉,酶解4h,直链淀粉含量23%,RS达最高10.43%。GPC结果表明普鲁兰酶作用,长链分子由97.80%减少至约5%,中链分子由1.29%增加至3.64%,小链分子增至约92%。结果揭示:木薯淀粉的分支繁多并以较短的侧链为主。SEM显示随着酶解时间的延长,RS颗粒内部层状结构密度增加。X射线衍射表明普鲁兰酶酶解后,RS结晶类型B型,结晶度由17.90%减少至9.37%。 3.压热法制备抗性淀粉,淀粉乳水分含量80%,121℃,压热30min,4℃贮藏18h,RS含量最高达8%;高水分含量(60%),低温(4℃),长时间(0-36h)有利于RS的形成。SEM显示压热处理水分的增加(20%-80%)有利于压热的均匀作用,RS颗粒内部破坏程度随之增加;X衍射表明水分含量20%时,RS结晶类型不变(A型),结晶度由17.90%增加至57.89%;当水分含量≥40%,结晶度下降为零。 4.121℃,压热30min,联合耐高温α-淀粉酶,酶用量30U/g淀粉,酶解10min, RS最高9%,比单用酶法提高2%,比单用压热法提高1%。相同条件下联合普鲁兰酶,酶用量4U/g淀粉,酶解4h,RS最高约10%,和单用酶法的RS含量没有显著差异。压热联合耐高温α-淀粉酶和普鲁兰酶制备RS的作用效果不一致。 5.DSC结果表明:木薯淀粉糊化起始温度为52.7℃,不同条件制备的抗性淀粉均在115℃附近有吸收峰,终止温度与起始温度差减小,糊化过程焓的变化增加。x衍射出峰位置、结晶度、DSC出峰温度、长链分子、中链分子、短链分子及RS含量相关分析表明:淀粉短链分子越多、长链分子越少淀粉的DSC出峰温度越高;结晶度越高RS含量越高,中链分子越多晶体形成越容易,短链分子会阻碍晶体的形成;RS的形成由中链分子所占比例决定。


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