中低水分含量下淀粉的凝胶化行为及其对消化性的影响机制

摘要

淀粉的消化性与人类的营养和健康息息相关，迄今为止，关于中低水分含量下淀粉的凝胶化行为及其消化性关系的文献鲜有报道，但人们日常生活中所食用的大部分淀粉类食品都是中低水分含量的淀粉经过一定的凝胶化制成的。本课题主要研究了中低水分含量下不同加热时间对小麦和山药淀粉的凝胶化行为及其消化性的影响，以及凝胶化程度与不同晶型淀粉样品体外消化性之间的关系，主要通过示差扫描量热仪(DSC)来研究淀粉样品的热力学性质以及计算其凝胶化程度，通过衰减全反射—傅立叶转变红外光谱(ATR-FTIR)和激光共聚焦显微—拉曼光谱(LCM-Raman)测定淀粉样品的短程有序性，通过X-射线衍射仪(XRD)测定淀粉样品的长程有序性，通过扫描电镜和偏光显微镜观察不同热处理后淀粉样品的形貌变化，通过改进的Englyst方法测定了不同样品的体外消化性。研究结果如下:
　　在100℃加热相同时间时，小麦和山药淀粉的凝胶化程度随着水分含量的增加而增加，淀粉的多尺度结构破坏程度也随着水分含量的增加而逐渐加剧;当温度足够高时，淀粉可以在短时间(5min)内即完成完全凝胶化，同时热处理也大大提高了两种淀粉的体外消化性。然而，在相同的水分含量下延长加热时间，淀粉样品的多尺度结构变化以及体外消化性并没有发生显著的变化。因此，相比加热时间，水分含量在淀粉的凝胶化行为以及体外消化性上起了更为重要的作用。
　　通过研究宽范围凝胶化程度(0-100％)小麦淀粉样品的分子有序性、形貌变化以及体外消化性，发现淀粉样品的短程、长程有序性以及颗粒形貌的破坏程度都随着凝胶化程度的增加而逐渐加剧，而对于淀粉的体外消化性以及速率常数k，凝胶化的淀粉样品相比天然淀粉大大提高，但对于不同凝胶化程度的淀粉样品（DG从6％到100％），其体外消化性及一阶动力学常数k随着凝胶化程度增加的并不明显，认为凝胶化程度（结构特征）不是小麦淀粉体外消化性的决定性因素，酶与底物的结合是整个消化过程的限速步骤。
　　通过研究宽范围凝胶化程度的马铃薯淀粉样品的多尺度结构变化、形貌特征及其体外消化性，发现冷冻干燥能够大大降低马铃薯淀粉的长程及短程有序性，同时也能使淀粉的体外消化性大大提高;以冻干马铃薯淀粉样品作为对照，马铃薯淀粉的多尺度结构及其形貌特征随着凝胶化程度增加，其破坏程度逐渐增加。与小麦淀粉不同，随着凝胶化程度的增加，马铃薯淀粉样品的体外消化性以及一阶动力学常数k都随之增加。马铃薯淀粉的凝胶化程度（结构特征）是决定其体外消化性的一个关键因素。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 淀粉概述

1．2 淀粉凝胶化

1．2．1 淀粉凝胶化概述

1．2．2 淀粉凝胶化的研究方法

1．3 淀粉的消化性

1．4 影响淀粉消化性的因素

1．4．1 天然淀粉消化性的影响因素

1．4．2 加工淀粉消化性的影响因素

1．5 淀粉凝胶化程度对其消化性影响的研究现状

1．6 本课题的研究意义

1．7 本课题的主要研究内容

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．2 主要试剂

2．3 主要仪器

2．4 实验方法

2．4．1 淀粉的提取

2．4．2 三种淀粉的基本成分的测定

2．4．3 中低水分含量下加热时间对淀粉凝胶化行为及其消化性影响

2．4．4 不同凝胶化程度小麦淀粉样品的多尺度结构变化及其消化性研究

2．4．5 不同凝胶化程度马铃薯淀粉样品的多尺度结构变化及其消化性研究

2．4．6 淀粉样品热力学性质及分子有序性的测定

2．4．7 淀粉颗粒形貌观察

2．4．8 淀粉体外酶消化测定及一阶动力学拟合

2．4．9 统计学分析

3 结果与讨论

3．1 三种淀粉样品的基本成分测定结果

3．2 中低水分含量下加热时间对淀粉凝胶化行为及其消化性影响

3．2．1 热处理后淀粉样品的热力学性质变化及其凝胶化程度的测定

3．2．2 热处理后淀粉样品的短程有序性的测定(ATR-FTIR光谱和Raman光谱)

3．2．3 热处理后淀粉样品的长程有序性的测定

3．2．4 热处理后淀粉样品的形貌的变化

3．2．5 不同热处理方式后淀粉样品的体外消化性研究

3．2．6 实验结果讨论

3．2．7 小结

3．3．1 不同凝胶化程度小麦淀粉样品热力学性质分析

3．3．2 不同凝胶化程度小麦淀粉样品体外消化性分析

3．3．3 不同凝胶化程度小麦淀粉样品长程有序性分析

3．3．4 不同凝胶化程度小麦淀粉样品的短程有序性分析(ATR-FTIR红外光谱和Raman光谱)

3．3．5 不同凝胶化程度小麦淀粉样品的形貌变化分析(SEM和LM)

3．3．6 实验结果讨论

3．3．7 实验小结

3．4．1 不同凝胶化程度马铃薯淀粉样品热力学性质分析

3．4．2 不同凝胶化程度马铃薯淀粉样品长程有序性分析

3．4．3 不同凝胶化程度马铃薯淀粉样品短程有序性分析

3．4．4 不同凝胶化程度马铃薯淀粉样品形貌变化分析

3．4．5 不同凝胶化程度马铃薯淀粉样品的体外消化性研究

3．4．6 实验结果与讨论

3．5 综合讨论

4 结论

5 展望

参考文献

7 攻读硕士学位期间论文发表情况

致谢