压热处理对杂豆淀粉与抗性淀粉多尺度结构及功能的影响

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本论文从多尺度结构和功能特性两方面研究了压热处理对杂豆淀粉和抗性淀粉的影响,并对杂豆中抗性淀粉的构效关系进行了初步探究。通过X-射线衍射(XRD)、体积排阻色谱(SEC-MALLS)、固体核磁共振(13C-NMR)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)检测发现,杂豆在经压热处理后其淀粉相对结晶度(C2,从 16.61-17.23%降到 16.01-16.47%)、平均分子量(Mw,从 1.002-1.559×107 g/mol 降到 0.191-0.629×107 g/mol)值和有序度(DO,从 1.049-1.109 降至1.017-1.024)显著性降低。淀粉晶型由C型转变为B型,反应氢键变化的FT-IR相应吸收峰(3600-3000 cm-1)的强度也相应减弱。小角X-射线散射(SAXS)的结果显示原杂豆淀粉的Bragg距离为~9-10 nm,压热处理破坏了其原有的半结晶层结构。淀粉的糊化温度和胆汁酸结合能力也明显降低。在三种杂豆(包括鹰嘴豆、海军豆及黄豌豆)原淀粉中,鹰嘴豆的相对结晶度、有序度以及双螺旋含量值最高。同时研究了未处理小扁豆抗性淀粉(URS,Ⅱ型抗性淀粉)和经过压热处理以及老化的小扁豆抗性淀粉(ARS,Ⅲ型抗性淀粉)对高脂饮食(HF)诱导肥胖小鼠的抑制作用以及与其超分子结构的关系。在经两种抗性淀粉连续干预六周之后,肥胖小鼠体重的增加得到了明显的抑制,血清血脂、血糖、抗氧化状态以及肠道菌群结构也得到显著的改善。与URS组(47.88g)相比,ARS组(45.14g)在控制体重方面表现出更显著的作用,且在降低肥胖小鼠中血糖和甘油三酯浓度以及升高高密度脂蛋白水效果更显著。ARS组在抑制HF饮食引起的氧化应激和调节肝功能方面也表现出比URS更强的优势。同时,URS和ARS的干预有效抑制了 HF饮食引起的肠道微生物生态学变化,促使厚壁菌门与拟杆菌门的比率明显降低,其中ARS组(3.24)同样比URS组(7.05)的影响更显著。其结构表征结果表明,ARS和URS的超分子结构存在显著差异,其中ARS被分类为CB型晶体多晶型物,表现出较高的结晶度比例和双螺旋含量和更均一的分子量分布。以上研究结果表明抗性淀粉的抗肥胖作用差异是其结构特征多样性的结果。本论文为杂豆中抗性淀粉的深度开发与利用提供了一定的理论基础。
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