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酶法制备玉米缓慢消化淀粉的工艺条件优化

发布日期:2015-07-21 10:01:24
缓慢消化淀粉(Slowly Digestible Starch,简称 SDS)是近年来兴起的一个新概念,是指能在小肠中被完全消 化吸收但速度较慢的淀粉。Englys 等人认为,抗性淀粉 是不被人体小肠内酶水解的、最终到达人体大肠的那部 分淀粉,而缓慢消化淀粉和快速消化淀粉都是在人体小 肠内被消化完全并吸收的那一部分淀粉,但缓慢消化淀 粉被淀粉酶降解的速度要比普通淀粉慢得多。缓慢消化 淀粉具有多种牛理功能,能够预防治疗糖尿病[21;有利于 控制肥胖、保持适宜体重[3~,改善肠道运动,减少肠机 能失调及结肠癌等发病率持续供给能量,可作为运 动员尤其是马拉松等长跑运动员的碳水化合物补充 剂[7,8]。正是因为以上的生理功能特性,在国际上成为新 的研究热点。
目前,国外一些学者对SDS慢消化机理和制备工艺 等方面进行了研究。认为SDS的慢消化机理 在于其存在着一小部分小完美的结晶和无定形区的致密 堆积。发现采用酶脱支制备SDS娃因为淀 粉脱支处理后产生更多的短链,它们通过氢键与疏水作 用进行排列和交联,聚集形成结晶结构,从而导致淀粉 缓慢消化。Shin等[111用异淀粉酶水解蜡质高粱淀粉可以 得到SDS含量27.0%的产品。采用差示 扫描最热仪将大米淀粉加热至熔化温度并保温 60min,蜡质大米淀粉消化性分别降低25%。Hamaker1131 申请的专利中报道,天然淀粉或商业化淀粉糊化后通过 控制ct-淀粉酶水解程度来制备SDS。国内对SDS的研究 比较少,使用普鲁兰酶脱支处理大米淀粉制备SDS以及少数几篇综述报道。
随着普鲁兰酶加入量的增大,缓慢消 化淀粉的得率也在增加,当普鲁兰酶加入量为8 U/g时, 缓慢消化淀粉得率最高为10.35%。这是因为在普鲁兰酶 的作用下,淀粉分子的<x-l,6键被水解,淀粉分子链相对 变短,随着加酶量的增大,短淀粉链的分子增多,这些 短链的淀粉分子间在冷却处理过程中,有利于氢键形成 和淀粉分子聚集形成缓慢消化淀粉。当加酶量继续增加 时,造成淀粉分子的过度水解,反而+利于氢键形成和 淀粉分子聚集,使得缓慢消化淀粉得率下降。
开始随着普鲁兰酶作用时间的延长, 缓慢消化淀粉得率增加,当酶作用时间为8 h时,缓慢消 化淀粉得率最高为12.21%。这是因为在加酶量相问的情 况下,酶作用时间过短或过长,均会造成淀粉分子水解 不足或水解过度,因此形成缓慢消化淀粉的合适分子链 的淀粉分子数量不足,使得缓慢消化淀粉得率下降。
利于缓慢消化淀粉的形成。这是因为淀粉乳浓度较低时, 淀粉分子之间的碰撞机会减少,不利于淀粉分子形成氧 键,进而影响了淀粉分子的聚集造成缓慢消化淀粉得率 低。反之,当淀粉乳浓度较高时,淀粉分子与酶分子接 触机会多,使得淀粉分子脱支过度形成大量的过短分子 链,同时由于淀粉乳浓度较大,也影响适当分子链的淀 粉分子聚集,不利于缓慢消化淀粉的形成。
开始随着温度的升高,缓慢消化淀粉 的得率也随之增加,在110°C时,缓慢消化淀粉的得率最 高,为25.82%。但当湿热温度超过110°C时又不利于缓 慢消化淀粉的形成。这是因为,随着温度的升高,淀粉 糊化较完全,越有利于淀粉分子的重新聚集,所得到的 缓慢消化淀粉越多,但当超过HOC时,糊化温度过高, 造成淀粉分子过度降解,影响了淀粉分子的聚集,进而 造成了缓慢消化淀粉得率的下降。
随着热处理时间的延长,缓慢消化淀 粉得率逐渐升高,并在50 min时达到最大值26.18%。这 是因为随着热处理时间的延长会使淀粉进一步发生降解 使得缓慢消化淀粉得率增加,但热处理时间的继续延长 也会造成淀粉过度降解反而不利于缓慢消化淀粉的形成。
最高,为26.67%。这是因为当温度低于缓慢消化淀粉形 成的最佳温度时,淀粉分子热运动不足,不利于淀粉分 子的聚集,进而造成缓慢消化淀粉得率低。而当温度髙 于缓慢消化淀粉形成的最佳温度时,淀粉分子热运动过 快,同样也不利于淀粉分子的聚集,造成缓慢消化淀粉得率低。
开始缓慢消化淀粉的得率随着储藏时 间的增加也在逐渐增加,在2 d时达到最大值,为26,90%。 储藏时间短,淀粉分子聚集不足,不利于缓慢消化淀粉 的形成。但当储藏时间过长时,淀粉分子间取向继续进 行,聚集过度,也不利于缓慢消化淀粉的形成。
通过对普鲁兰酶用量、酶作用时间、淀粉乳浓 度、湿热处理温度及时间、储藏温度及时间、烘干温度 进行了较系统的研究,证明这些因素对缓慢消化淀粉的 形成有不同程度的影响,研究得出制备缓慢消化淀粉的 较佳处理条件为:普鲁兰酶与淀粉质量比9U/g,酶作用 时间7h,淀粉乳浓度12.5%,热处理时间50min,热处理温度11,储藏温度10,储藏时间2d,烘温度并在此条件下进行3次重复试验,缓慢消化淀粉得率达到 27.33%。
酶法制备玉米缓慢消化淀粉的工艺条件优化