浸泡和發(fā)芽對高粱功能特性及大分子組分的影響研究.pdf

1、高粱含有豐富的微量營養(yǎng)素，如礦物質(zhì)和維生素；也含有大量的常量營養(yǎng)素，如碳水化合物、蛋白和脂質(zhì)。高粱中抗性淀粉的存在使得高粱受到糖尿病和肥胖病人的喜愛。此外，高粱還可能是谷朊過敏患者的一種食物選擇。發(fā)芽高粱表現(xiàn)出可以與發(fā)芽大麥相當(dāng)?shù)牡矸勖富钚?，因此發(fā)芽高粱能夠作為原料用于加工多種工業(yè)食品。關(guān)于以高粱為原料的食品研究在發(fā)達及發(fā)展中國家都有所研究。這些研究成果主要集中于研究浸泡和發(fā)芽對高粱嬰兒麥片、顆粒食品、區(qū)域性啤酒以及其他農(nóng)產(chǎn)品工業(yè)加工品

2、，如貯藏啤酒、面包等。
　　 本文首先對浸泡和發(fā)芽條件進行優(yōu)化，并對發(fā)芽和浸泡對高粱顆粒的物重損失、可溶性固形物(SS)含量、冷糊黏度、淀粉酶活性、單寧及蛋白含量的影響進行研究。所研究的影響因素主要有浸泡時間、浸泡溫度、發(fā)芽時間和發(fā)芽溫度。經(jīng)研究分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)芽提高了高粱的物重損失、SS含量、淀粉酶活性和蛋白含量，同時發(fā)芽降低了高粱淀粉冷糊黏度和單寧含量；經(jīng)響應(yīng)面優(yōu)化得出高粱浸泡發(fā)芽的最佳條件為31℃浸泡24h和30℃發(fā)芽4.5d

3、，該條件經(jīng)試驗驗證與預(yù)測值相符，所優(yōu)化條件可取。在上述實驗條件下，對發(fā)芽高粱的出粉率進行研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)發(fā)芽后高粱的出粉率顯著提高，這豐要是因為發(fā)芽高粱表皮比較脆弱，從而使得磨粉時出粉率提高；對所得高粱粉的揮發(fā)性物質(zhì)進行研究，在原高梁中共檢測到16個峰，檢索到14種化合物，經(jīng)浸泡和發(fā)芽處理后產(chǎn)生了一些新的風(fēng)味物質(zhì)，在浸泡高粱、發(fā)芽3d高粱、發(fā)芽5d高粱中分別檢測到20、23、25個峰，說明在浸泡和發(fā)芽過程中產(chǎn)生一些新的醛類、酮類、酯類和酸類

4、，而且這些風(fēng)味物質(zhì)隨著發(fā)芽時間的延長而增加，發(fā)芽后高粱呈甜甜的花香味，這主要是由于其中較高含量的乙酸乙酯、3-甲基丁醛、戊醛、2-戊酮、乙酸、2-甲基丙酯、丁酸乙酯、己醛、1-辛烯-3-醇、安息香醛。
　　 高粱天然含有植酸、單寧等抗?fàn)I養(yǎng)因子，這些抗?fàn)I養(yǎng)因子的存在降低了高粱營養(yǎng)成分的膳食利用率。因此，本文研究了木灰提取物浸泡法對這些抗?fàn)I養(yǎng)因子的影響，并評價了浸泡和發(fā)芽對高粱粉營養(yǎng)特性的影響。結(jié)果得出，采用木灰提取物浸泡24h后單

5、寧含量顯著降低了50.2％而且降低的趨勢隨著隨后發(fā)芽時間的延長更為顯著，發(fā)芽5d后高粱中的單寧含量降低了69.3％、植酸降低了66.4％，同時高粱中的灰分、脂質(zhì)、纖維和淀粉含量也有輕微降低；發(fā)芽顯著提高了高粱蛋白、必需氨基酸和糖類中果糖、葡萄糖、麥芽糖的含量，高粱蛋白質(zhì)的體內(nèi)消化性隨著發(fā)芽時間的延長顯著提高，高粱淀粉呈現(xiàn)更利于淀粉酶作用的多孔形態(tài)。
　　 發(fā)芽對高粱功能特性及對蛋白酶、淀粉酶活性影響研究結(jié)果表明：發(fā)芽3d時，蛋白

6、酶、淀粉酶活性最高；與未發(fā)芽高粱相比，發(fā)芽高粱具有較好的蛋白溶出率及蛋白溶解性（pH6時蛋白溶解度最高）、最低凝膠濃度為8％(未發(fā)芽的為18％)、較低的容重、較好的吸水(131～142％)吸油性(90～108％)、乳化性及乳化穩(wěn)定性提高、起泡性及泡沫穩(wěn)定性得到改善且均隨著發(fā)芽時間的延長而提高。功能性評價結(jié)果進一步表明，發(fā)芽能夠改善高粱粉的功能特性，這使得發(fā)芽高粱粉具有滿足制備新食品的條件。
　　 采用超聲波提取高粱淀粉，并研究以

7、超聲功率(X1)、超聲時間(X2)、料液比(X3)為考察對象的響應(yīng)面優(yōu)化工藝，經(jīng)統(tǒng)計方差分析得出各因子對淀粉提取率的影響顯著性為：X1、X2、X3、X12、X22對淀粉提取率有顯著影響，其次為X2X3交互項(p＜0.05)。優(yōu)化后得出最優(yōu)模型及最優(yōu)方程，求解后得到最佳提取條件為：超聲功率600W、提取時間4min、液料比30(V/W)，在此條件下淀粉提取率預(yù)測值為17.06％，經(jīng)驗證試驗所得實測值為17.08±0.33％，兩者無顯著差異

8、，模型結(jié)果可取。進一步對提取的淀粉進行了物理化學(xué)和功能特性研究。結(jié)果得出：在低于50℃時浸泡高粱淀粉和發(fā)芽高粱淀粉具有相當(dāng)?shù)娜苊浂群腿芙庵笖?shù)，然而在高于50℃時發(fā)芽高粱淀粉表現(xiàn)出較浸泡高粱淀粉和原淀粉低的溶脹度和較高的溶解指數(shù)；采用RVA研究淀粉糊的性質(zhì)，結(jié)果表明發(fā)芽高粱淀粉具有較原高粱淀粉(454BU)低的峰值黏度(86BU)；X-射線衍射表明兩種淀粉衍射峰均呈典型的谷物淀粉峰A-型，相對結(jié)晶度為9.62～15.50％;DSC測得原高

9、粱淀粉的焓變溫度為78.06℃，凝膠玻璃化焓值為2.83J/g，而發(fā)芽5d的高粱淀粉焓變溫度為47.22℃，凝膠玻璃化焓值為2.06J/g;流變測定得出所有淀粉懸液的貯存模量和損失模量隨測定溫度的增加逐漸增加，在70℃時達到最大，之后逐漸降低；對淀粉的表面結(jié)構(gòu)進行研究，發(fā)現(xiàn)淀粉表面呈多孔狀，這種結(jié)構(gòu)可能更有利于淀粉酶酶解作用。總而言之，浸泡和發(fā)芽對高粱淀粉的物理化學(xué)和功能特性產(chǎn)生了較大影響。
　　 以蛋白提取率為指標，選取超聲時

10、間、pH、提取時間和料液比為考察因素，利用響應(yīng)面優(yōu)化高粱蛋白的提取率，得到相關(guān)性良好的二級模型(R2=0.967)，經(jīng)模型計算最優(yōu)提取條件為：超聲功率400W、pH8、提取時間40min、液料比20(V/W)，此條件下蛋白得率預(yù)測值為5.36g/100g高粱粉，經(jīng)試驗得實測值為5.43g/100g高粱粉，實測值與預(yù)測值無顯著差異，說明模型可取。在以上結(jié)果基礎(chǔ)上，采用SDS-PAGE對所提蛋白進行分析，并采用茚三酮比色法測定了游離氨基酸總

11、量以及采用DSC分析蛋白的熱力學(xué)特性。SDS-PAGE結(jié)果表明經(jīng)浸泡后高梁中的大分子量蛋白增加，進一步說明由于淀粉的降解使得醇溶蛋白的提取率和含量增加；經(jīng)浸泡后分子量為66.2KDa條帶無明顯差異，但是經(jīng)發(fā)芽3d時顯著降低，然而繼續(xù)發(fā)芽到5d該條帶沒有變化，分子量為43.0kDa條帶顏色在浸泡后有輕微下降，經(jīng)發(fā)芽后相應(yīng)的轉(zhuǎn)化為31.0kDa條帶；氨基酸總量分析表明發(fā)芽5d后總游離氨基酸含量增為原來的四倍，這主要是由于內(nèi)脂酶、蛋白酶、淀粉

12、酶等水解酶類作用的結(jié)果；DSC表征的高粱蛋白的熱力學(xué)特性結(jié)果表明，經(jīng)發(fā)芽后高粱蛋白的熱變性溫度由原來的70.83℃升高到84.30℃，變性焓值無顯著差異由3.09J/g變?yōu)?.05J/g。
　　 采用清除DPPH自由基和ABTS法對浸泡和發(fā)芽高粱的抗氧化性進行評價，結(jié)果表明浸泡和發(fā)芽顯著影響高粱的抗氧化性。如前所述，高粱中含有較高含量的單寧和植酸，這些物質(zhì)賦予高粱具有較高的抗氧化性。原料高梁具有最高的DPPH清除率(21.0μM

13、 Trolox/100g)，其次為浸泡高梁(18.8μM Trolox/100g)，然后為發(fā)芽3d的高粱(13.0μM Trolox/100g)，最后為發(fā)芽5d的高梁(11.2μM Trolox/100g)。經(jīng)發(fā)芽后，高粱的抗氧化性顯著降低。采用ABTS法測定結(jié)果得出：原高粱的ABTS清除率為3.1μM Trolox/100g，而浸泡高粱的為2.3μM Trolox/100g，發(fā)芽5d的最低為1.6μM Trolox/100g，其次為發(fā)