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抗性淀粉因在小肠中不被吸收,经大肠能被肠道微生物菌群发酵,产生各种短链脂肪酸,从而刺激有益菌群,抑制癌细胞生长等而引起广泛的关注。又因其持水性低,且不会影响矿物质吸收利用的特点,使其成为膳食纤维研究中的热点。因此,采用来源广泛的稻米制备抗性淀粉,既有利于稻米的深度加工利用,又为预防现代“文明病”提供了一种实际可行的策略。
本研究着重从另一新颖角度考察食品胶存在条件下,稻米淀粉凝胶物性的变化及其对抗性淀粉的产量和形成机制的影响,重点分析亲水胶体在该过程中的角色。为特殊人群提供优良口感的抗性淀粉给予理论基础与实验支撑。论文共分四部分:第一部分分析三种常见食品胶对三种稻米淀粉凝胶物性的影响；第二部分揭示三种食品胶对籼米制备抗性淀粉产率的影响；第三部分选取其中表现良好的魔芋葡甘聚糖,探讨其对抗性淀粉形成机制的影响；第四部分对添加食品胶的抗性淀粉的结构进行了初步探讨。
主要研究结果如下:
1、稻米淀粉-食品胶混合凝胶物性的TPA分析表明,混合凝胶的部分质构参数如硬度、粘度和咀嚼度,不仅与稻米和食品胶的种类有关,还与食品胶的浓度有关。不恰当的食品胶或不合适的浓度使其变劣,而恰当的食品胶和合适的浓度则赋予优良特性。低浓度的卡拉胶(<0.2％(w/w))和高浓度的结冷胶(>0.3％(w/w))能显著的增加稻米混合凝胶的硬度和粘性,而籼米淀粉较其它淀粉具有更大的硬度、粘度和咀嚼度。考虑经济因素,在籼米淀粉中添加0.2％(w/w)的卡拉胶对提高稻米凝胶食品的质构性能最有价值；而添加0.3％(w/w)的结冷胶,食品凝胶的粘性/硬度的比值较高；魔芋葡甘聚糖不能显著提高三种稻米淀粉凝胶的质构性能。稻米种类、食品胶种类及其浓度变化对混合凝胶的弹性均无显著影响。
2、高压处理法制备抗性淀粉时,食品胶浓度、NaCl浓度、高压时间、冷藏时间、溶液pH值五个因素中,溶液pH值对抗性淀粉产率影响甚小,可忽略不计；单因素实验和正交实验均证明,五因素影响的主次顺序为NaCl浓度>食品胶浓度>高压时间>冷藏时间>溶液pH。高压法制备抗性淀粉的最佳工艺条件为魔芋葡甘聚糖浓度0.2％、NaCl浓度0％、高压时间60min、冷藏时间12h。添加不同浓度的食品胶制备抗性淀粉的产率和其凝胶质构性能密切相关:随着食品胶浓度的增加,淀粉分子链间氢键作用逐步加强或者提供持续的水分子而加速老化,抗性淀粉产率随之增加,但随着胶浓度的继续增加(>0.2％),胶体分子与淀粉链均匀分散排列,干扰了淀粉分子的相互结合,从而降低了抗性淀粉的产率。
3、采用XRD、DSC等方法,对魔芋葡甘聚糖/籼米淀粉制备抗性淀粉的形成机制进行了分析。高压时间、老化时间和退火方式对抗性淀粉产率影响无显著性差异,但添加魔芋葡甘聚糖制备的抗性淀粉产率稍高。在高压60min、老化12h和高压后冷却至常温再冷藏时,抗性淀粉晶体熔融温度较高,在94℃-146℃范围内。XRD表明老化12h抗性淀粉的结晶度最高,为B型和V型的混合体。
4、根据抗性淀粉的成因是由于直链淀粉分子链重排,并可带来微观结构和热力学特性的变化。为此本文采用SEM、XRD、DSC等分析技术,对纯化后的抗性淀粉的结构和微观形貌进行了分析。经过高压处理后的抗性淀粉的结晶度均小于原稻米淀粉的结晶度,且衍射峰的峰形随着结晶度的增大向右偏移。DSC曲线中出现了两个峰值,一个为晶体熔融峰,另一个为直链淀粉-油脂复合物的熔融峰,且随着抗性淀粉含量的增加,晶体熔融峰的峰值也增大,复合物的熔融峰也相应向高温方向偏移。SEM显示,原稻米淀粉颗粒是多面体形状,而添加食品胶经过高压处理后的样品的抗性淀粉是无规则的片状(添加卡拉胶的抗性淀粉是圆形),抗性淀粉含量高的样品片状也变的越来越有规则性。
本研究着重从另一新颖角度考察食品胶存在条件下,稻米淀粉凝胶物性的变化及其对抗性淀粉的产量和形成机制的影响,重点分析亲水胶体在该过程中的角色。为特殊人群提供优良口感的抗性淀粉给予理论基础与实验支撑。论文共分四部分:第一部分分析三种常见食品胶对三种稻米淀粉凝胶物性的影响；第二部分揭示三种食品胶对籼米制备抗性淀粉产率的影响；第三部分选取其中表现良好的魔芋葡甘聚糖,探讨其对抗性淀粉形成机制的影响；第四部分对添加食品胶的抗性淀粉的结构进行了初步探讨。
主要研究结果如下:
1、稻米淀粉-食品胶混合凝胶物性的TPA分析表明,混合凝胶的部分质构参数如硬度、粘度和咀嚼度,不仅与稻米和食品胶的种类有关,还与食品胶的浓度有关。不恰当的食品胶或不合适的浓度使其变劣,而恰当的食品胶和合适的浓度则赋予优良特性。低浓度的卡拉胶(<0.2％(w/w))和高浓度的结冷胶(>0.3％(w/w))能显著的增加稻米混合凝胶的硬度和粘性,而籼米淀粉较其它淀粉具有更大的硬度、粘度和咀嚼度。考虑经济因素,在籼米淀粉中添加0.2％(w/w)的卡拉胶对提高稻米凝胶食品的质构性能最有价值；而添加0.3％(w/w)的结冷胶,食品凝胶的粘性/硬度的比值较高；魔芋葡甘聚糖不能显著提高三种稻米淀粉凝胶的质构性能。稻米种类、食品胶种类及其浓度变化对混合凝胶的弹性均无显著影响。
2、高压处理法制备抗性淀粉时,食品胶浓度、NaCl浓度、高压时间、冷藏时间、溶液pH值五个因素中,溶液pH值对抗性淀粉产率影响甚小,可忽略不计；单因素实验和正交实验均证明,五因素影响的主次顺序为NaCl浓度>食品胶浓度>高压时间>冷藏时间>溶液pH。高压法制备抗性淀粉的最佳工艺条件为魔芋葡甘聚糖浓度0.2％、NaCl浓度0％、高压时间60min、冷藏时间12h。添加不同浓度的食品胶制备抗性淀粉的产率和其凝胶质构性能密切相关:随着食品胶浓度的增加,淀粉分子链间氢键作用逐步加强或者提供持续的水分子而加速老化,抗性淀粉产率随之增加,但随着胶浓度的继续增加(>0.2％),胶体分子与淀粉链均匀分散排列,干扰了淀粉分子的相互结合,从而降低了抗性淀粉的产率。
3、采用XRD、DSC等方法,对魔芋葡甘聚糖/籼米淀粉制备抗性淀粉的形成机制进行了分析。高压时间、老化时间和退火方式对抗性淀粉产率影响无显著性差异,但添加魔芋葡甘聚糖制备的抗性淀粉产率稍高。在高压60min、老化12h和高压后冷却至常温再冷藏时,抗性淀粉晶体熔融温度较高,在94℃-146℃范围内。XRD表明老化12h抗性淀粉的结晶度最高,为B型和V型的混合体。
4、根据抗性淀粉的成因是由于直链淀粉分子链重排,并可带来微观结构和热力学特性的变化。为此本文采用SEM、XRD、DSC等分析技术,对纯化后的抗性淀粉的结构和微观形貌进行了分析。经过高压处理后的抗性淀粉的结晶度均小于原稻米淀粉的结晶度,且衍射峰的峰形随着结晶度的增大向右偏移。DSC曲线中出现了两个峰值,一个为晶体熔融峰,另一个为直链淀粉-油脂复合物的熔融峰,且随着抗性淀粉含量的增加,晶体熔融峰的峰值也增大,复合物的熔融峰也相应向高温方向偏移。SEM显示,原稻米淀粉颗粒是多面体形状,而添加食品胶经过高压处理后的样品的抗性淀粉是无规则的片状(添加卡拉胶的抗性淀粉是圆形),抗性淀粉含量高的样品片状也变的越来越有规则性。