【摘 要】
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镉(Cd)是大自然中的一种有毒重金属元素。由于矿产的开采,越来越多的镉暴露于田间,并通过农产品富集于人体,对身体产生重大损害。在农作物中,镉最易富集于水稻中,并与其蛋白质结合。目前湖南、江西和广西等部分大米主产区,仍存在镉污染,因此解决大米镉含量超标问题意义重大。本课题首先以两种不同镉含量的大米为实验原料,探究乳酸菌发酵降镉对大米白淀粉和黄淀粉的结构和理化性质的影响。其次,以镉含量为0.73 mg
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镉(Cd)是大自然中的一种有毒重金属元素。由于矿产的开采,越来越多的镉暴露于田间,并通过农产品富集于人体,对身体产生重大损害。在农作物中,镉最易富集于水稻中,并与其蛋白质结合。目前湖南、江西和广西等部分大米主产区,仍存在镉污染,因此解决大米镉含量超标问题意义重大。本课题首先以两种不同镉含量的大米为实验原料,探究乳酸菌发酵降镉对大米白淀粉和黄淀粉的结构和理化性质的影响。其次,以镉含量为0.73 mg/kg的大米为实验原料,探讨酸性蛋白酶提取大米淀粉的适宜工艺条件。然后,以提取出来的大米白淀粉为实验原料,用普鲁兰酶提取大米脱支淀粉,研究脱支酶的脱镉效果,并分析大米淀粉脱支后的结构和理化性质变化,探究酸性蛋白酶与普鲁兰酶的降镉效果和淀粉脱支后的性质变化。最后,以食品级试剂提取脱支淀粉,研究其对半干米粉的改良效果,旨在拓展脱镉大米的应用。本研究主要结论如下:(1)探究乳酸菌发酵降镉对大米淀粉的结构和理化性质变化。大米淀粉微观结构观察结果表明,黄淀粉颗粒上附着更多的蛋白质;发酵后,淀粉小颗粒含量增加,表面的凹槽、小孔和裂纹均有增加,但大米淀粉整体结构未被破坏。大米淀粉衍射图和结晶度分析表明,发酵后,大米白、黄淀粉均未改变晶型,结晶度稍有下降。红外光谱图分析表明,发酵后,大米白、黄淀粉均未产生新的化学键和基团。热特性结果表明,大米白、黄淀粉之间的糊化温度有差异,发酵后,大米淀粉更接近正常籼米的热特性,不易糊化。糊化特性分析表明,发酵后,大米白、黄淀粉变得不易糊化,淀粉稳定性更强,对其食用品质稍有提升。淀粉的溶解度和膨胀力结果表明,发酵后,大米白、黄淀粉的溶解度提高,膨胀力增大。(2)探究蛋白酶和脱支酶的降镉效果。首先,以镉超标大米为原料,其镉含量为0.73mg/kg,以提取的大米白淀粉的镉含量和纯度为考察指标,酸性蛋白酶提取大米白淀粉的适宜条件为:添加1%的酸性蛋白酶,液料比为8:1(纯水:大米粉),调节溶液pH值为3.5,在55℃下反应8 h,大米白淀粉的提取率为64%~73%,镉去除率达77.95%。其次,以上述条件提取出来的大米淀粉为原料,其镉含量为0.082 mg/kg,以普鲁兰酶提取大米脱支淀粉中的直链淀粉含量为考察指标,普鲁兰酶提取大米脱支淀粉的适宜条件为:调节淀粉乳浓度为12%,水浴糊化25min后添加30U/g普鲁兰酶,调节混合溶液pH值为4.5,在55℃下脱支5 h,脱支淀粉的提取率为20%~40%,脱支后镉未检出,镉消减效果明显。(3)探究大米淀粉脱支后的结构和理化性质变化。微观结构观察结果发现,大米淀粉脱支后整体体积变大,形成了粗糙致密结构,淀粉颗粒表面有凹痕、腐蚀痕迹和层状的鳞片结构,四周分散有薄壳状的小碎片。结晶度分析结果表明,大米淀粉脱支后晶型由A型转变为V型,结晶度显著减小。红外光谱图分析表明,大米淀粉脱支后未产生新的化学键和基团。热特性结果表明,大米淀粉脱支后,淀粉颗粒的稳定性降低,更易糊化。糊化结果表明,大米淀粉脱支后热稳定性增强,易回生和糊化,易吸收水分。流变特性结果表明,大米淀粉脱支后形成了致密的固体状凝胶,但抗剪切力减弱,黏度下降。溶解度和膨胀力结果分析表明,大米淀粉脱支后溶解度增加,但膨胀力稍有减弱。(4)探究脱支淀粉对半干米粉的改良效果。添加脱支淀粉后,蒸煮实验表明,半干米粉的蒸煮时间增加,断条率和蒸煮损失减小,蒸煮性质改善明显。质构特性分析表明,半干米粉的黏性减小,但其硬度和咀嚼度均增加。热特性和糊化特性分析表明,半干米粉更不易糊化和回生,黏度下降,抗拉伸力和抗剪切力均增强。流变特性分析表明,脱支淀粉的添加量为6%时,半干米粉的弹性模量和粘性模量最高,剪切应力最大,表观粘度均下降。感官分析表明,脱支淀粉添加量为6%左右时,半干米粉的亮度和白度均达最高值,整体呈现亮黄色;在感官评价中,添加脱支淀粉的半干米粉感官总分更高。
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