抗性淀粉制备特性研究范文

1材料与方法

1.1材料与仪器

甘薯淀粉实验室自制，干燥后，过120目筛，置干燥器中保存备用;抗性淀粉检测试剂盒爱尔兰Megazyme;异淀粉酶西格马公司;其他试剂均为国产分析纯试剂。KQ2200DB型数控超声波清洗器昆山市超声仪器有限公司;DiamondDSCTG－DTA6300热重/差热综合热分析仪珀金－埃尔默仪器公司;NEXUS红外光谱仪美国NICDET公司;APA2000激光颗粒度分布仪MalvernInstrumentsLtd.;JDX－10P3AX射线衍射仪JEOLLtd.;JSM－6390LV扫描电子显微镜JEOLLtd.。

1.2实验方法

1.2.1甘薯抗性淀粉制备方法

取适量甘薯淀粉，用醋酸钠缓冲液(pH3.5，50mmol/L)配制成16%淀粉乳，85℃水浴中搅拌糊化0.5h，冷却至室温，加入异淀粉酶(5×103U/g淀粉)，置50℃水浴保温搅拌13.5h。沸水浴10min灭酶，冷却至室温后，置超声波中40℃超声40min，冷却至室温，加入90%乙醇沉淀抗性淀粉，室温下自然冷却，至4℃冰箱中回生24h，取出后用水洗，醇洗，离心，置烘箱45℃干燥24h，粉碎，过120目筛，置干燥器保存。

1.2.2抗性淀粉含量测定

用抗性淀粉试剂盒，按照AOAC法2002.02测定抗性淀粉含量［9］。

1.2.3颗粒粒径分布

干法进样器类型:Scirocco2000A，通用模式;样品测量时间:8s;背景时间:10s;遮光度界限:上限6，下限0.5;遮光度筛选:12s;样品盘:GeneralPurpose(200g);振动进样速度:60%，分散气压:1.5bar。

1.2.4光学显微镜与扫描电镜分析

1.2.4.1光学显微镜分析

将淀粉配成一定浓度悬浮液，取10μL滴于载玻片上，盖上盖玻片，立即用光学显微镜观察，在10倍镜下拍照。

1.2.4.2扫描电镜分析

将双面胶带贴于扫描电镜的载物台上，用牙签取少许干燥的淀粉样品在双面胶上涂抹均匀并轻轻按压使淀粉黏在胶上。用洗耳球吹去多余的淀粉，然后将载物台置于镀金仪器中，用离子溅射镀膜仪将样品镀金膜，20min后将载物台取出放入扫描电镜中观察即可，电子枪加速电压为15kV，不同放大倍数下观察淀粉的颗粒形态。

1.2.5红外光谱分析

称取150mg干燥溴化钾粉末于玛瑙研钵研磨5～10min，再加入2mg干燥过的样品，混匀，继续研磨5min。压片，于400～4000波数范围进行红外扫描。

1.2.6X射线衍射分析

X衍射测定条件:特征射线为Cu靶;管压40kV;电流100mA;测量角度范围4～60°;步长0.02°;扫描速度4°/min。狭缝:DS，SS1mm，RS0.3mm。

1.2.7差示扫描量热分析

用精密天平准确称取2.5mg淀粉样品于铝质样品盘中，加入7.5μL去离子水，密封后置室温下平衡1h，放入仪器内的样品座，用密封空的铝盒作参比物，扫描条件如下:扫描范围:30～150℃;扫描速率:10℃/min;气氛:高纯氮，流量:40mL/min。记录扫描并计算吸热曲线上的起始温度To、峰值温度Tp、终止温度Tc和极差温度Tr。

2结果与分析

2.1抗性淀粉含量

原甘薯淀粉(含淀粉94.54%，水分15.6%，蛋白质0.26%，粗脂肪0.25%，灰分0.44%，直链淀粉17.40%)中抗性淀粉干基含量为8.74%，由甘薯淀粉制备得到的抗性淀粉中RS含量为24.26%，制备效果较好。

2.2颗粒粒径分布分析

原甘薯淀粉平均粒径为17.593μm。其体积分布表现为不明显的双峰曲线，范围分别为0.356～2.244μm和3.991～50.238μm，比例分别为1.8%和98.2%，峰值分别为1.1和15.9μm左右。甘薯抗性淀粉平均粒径为123.394μm，较原甘薯淀粉粒度范围增大，且粒径变大。其体积分布表现为不明显的双峰曲线，比例分别为2.37%和97.63%，峰值分别为15.9μm和112.5μm左右，且大颗粒淀粉比例较大。由此说明，与原淀粉相比，抗性淀粉的总体粒径变大了，部分原淀粉颗粒膨化或聚集成更大的颗粒。

2.3光学显微镜与扫描电镜分析

大部分甘薯淀粉在水中呈球形，少数呈多面体形状;而抗性淀粉呈不规则形状。甘薯淀粉颗粒较完整，表面光滑，颗粒直径范围为2～50μm;经加热糊化、脱支、超声、冷却处理后，形成的抗性淀粉粒径显著增大(较大颗粒的粒径约为120μm)，且几乎看不出淀粉颗粒的形状，呈现极不规则的块状或叠加在一起的团状，颗粒表面十分粗糙且有褶皱和沟壑。在抗性淀粉的制备过程中，甘薯淀粉先发生糊化，颗粒结构被破坏，直链淀粉溶出并在后续老化过程中形成直链淀粉晶体，因此，在扫描电镜图中呈现出不规则颗粒结构及粗糙外观［10］;也表明淀粉经酶水解，仅留下结构坚硬而致密的直链淀粉结晶区和掺杂于结晶区中无定型区的抗性淀粉分子，从而能够抵抗酶消化［11］。

2.4红外光谱分析

3417、3432cm－1处为缔合羟基的O－H伸缩振动吸收峰;2926、2928cm－1处为饱和C－H键的伸缩振动吸收峰(糖类的特征吸收峰的范围为2800～3000cm－1);1641、1642cm－1处为醛基C=O的伸缩振动吸收峰;1019、1021、1156、1157、1080cm－1为与伯、仲醇羟基相连的C－O的伸缩振动吸收峰和吡喃糖环的C－O伸缩振动吸收峰;930cm－1为D－吡喃葡c－甘薯抗性淀粉(×800)，d－甘薯抗性淀粉(×200)。萄糖的Ⅰ型吸收带(吡喃环的环非对称伸缩振动);857、858、861cm－1为吡喃葡萄糖的α型吸收带;762cm－1为D－吡喃葡萄糖的3型吸收带(吡喃环的环对称伸缩振动)，表明普通甘薯淀粉和抗性淀粉都含有伯、仲醇羟基和α－D－吡喃环结构特征［12］。抗性淀粉没有形成新的基团，即没有发生氧化、取代等其它化学反应，抗性淀粉是物理改性淀粉。

2.5X－射线衍射分析

由图5和表1的数据可知，甘薯淀粉在17.3°左右有较强衍射峰，15.31°和23.26°处出现双肩峰，不同于马铃薯淀粉和玉米淀粉的衍射谱线，故甘薯淀粉的结晶结构为C型，即含A型、B型结晶的混合结构，但更接近A型。此结果与Noda［14］和罗志刚［15］的报道几乎一致。甘薯抗性淀粉颗粒结晶结构表现为B型，在17°左右有一单峰，在20～23°处出现不明显小峰，这些结果与唐忠厚［16］、Gidley［17］的报道几乎一致。

2.6差示扫描量热分析

直链淀粉可以与脂肪酸、单甘油酯、二甘油酯形成V型结晶复合物，此直链淀粉－脂质复合物结晶相大约在100～120℃发生解离，形成熔融吸热峰［18］。To、Tp、Tc主要反映了淀粉的结晶度、结构和分子组成，这些参数的变化主要受周围无定形区的影响。

淀粉经过脱支和重结晶后，Tp、Tc均比原淀粉高，这是因为处理后淀粉内部的直链淀粉分子与其它的分子(如直链淀粉分子或支链淀粉分子)发生交互作用、定向排列，使淀粉内部的结构变得紧密坚固，且形成一定数量的晶体。Tr的变化反映了淀粉内部结晶体的差异程度，如结晶体完善程度、晶体大小等，差异程度越大，则Tr越大［19］。甘薯淀粉和抗性淀粉的热性质由DSC分析仪测定，见图6和表2。甘薯淀粉中也存在少量抗性淀粉，所以甘薯淀粉在86℃呈现明显吸热主峰，淀粉的吸热变化是在凝沉期间直链淀粉重结晶的结果［20－21］。与甘薯淀粉相比，抗性淀粉的糊化峰值温度和终止温度明显升高，显示出较宽的糊化峰，范围为58～110℃，在100.5℃出现单一峰，为抗性淀粉特有的熔融吸热峰，与唐忠厚［11］的报道较接近。说明经改性处理，抗性淀粉的热稳定性得到较大提高，更能耐受热加工处理。

3结论

采用酶法结合超声波处理制备甘薯抗性淀粉，抗性淀粉含量为24.26%，制备效果较好。与原淀粉相比，抗性淀粉的总体粒径变大了，部分淀粉膨化或聚集成更大的颗粒。甘薯淀粉颗粒较完整，呈球形或多面体形，表面光滑;SEM结果表明，经加热糊化、脱支、超声、冷却处理后，形成的抗性淀粉粒径大幅增大，淀粉颗粒形状几乎消失，呈现极不规则的块状或团状，颗粒表面十分粗糙。普通甘薯淀粉与抗性淀粉的红外光谱无明显区别，证明此甘薯抗性淀粉是物理改性淀粉。甘薯淀粉结晶结构表现为C型，甘薯抗性淀粉结晶结构表现为B型。DSC分析发现，抗性淀粉的峰值温度大幅增加，说明经改性处理得到的抗性淀粉的热稳定性明显增强。

作者：张芸，李小定，郑政东，何芒芒，李杰，曲智雅，朱少华，刘蒙，曲露，赵思明    单位：华中农业大学食品科技学院