抗性淀粉的制备工艺及其发酵特性的研究

论文摘要

抗性淀粉是指不被健康人体小肠吸收的淀粉及其分解物的总体,其能在大肠中发酵或部分发酵,产生短链脂肪酸。本研究分别以普通玉米淀粉和高直链玉米淀粉为原料,分别采用压热-冷却循环法、压热-冷却循环结合酸水解法和压热-冷却循环结合酶水解法三个不同的工艺制备抗性淀粉,研究影响抗性淀粉得率的主要因素;同时,运用X-射线衍射仪、差示量热扫描仪和快速黏度测定仪对抗性淀粉进行分析鉴定;最后,利用体外模拟发酵技术,测定抗性淀粉的体内发酵特性。主要研究结果如下:（1）分别以普通玉米淀粉和高直链玉米淀粉为原料,采用压热-冷却循环法制备抗性淀粉,对压热-冷却循环次数对抗性淀粉得率的影响进行研究。分析结果表明,对于普通玉米淀粉,压热-冷却循环3次是适宜的;对于高直链玉米淀粉,压热-冷却循环2次是适宜的,并将此作为随后研究的基础。压热-冷却循环处理对普通玉米淀粉的作用效果,好于对高直链玉米淀粉的作用效果。（2）分别以普通玉米淀粉和高直链玉米淀粉为原料,采用压热-冷却循环结合酸水解法制备抗性淀粉,对酸种类、酸浓度及酸作用时间对抗性淀粉得率的影响进行研究。分析结果表明,制备抗性淀粉的适宜条件分别为:对于普通玉米淀粉,压热-冷却循环3次后,加入乙酸至样品中酸浓度为0.1 mol·L-1,或者是对于高直链玉米淀粉,压热-冷却循环2次后,加入柠檬酸至样品中酸浓度为0.1 mol·L-1,然后室温作用12 h,再4℃保存24 h。压热-冷却循环结合酸水解法对高直链玉米淀粉的作用效果,好于对普通玉米淀粉的作用效果。（3）以普通玉米淀粉为原料,采用压热-冷却循环结合酶水解法制备抗性淀粉,对普鲁兰酶的加入顺序和酶作用时间对抗性淀粉得率的影响进行研究。分析结果表明,制备抗性淀粉的适宜条件为:淀粉糊化1次后,加入普鲁兰酶作用6 h,再4℃保存24 h,或者是淀粉老化1次后,加入普鲁兰酶作用10 h,然后再经过2次压热-冷却处理。第二种处理的作用效果明显好于第一种处理的作用效果。（4）利用水和乙醇的分步沉淀法,对分析抗性淀粉过程中产生的废液进行提取。所得产品为白色粉末,口尝无甜味。其DE值为10.7,提取率为34.4%。（5）对抗性淀粉的物理特性分析结果表明,抗性淀粉的X-射线衍射图谱为B-型,其与糊化后淀粉的晶体结构差异显著。抗性淀粉的DSC图谱上只出现一个峰,其峰值位于120℃左右,而普通玉米淀粉出现两个峰,其峰值分别在65℃和120℃左右;抗性淀粉的RVA曲线接近一条直线,其黏度极低,而普通玉米淀粉具有很高的黏度。（6）分别采用健康成人和健康婴儿的新鲜粪便提取液,在模拟大肠环境（厌氧和37℃）下,作用于不同含量的抗性淀粉,发酵不同时间,测定发酵产物中短链脂肪酸的含量。分析结果表明,随着发酵时间的延长和抗性淀粉含量的增加,发酵产物中短链脂肪酸的含量逐渐增加,特别是丁酸含量;但在采用健康婴儿粪便提取液的发酵产物中,短链脂肪酸的含量,特别是丁酸含量,显著高于采用健康成人粪便提取液的发酵产物。抗性淀粉体外发酵产酸模式与肠道微生物菌群相关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 淀粉与淀粉化学
• 1.1.1 淀粉及其分类
• 1.1.2 淀粉的结构
• 1.1.3 普通玉米淀粉与高直链玉米淀粉
• 1.2 抗性淀粉
• 1.2.1 抗性淀粉的定义与分类
• 1.2.2 抗性淀粉的形成与结构
• 1.2.3 抗性淀粉的制备方法
• 1.2.4 抗性淀粉的测定方法
• 1.2.5 影响抗性淀粉形成的因素
• 1.3 抗性淀粉的生理功能
• 1.4 抗性淀粉在食品工业中的应用
• 1.5 国内外抗性淀粉的研究进展
• 1.6 本课题立题目的和意义
• 1.7 主要研究内容
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 原料与药品
• 2.1.2 主要仪器
• 2.2 方法
• 2.2.1 压热-冷却法制备抗性淀粉
• 2.2.2 压热-冷却循环法制备抗性淀粉
• 2.2.3 压热法结合酸解法制备抗性淀粉
• 2.2.4 压热法结合酶解法制备抗性淀粉
• 2.2.5 抗性淀粉含量的测定
• 2.2.6 抗性淀粉的分离纯化
• 2.2.7 分级沉淀法提取分析抗性淀粉时产生的副产物
• 2.2.8 抗性淀粉的物理特性
• 2.2.9 抗性淀粉的体外模拟发酵
• 3 结果与分析
• 3.1 压热-冷却循环次数对抗性淀粉得率的影响
• 3.2 压热-冷却循环结合酸解法对抗性淀粉得率的影响
• 3.2.1 酸种类对抗性淀粉得率的影响
• 3.2.2 酸浓度对抗性淀粉得率的影响
• 3.2.3 酸解时间对抗性淀粉得率的影响
• 3.3 压热-冷却循环结合酶解法对抗性淀粉得率的影响
• 3.3.1 一次糊化-酶解法对抗性淀粉得率的影响
• 3.3.2 一次老化-酶解法对抗性淀粉得率的影响
• 3.4 副产物的提取
• 3.5 抗性淀粉的物理特性
• 3.5.1 抗性淀粉的结晶性研究
• 3.5.2 抗性淀粉的热特性研究
• 3.5.3 抗性淀粉的黏度特性
• 3.6 抗性淀粉的发酵特性
• 4 讨论
• 4.1 几种制备抗性淀粉方法的比较
• 4.2 抗性淀粉的体外发酵
• 5 结论
• 5.1 压热-冷却循环法制备抗性淀粉
• 5.2 压热-冷却循环结合酸水解法制备抗性淀粉
• 5.3 压热-冷却循环结合酶水解法制备抗性淀粉
• 5.4 分析抗性淀粉时产生的副产物
• 5.5 抗性淀粉的物理特性
• 5.6 抗性淀粉的发酵特性
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文