大米淀粉宏觀性能、消化性及與水分子運動性的關(guān)系.pdf

1、大米是東南亞國家人們的主食，因其豐富的營養(yǎng)價值和優(yōu)良的食用特性，近年來受到西方發(fā)達國家的普遍關(guān)注。大米淀粉是大米中的主要成分，有著良好的消化性和特殊的物化特性。為了更清楚地了解和闡述大米結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，特別是水分子淌度對物化特性和消化性的貢獻，本文選用了我國十種大米為原料，采用現(xiàn)代分析方法，對大米淀粉的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進行了系統(tǒng)研究，并對顆粒結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、物化特性及消化性進行相關(guān)性分析。在此基礎(chǔ)上，利用核磁共振技術(shù)研究了水分子運動性對大米

2、淀粉宏觀性能和消化性的影響，為大米的加工利用和品質(zhì)評定提供理論依據(jù)，和實驗參數(shù)同時為淀粉與水分子的相互作用的研究提供基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下：
　　 1大米淀粉的組成和顆粒特性
　　 采用化學方法和掃描電鏡(SEM)、激光粒度分析儀、X-射線衍射儀(XRD)及熱重分析儀(TG)對淀粉的組成和顆粒性質(zhì)進行了研究，結(jié)果表明：不同品種大米淀粉的直鏈淀粉含量差異較大，分布范圍為18.1％-31.6%;淀粉結(jié)晶度差異明顯，分布范圍為

3、20.4%-33.4%之間；顆粒粒度分布較窄，品種間中位徑(D50)差異不明顯，分布范圍為6.23-7.81ym；淀粉熱分解活化能差異明顯，分布范圍在155.6-201.5kJ/mol之間。淀粉顆粒結(jié)構(gòu)影響淀粉的物化特性：直鏈淀粉含量與膨潤度呈負相關(guān)，與淀粉的凝膠硬度正相關(guān)；淀粉顆粒中位徑D50與淀粉糊的透光率正相關(guān)，與糊化熱焓負相關(guān)；淀粉結(jié)晶度與活化能、糊化溫度和流變性正相關(guān)。由此看出，直連淀粉分子鏈容易聚集而影響淀粉在水中的溶脹和其

4、凝膠剛性。
　　 2大米淀粉的物化特性
　　 利用快速粘度儀(RVA)、差示量熱掃描儀(DSC)、質(zhì)構(gòu)儀(TA)和動態(tài)流變儀(DMA)對不同品種大米淀粉物化特性進行了分析，研究結(jié)果表明大米品種間宏觀物性存在差異。大米淀粉膨潤度和溶解度差異明顯，其分布范圍分別為16.4-30.2g/g和17%-40%。糊化的大米淀粉透光率在11.6%-23.4%之間，貯藏后透光率在12h-24h內(nèi)下降最快。大米淀粉的起始糊化溫度范圍為66

5、.4-79.1℃，峰值粘度、最低粘度和最終粘度分布范圍為2143-4584cP、534cP-2054cP和1443-3637cP。差示量熱掃描儀(DSC)測定的糊化溫度（To、Tp和Tc）范圍分別為53.29-68.75℃、61.18-76.02℃和70.87-85.43℃，起始糊化溫度低于快速粘度測定的溫度，糊化熱焓范圍為7.23-11.84J/g。不同品種大米淀粉的凝膠強度分布范圍為12-139g。動態(tài)流變儀(DMA)測定的儲能模量

6、(G')和耗能模量(G")的峰值范圍分別為1816-6127Pa和289.7-560.6Pa，儲能模量轉(zhuǎn)變溫度與快速粘度分析(RVA)測定的起始糊化溫度變化一致。大米淀粉的物化特性之間也存在顯著的相關(guān)性：淀粉顆粒的溶脹和溶解是淀粉顆粒的物化特性的關(guān)鍵。淀粉的溶解度與糊化特性相關(guān)，RVA測定的粘度之間也存在著相關(guān)性，三種方法（RVA、DSC和DMA）測定的糊化溫度的結(jié)果是有差異的，但存在顯著正相關(guān)。
　　 3大米淀粉的消化性

7、>　　 抗性淀粉和血糖指數(shù)兩個指標衡量大米淀粉的消化性，采用體外消化動力學實驗進行分析，結(jié)果表明：原淀粉即生淀粉顆粒中抗性淀粉含量最大，大于50%；大米淀粉糊化后，抗性淀粉含量范圍為4.3%-5.6%；低溫貯藏會導(dǎo)致抗性淀粉含量的增加，抗性淀粉含量范圍為5.7%-8.1%。糊化淀粉血糖指數(shù)在74.0到93.9之間，多數(shù)品種淀粉在60min時即達到水解平衡，90min后水解率增加緩慢。大米淀粉糊化和老化后均屬于高血糖食品，其中粳米較秈米

8、更容易消化，產(chǎn)生更高的血糖應(yīng)答，因此更適合作為嬰幼兒的食品來源。淀粉的品種對體外消化有顯著影響。淀粉組成及物化特性影響淀粉的消化性：直鏈淀粉含量影響淀粉中抗性淀粉含量；而淀粉中結(jié)晶區(qū)阻礙原淀粉的水解，結(jié)晶度與原淀粉中抗性淀粉含量正相關(guān)；溶解度和水解指數(shù)相關(guān)，與溶解度有關(guān)的部分糊化特性也與水解指數(shù)相關(guān)。
　　 4大米淀粉的分子結(jié)構(gòu)
　　 采用高效離子交換色譜分析了不同品種大米淀粉中的支鏈分布，均呈高斯分布，采用化學方法分析

9、直連淀粉的聚合度，結(jié)果表明：支鏈淀粉的支鏈鏈長分布在DP6-36，長鏈DP＞36的鏈長含量在2%左右，主要鏈長分布于DP18-23之間，含量為50%左右。支鏈淀粉分支結(jié)構(gòu)影響淀粉的物化特性，結(jié)果表明：DP6-11的短鏈含量與糊化溫度負相關(guān)，而鏈長DP＞12含量與糊化溫度正相關(guān)；鏈長為DP6-11的短鏈含量與淀粉的儲能模量峰值和耗能模量峰值正相關(guān)，與損耗內(nèi)切角負相關(guān)；而鏈長DP12-23的含量作用相反，可以看出短支鏈和中長支鏈對糊化溫度和

10、流變性影響顯著。鏈長DP12-23的含量與結(jié)晶度呈正相關(guān)，提示大米淀粉的結(jié)晶區(qū)主要由DP12-23的支鏈組成。直鏈淀粉的平均聚合度分布范圍為2941-11331，與淀粉糊的透明度呈負相關(guān)。
　　 5淀粉-水相互作用對大米宏觀性能和消化性的影響
　　 本文采用掃描電鏡(SEM)、X-射線衍射儀、差示量熱掃描儀(DSC)、光電子能譜儀(XPS)和1H-核磁共振儀研究了水分子淌度和大米淀粉消化性的關(guān)系，各研究方法得到的結(jié)果均有

11、很好的相互印證，提示大米淀粉的宏觀特性不僅與淀粉顆粒和分子鏈結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，而且水分子的淌度也有重要貢獻，不同水分含量的淀粉-水體系，其特性差異明顯，這與淀粉和水分子的相互作用有關(guān)。上述研究至今尚未見文獻報道。我們選用三種不同水分含量進行相關(guān)研究，結(jié)果表明：在水分含量50%的條件下，淀粉的宏觀性能受結(jié)合水運動的影響；而水分含量為66.7%和83.3%的條件下，低于糊化溫度時，淀粉的宏觀性能主要受結(jié)合水運動的影響；高于糊化溫度時，淀粉的溶解