抗性淀粉的制取與檢測

關(guān)于抗性淀粉的制取與檢測第1頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三內(nèi)容提要選題背景研究內(nèi)容及方法結(jié)果分析結(jié)論與成果第2頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三選題背景

目前為止，碳水化物仍然是人類的主要能源物質(zhì)（70%左右），碳水化物包括淀粉和抗性淀粉、非淀粉多糖（膳食纖維的主要成分）、低聚寡糖和糖，其化學(xué)結(jié)構(gòu)相似但生理效應(yīng)不同。但人類對碳水化物特別是對抗性淀粉的認(rèn)識還遠(yuǎn)不如其他營養(yǎng)素那么清楚，各國的科學(xué)家均把提高碳水化物的攝入量、減少脂肪的攝入量作為各國的膳食指南，但如何提高碳水化物的攝入量仍然是一個科學(xué)上懸而未決的問題?？剐缘矸鄣陌l(fā)現(xiàn)和研究將為碳水化物的深入研究開創(chuàng)一個良好開端。第3頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三淀粉——植物的多糖儲備物

淀粉直鏈淀粉支鏈淀粉在植物中分布——谷物和豆類種子、根部、塊莖化學(xué)結(jié)構(gòu)分類——由葡萄糖聚合的直鏈淀粉和支鏈淀粉兩類第4頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三抗性淀粉(ResistantStarch，RS)

抗性淀粉是不為人體小腸所吸收，但可被結(jié)腸菌群分解為乙酸、丙酸和丁酸等短鏈脂肪酸及其降解產(chǎn)物的淀粉。抗性淀粉對人體健康產(chǎn)生廣泛的有益作用，是近年來發(fā)展起來的一個新概念?？剐缘矸鄯譃椋何锢戆竦矸?PhysicallyTrappedStarch,RS1)抗性淀粉顆粒(ResistantStarchGranules,RS2)老化淀粉(RetrogradedStarchRS3)化學(xué)改性淀粉(ChemicallyModifedStarch,RS4)第5頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三表1以抗消化性為依據(jù)的淀粉分類第6頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三

表2抗性淀粉在食物中的含量

第7頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三食品中抗性淀粉的生理功能

控制膳食后血糖，防治糖尿病防治腸道疾病（如：盲腸炎、結(jié)腸炎等）降低血脂、預(yù)防脂肪肝降低、控制體重（減少脂肪生成，且本身能量遠(yuǎn)低于淀粉）促進礦物質(zhì)吸收（如Mg、Ca）增加營養(yǎng)（發(fā)酵生成短鏈脂肪酸等）第8頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三抗性淀粉的應(yīng)用抗性淀粉應(yīng)用于食品加工，不僅可提高纖維含量，還可改進食品的品質(zhì)，克服傳統(tǒng)膳食纖維的某些缺點，使消費者能夠在享受食品原有美味的條件下得到健康和營養(yǎng)。抗性淀粉作為低熱、高膳食纖維含量的功能性食品成分具有重要的工業(yè)應(yīng)用價值。第9頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三研究內(nèi)容及方法本課題研究工作的目的及意義本課題以新鮮馬鈴薯塊莖為原料制備抗性淀粉，研究制備工藝方法包括酸解處理、水浴處理、高壓高熱處理、低溫變性、脫水干燥。同時對抗性淀粉的得率進行初步檢測。研究了馬鈴薯淀粉乳不同的淀粉濃度、不同的高壓高熱處理時間、溫度、不同冷藏溫度和時間等條件下抗性淀粉得率的變化情況。希望找到一條比較實用的用馬鈴薯制備抗性淀粉的工藝生產(chǎn)技術(shù)。第10頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三選擇以馬鈴薯作為制取原料馬鈴薯同時具有谷類和蔬菜的特征，既可作為主食，又可作為副食食用。是重要的食品工業(yè)原料馬鈴薯資源豐富，價格低廉馬鈴薯塊莖含有大量的淀粉,其中直鏈淀粉比率較高（約21%左右），適合用著制備RS3抗性淀粉（易老化）第11頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三食物馬鈴薯干馬鈴薯玉米大米小麥高粱能量(千焦)334.721343.061487.871522.981389.091430.93水分(g)7811.711.51212.310.9粗蛋白(g)2.18.49.56.813.310.1脂肪(g)0.10.44.40.52.03.4碳水化合物(g)18.574.373.280.070.073.2可食纖維(g)2.18.49.32.412.19.0鈣(mg)93612204432磷(mg)50201251115359290鐵(mg)0.83.23.41.13.94.9維生素B1(mg)0.10.40.350.080.520.39維生素B2(mg)0.040.160.110.040.120.15維生素PP(mg)1.56.01.91.84.43.8維生素C(mg)2080微量000表3馬鈴薯、干馬鈴薯與其它食物成分（每100g可食部分）

第12頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三抗性淀粉的制備原理

抗性淀粉主要制備非顆粒性的RS3?？剐缘矸壑饕獮橹辨滖R鈴薯淀粉形成的結(jié)晶老化馬鈴薯淀粉。這類抗性淀粉是由于淀粉分子在凝沉過程中分子重新聚集成有序的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的緣故。結(jié)晶區(qū)的出現(xiàn)阻止淀粉酶靠近結(jié)晶區(qū)域的葡萄糖苷鍵，并阻止淀粉酶活性基團中的結(jié)合部位與淀粉分子結(jié)合，因而就不能完全被淀粉酶作用，從而產(chǎn)生抗酶解性。第13頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三制備工藝流程第14頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三抗性淀粉含量檢測方法抗性淀粉含量測定的代表性方法是Englyst方法及其修改方法。按照Englyst方法，將待分析其抗性淀粉含量的2g（干重）粉狀產(chǎn)品用一定濃度的α－淀粉酶（200U）37℃保溫酶解120min，使可消化淀粉轉(zhuǎn)化成葡萄糖。通過降低pH，溫度到20℃中止酶的活性。然后，添加4倍體積量的80%（V/V）乙醇溶液，室溫下放置1h，離心沉淀（2500×g，10min），棄去上清液。用80%（V/V）的乙醇洗滌殘留物3次，用無水乙醇洗滌1次，然后離心。將殘留物凍干并稱重，測定水分含量并得出殘留物的干重。按照下式計算抗性淀粉含量：

RS(%)＝殘留物的重量（干重）/初始重量（干重）×100以下實驗中抗性淀粉檢測都以此方法測定第15頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三結(jié)果分析第16頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三

馬鈴薯淀粉乳濃度及高熱高壓處理時間與抗性淀粉產(chǎn)率關(guān)系的研究

調(diào)整馬鈴薯淀粉乳濃度(25～45%)。固定稀鹽酸用量為馬鈴薯淀粉重量的3%，酸解30min，恒溫水浴鍋中沸水浴1h。高壓滅菌鍋進行高壓高熱處理，處理溫度120℃,調(diào)整高熱高壓處理時間（10～60min）。之后取出放在-18℃冷凍室貯藏30h。最后60℃烘干?？剐缘矸鄣牡寐室姳?/p>

第17頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三結(jié)果分析淀粉乳濃度

時間25%30%35%

40%45%10min18.7514.1512.0012.8013.6520min19.1515.3613.2713.4414.1630min24.3526.6527.717.8518.1840min23.5620.1524.3715.4515.9450min25.8012.0010.717.9526.7560min22.1711.1610.0815.6523.43第18頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三(1)

馬鈴薯淀粉乳濃度對抗性淀粉產(chǎn)率的影響

在10min、20min這樣一段很短的時間內(nèi)，低馬鈴薯淀粉濃度樣品中，伸展的馬鈴薯淀粉分子相互接觸頻率高，抗性淀粉的得率高?？梢钥闯觯?5%馬鈴薯淀粉乳在30min高熱高壓時間下，抗性淀粉產(chǎn)率最高，為27.7%。40min時情況類似于30min。從50min、60min可以看到，過了產(chǎn)率高峰后，又回到了類似于10min、20min的情況。馬鈴薯淀粉含水量不同，抗性淀粉的得率變化明顯。水與馬鈴薯淀粉的比例，影響著馬鈴薯淀粉鏈?zhǔn)欠窨沙浞稚煺沟目臻g作用，馬鈴薯淀粉濃度過高，其黏度相對地也較大，馬鈴薯淀粉糊化后分子鏈相互影響，難于形成有序排列，形成結(jié)晶；馬鈴薯淀粉濃度太低，伸展的馬鈴薯淀粉分子難于相互接觸，也不易形成有序排列，分子之間不易締合，則老化速度很慢?？梢?，水分過高或過低都不利于抗性淀粉的形成，適度含水量的馬鈴薯淀粉乳液經(jīng)充分糊化后，可使分子的締合容易，抗性淀粉得率增多。第19頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三(2)高熱高壓處理時間對抗性淀粉產(chǎn)率的影響

35%馬鈴薯淀粉乳濃度條件下，高熱高壓處理時間影響著馬鈴薯淀粉鏈充分伸展的程度，隨著高熱高壓處理時間的延長，抗性馬鈴薯淀粉的得率上升，但是高熱高壓時間過長，同樣會產(chǎn)生降解馬鈴薯淀粉鏈的作用，馬鈴薯淀粉鏈過短不利于抗性馬鈴薯淀粉的形成。

第20頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三

高溫對抗性淀粉產(chǎn)率的影響

確定：馬鈴薯淀粉乳濃度35%、稀鹽酸用量為馬鈴薯淀粉重量的3%、酸解30min、沸水浴1h、高溫處理時間30min、-18℃貯藏30h、60℃烘干。高溫處理時間不變，溫度在100～120℃之間變化與抗性淀粉產(chǎn)率的關(guān)系研究

:第21頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三結(jié)果分析

由線性上升趨勢可見，高溫使淀粉分子更充分伸展，相互接觸更容易，最終結(jié)晶率提高。抗性馬鈴薯淀粉的產(chǎn)率隨著高熱高壓溫度的升高而提高。

馬鈴薯淀粉乳濃度35%第22頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三

4℃冷藏時間對抗性淀粉產(chǎn)率的影響

確定：馬鈴薯淀粉乳濃度35%、稀鹽酸用量為馬鈴薯淀粉重量的3%、酸解30min、沸水浴1h、溫度120℃，處理時間30min、4℃貯藏、60℃烘干。在4℃冷藏，時間在10～60min之間變化與抗性淀粉產(chǎn)率的關(guān)系研究:第23頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三結(jié)果分析

冷藏的時間越長，抗性淀粉的得率越多，但是在冷藏48h之后，抗性淀粉得率增加并不明顯。這主要是回為糊化后的馬鈴薯淀粉結(jié)晶分為兩個階段，晶核生成及晶體生長：首先是直鏈馬鈴薯淀粉分子構(gòu)象發(fā)生變化，晶核形成；然后當(dāng)冷卻到一定溫度支鏈馬鈴薯淀粉分子開始緩慢結(jié)晶。所以，無論是直鏈馬鈴薯淀粉還是支鏈馬鈴薯淀粉，其老化都需要經(jīng)歷分子自動取向，相互靠攏，才逐步形成晶體，這需要一個過程。而過長的冷藏時間抗性淀粉并沒有更多增加。第24頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三－18℃冷凍時間對抗性淀粉產(chǎn)率的影響

確定：馬鈴薯淀粉乳濃度35%、稀鹽酸用量為馬鈴薯淀粉重量的3%、酸解30m、沸水浴1h、溫度120℃，處理時間30min、-18℃貯藏、60℃烘干。在－18℃冷凍，時間在10～60min之間變化與抗性淀粉產(chǎn)率的關(guān)系研究：第25頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三結(jié)果分析

－18℃冷凍條件與4℃冷藏條件相比，抗性淀粉的轉(zhuǎn)化更快，在30h處抗性淀粉得率即達到較高值。這可能是因為在零下－18℃低溫環(huán)境，淀粉糊中的水分子形成小冰晶從淀粉糊中析出,從而縮短了直鏈分子之間的距離,使之容易形成氫鍵,增加了抗性淀粉的含量。同時，可以看出,與冷藏相似,延長冷凍時間對抗性淀粉的生成影響也較小。第26頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三干燥溫度對抗性淀粉產(chǎn)率的影響

確定：馬鈴薯淀粉乳濃度35%、稀鹽酸用量為馬鈴薯淀粉重量的3%、酸解30min、沸水浴1h。高溫處理溫度120℃，時間30min、-18℃冷凍室貯藏30h。采用40℃、50℃、60℃、70℃、80℃幾種溫度條件進行干燥與抗性淀粉產(chǎn)率的關(guān)系研究:第27頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三結(jié)果分析

從圖中可以看出,在較低溫度干燥的條件下,有利于抗性淀粉的形成,其中在60℃的干燥條件下,抗性淀粉的得率最高,這樣的結(jié)果對工業(yè)化生產(chǎn)是有利的,可以降低能耗,從而降低生產(chǎn)成本。第28頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三稀鹽酸的用量對抗性淀粉產(chǎn)率的影響

確定：馬鈴薯淀粉乳濃度為35%、酸解30min、沸水浴1h、高溫120℃,時間30min、-18℃貯藏30h、最后60℃烘干。調(diào)整鹽酸用量在1%~7%之間變化與抗性淀粉產(chǎn)率的關(guān)系研究：第29頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三結(jié)果分析

鹽酸用量決定了對淀粉水解程度，RS得率隨著鹽酸用量增加最初升高，3%鹽酸用量達到峰值。然后降低。水解過于強烈，淀粉不易形成有序排列，不利于形成抗性淀粉。第30頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三(8)酸解時間對抗性淀粉產(chǎn)率的影響

確定：馬鈴薯淀粉乳濃度為35%、稀鹽酸用量為馬鈴薯淀粉重量的3%、沸水浴1h、高溫120℃,處理時間30min、-18℃貯藏30h、60℃烘干。酸解時間在10～60min之間變化與抗性淀粉產(chǎn)率的關(guān)系研究：第31頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三結(jié)果分析

隨著酸解時間的延長，RS得率在30min出現(xiàn)最大值，然后逐步下降。一定的酸解時間有助于充分水解無定