《酶法生產(chǎn)抗性淀粉》PPT課件

1、酶法生產(chǎn)抗性淀粉,萬麗花 2011.12.02,內(nèi)容,碳水化合物 功能性碳水化合物 酶法生產(chǎn)抗性淀粉,碳水化合物,定義與來源：碳水化合物是多羥基的醛類和多羥基酮類化合物及其縮合物和某些衍生物的總稱。碳水化合物廣泛存在于各種生物有機體內(nèi)，是綠色植物經(jīng)過光合作用形成的產(chǎn)物，一般占植物體干重的80%左右。動物沒有能力制造碳水化合物，因此人類膳食的能源物質(zhì)碳水化合物主要是由植物性食品提供的,碳水化合物的分類,單糖,寡糖,多糖,均多糖、雜多糖（組成,純粹多糖、復(fù)合多糖（非糖基團,構(gòu)成多糖、功能多糖（功能,功能性碳水化合物,傳統(tǒng)功能： 1、提供能量； 2、構(gòu)成細胞和組織； 3、節(jié)省蛋白質(zhì)； 4、維持細胞的

2、正常功能等,隨著營養(yǎng)學(xué)研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)某些碳水化合物在增強免疫力、降低血脂、調(diào)節(jié)腸道菌群等方面的生理功效，這些統(tǒng)稱為碳水化合物，主要有活性多糖（抗性淀粉）、功能性甜味劑、黃酮、皂苷等,淀粉是構(gòu)成食品的重要成分，作為生物可貯存的碳水化合物，廣泛分布在各種植物組織中，是人類食物中最重要的碳水化合物和能量物質(zhì)來源。 抗性淀粉被定義為不被健康人體小腸消化吸收的淀粉及其分解物的總稱。抗性淀粉屬于多糖類，類似于膳食纖維，比傳統(tǒng)膳食纖維具有更優(yōu)良加工特性，可作為功能性成分添加到食品中,抗性淀粉（RS）可分為以下4 種： RS1(物理包埋淀粉) RS2（抗性淀粉顆粒） RS3（老化淀粉） RS（化學(xué)改性淀

3、粉,酶法生產(chǎn)抗性淀粉,酶法生產(chǎn)抗性淀粉,淀粉改性主要有物理方法、化學(xué)改性和酶法改性3種，物理變性和酶法變性產(chǎn)品相對安全,異相脫支,均相脫支,必須在高溫下糊化淀粉，然后降溫酶法處理,淀粉不經(jīng)過糊化，在低于糊化溫度下對淀粉進行部分脫支處理,產(chǎn)生了更多的直鏈淀粉，能耗和成本低，促進抗性淀粉的形成,特點,濕熱處理是利用物理方法對淀粉進行變性處理的一種方法。對環(huán)境無污染，可用于制備顆粒態(tài)抗性淀粉,酶法生產(chǎn)抗性淀粉,實驗思路：以抗性淀粉含量為指標，探索濕熱處理和酶法異相脫支處理對顆粒型抗性淀粉形成的影響，在此基礎(chǔ)上致力于研究酶法協(xié)同濕熱處理制備抗性淀粉的可行性，以期提高抗性淀粉含量,實驗方法：采用愛爾蘭M

4、egazyme 公司生產(chǎn)的抗性淀粉檢測試劑盒，根據(jù)標準方法AOAC2002.02 測定抗性淀粉含量，該法結(jié)果重現(xiàn)性好，可信度高。此外，利用現(xiàn)代儀器對抗性淀粉樣品的理化性質(zhì)進行全面分析，為抗性淀粉的生產(chǎn)和應(yīng)用提供參考,實驗步驟,一、抗性淀粉的制備 1.1 濕熱處理對抗性淀粉含量的影響：稱取一定量的淀粉，調(diào)節(jié)含水率，將淀粉放入不銹鋼濕熱反應(yīng)罐中，密閉，室溫平衡24 h，放入氣流循環(huán)濕熱反應(yīng)器中，高溫下濕熱處理一定時間。在室溫下自然冷卻，取出樣品，烘干，研磨過70 目篩為濕熱處理樣品。重點考察不同含水率、不同濕熱處理溫度、不同濕熱處理時間對抗性淀粉形成的影響。（淀粉含量采用AOAC 2002.02

5、標準方法,1.2 酶法處理對抗性淀粉含量的影響：稱取一定量的淀粉，用pH 值4.6 的磷酸鹽緩沖液配成30%的淀粉乳，在水浴溫度中充分攪拌，加入50 U/g 的普魯蘭酶異相脫支作用，滅酶，抽濾、洗滌、烘干，所得樣品為酶解樣品。考察不同酶解溫度、不同酶解時間對抗性淀粉形成的影響,1.3 酶法協(xié)同濕熱處理的技術(shù)研究：以不同普魯蘭酶加入量為重點考察因素，參照上述1.2的最適條件對淀粉進行酶法處理，然后再按照1.1 的最適條件濕熱處理制得抗性淀粉樣品,1.4 結(jié)果分析-濕熱處理,食品中的水分充當增塑劑的作用，可以改變淀粉的活性。適量的水分濕熱處理有利于淀粉原有結(jié)構(gòu)的破壞和分子鏈的遷移，增加淀粉無定型區(qū)

6、域內(nèi)的直鏈淀粉與直鏈淀粉、支鏈淀粉之間的相互作用，形成更加穩(wěn)定的分子，有利于抗性淀粉的形成，但是水分過多會容易出現(xiàn)部分糊化現(xiàn)象,由圖a 可知，當含水率低于25%時，隨著淀粉含水率的增加，抗性淀粉的含量有所提高；當?shù)矸鬯莺繛?5%時，抗性淀粉含量最高，達到48.5%，但當?shù)矸酆食^30%時，抗性淀粉含量隨著含水率的升高而下降。因此濕熱處理時含水率控制在25,1.4 結(jié)果分析-濕熱處理,由圖b 可知，隨著溫度的升高，抗性淀粉含量增加；當反應(yīng)溫度為110時，抗性淀粉含量達到49.3%；但溫度繼續(xù)升高，抗性淀粉的含量反而下降。所以選擇最佳處理溫度為110。 高溫給濕熱反應(yīng)提供了大量的能量，高溫

7、有利于淀粉的遷移，冷卻后淀粉分子形成新的聚合體，但過高的溫度反而降低分子鏈之間的交互作用，影響抗性淀粉的形成,1.4 結(jié)果分析-濕熱處理,由圖c 可知，隨著濕熱處理反應(yīng)時間的延長，抗性淀粉的含量增加；當反應(yīng)時間為10 h 時，抗性淀粉含量高達51.5%；而反應(yīng)時間超過10 h 后，隨著時間的繼續(xù)延長，抗性淀粉的含量變化不穩(wěn)定，到14 h 后，抗性淀粉的含量基本保持不變。嚴格控制濕熱處理時間有利于抗性淀粉的形成和降低能耗,1.4 結(jié)果分析酶法處理,由圖a 可知，酶解溫度為55時，抗性淀粉含量達到最高，普魯蘭酶在低于或高于最適溫度會影響酶的反應(yīng)效率，從而不利于抗性淀粉的形成；由圖b 可知，在55酶

8、解溫度進行脫支處理，在脫支處理24 h 內(nèi)，抗性淀粉含量隨時間增加而增加，當脫支時間24 h 時，抗性淀粉含量達到42.5%，但隨著脫支時間的延長，抗性淀粉含量開始下降。酶法處理的作用溫度和時間與脫支度也有一定的關(guān)系，過度脫支不利于抗性淀粉的形成,1.4 結(jié)果分析酶法協(xié)同濕熱處理,隨著加酶量的增加，抗性淀粉含量緩慢增加，抗性淀粉含量在30 U/g 時最低；但當普魯蘭酶加入量50 U/g 時，抗性淀粉含量達到55.1%，比單一濕 熱處理最適條件下抗性淀粉含量提高了約4%；當加酶量繼續(xù)增加時，抗性淀粉含量卻降低，說明了脫支過度也不利于抗性含量的提高,實驗步驟,二、樣品的性質(zhì)測定 2.1 偏光顯微觀

9、察：選擇不同抗性淀粉樣品，用甘油和水混合液（體積 比為11）配成5%的淀粉乳，加一滴于載玻片上，蓋上蓋玻片，放入顯微鏡載物臺上，選擇適當?shù)姆糯蟊稊?shù)和光亮度，在偏振光下觀察，并拍攝淀粉顆粒形貌，與原淀粉進行比較，考察各種淀粉偏光十字的變化情況,2.2 掃描電鏡觀察：將一定量的待測樣品充分分散于無水乙醇中，取適量于玻璃片上，晾干后用導(dǎo)電雙面膠將附有樣品的玻片固定在載物臺上，在真空條件下進行鍍金處理，然后將處理好的樣品臺放入掃描電子顯微鏡中觀察，并拍攝具有代表性的樣品顆粒形貌,2.3 直鏈淀粉含量的測定,2.4 X-射線衍射測定：測定淀粉顆粒內(nèi)晶體的晶面間距和衍射角,2.5 熱力學(xué)分析（DSC）和數(shù)

10、據(jù)統(tǒng)計分析,2.6 結(jié)果分析偏光顯微觀察,偏光十字一般為正“十”字交叉，交叉點位于淀粉顆粒的中心，反映在圓形的顆粒上；另一些偏光十字為任斜“十”字交叉，反映在形狀不規(guī)則的少數(shù)淀粉顆粒上（圖a,淀粉經(jīng)過濕熱處理后，偏光十字基本和原淀粉的相同，呈正“十”字和斜“十”字交叉，顆粒形貌也沒有發(fā)生明顯變化（圖b,2.6 結(jié)果分析偏光顯微觀察,經(jīng)過普魯蘭酶作用的酶法樣品也出現(xiàn)了類似的情況（圖c,酶法協(xié)同濕熱處理的樣品在偏光十字的兩種形狀在分布上發(fā)生了一些變化。相比起原淀粉，斜“十”字交叉在圓形顆粒上出現(xiàn)較多（圖d,2.6 結(jié)果分析掃描電鏡觀察,原淀粉顆粒呈橢圓形或不規(guī)則形，表面光滑。淀粉經(jīng)過3 種不同處理

11、，淀粉顆粒形狀沒有變化，只是在一些淀粉顆粒的臍點處出現(xiàn)了裂痕或凹坑。臍點處一般是由直鏈淀粉構(gòu)成的無定形結(jié)構(gòu)分子間排列雜亂，沒有規(guī)律性，該區(qū)的結(jié)構(gòu)相對脆弱，容易受到外界的影響,2.6 結(jié)果分析抗性淀粉含量與直鏈淀粉含量關(guān)系,淀粉經(jīng)過不同條件的濕熱處理后，其直鏈淀粉的含量有略微降低或升高，但變化不明顯；酶法處理的淀粉樣品，普魯蘭酶用量50 U/g 的樣品比普魯蘭酶用量40 U/g 的樣品有顯著提高，這由于普魯蘭酶使淀粉發(fā)生部分脫支，使淀粉分子中的支鏈淀粉發(fā)生一些降解。而酶法協(xié)同濕熱處理樣品的直鏈淀粉含量與其他樣品的直鏈淀粉之間存在顯著性差異,2.6 結(jié)果分析X-射線衍射圖譜及結(jié)晶度,濕熱處理或酶法

12、處理可能使淀粉的支鏈淀粉分子側(cè)鏈簇的連接發(fā)生變化。淀粉相對結(jié)晶度和RS 含量之間并不呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。相對結(jié)晶度高，抗性淀粉含量并不一定高，但經(jīng)過處理的淀粉樣品相對結(jié)晶度均比原淀粉的低，這說明了3 種不同處理改變了淀粉的結(jié)晶程度,2.6 結(jié)果分析DSC 分析,濕熱處理、酶解處理、酶解協(xié)同濕熱處理提高了淀粉的相轉(zhuǎn)變起始溫度、峰值溫度、終止溫度以及焓值。其中，酶法協(xié)同濕熱處理的淀粉相轉(zhuǎn)變溫度起始溫度、峰值溫度、終止溫度以及焓值最大,結(jié)論,1）含水率、濕熱處理溫度和時間對抗性淀粉含量影響明顯。 2）在55酶法處理淀粉時，當普魯蘭酶的用量50 U/g，酶解時間24 h，抗 性淀粉含量達到42.5%。 3）酶法協(xié)同濕熱處理可明顯提高抗性淀粉含量。淀粉先進行酶法處理，普魯蘭酶用量50 U/g，酶解溫度55，酶解時間24 h；然后進行濕熱處理，含水率25%，反應(yīng)溫度110，反應(yīng)時間10 h，抗性淀粉含量達到55.09%。 4）經(jīng)過3 種不同處理，淀粉仍保持顆粒形狀、明顯的偏光十字結(jié)構(gòu)和“B”型晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)晶