抗性糊精的分离纯化及其在面制品中的应用研究

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由于现代社会人们生活水平的提高,高热量、低纤维的饮食结构使得糖尿病、肥胖、心血管疾病等慢性疾病成为了威胁人们健康的“头号杀手”。抗性糊精具有良好的生理功能及加工特性,是一种新型的水溶性膳食纤维。但是由于其在制备过程中不可避免地产生有色物质以及小分子的杂质,影响了其纯度,从而限制了其应用。本文以抗性糊精作为研究对象,利用超滤和纳滤将抗性糊精粗品中的杂质除去,并利用强碱性阴离子交换树脂对抗性糊精进行脱色,然后对其结构、基本理化性质进行了研究。此外,还评估了抗性糊精的益生元效应,并将其添加到面粉中,探讨了抗性糊精对面粉加工性质、面包烘焙品质的影响。主要研究内容如下:(1)利用超滤和纳滤对抗性糊精的分离纯化进行了研究。优选出截留分子质量为5 k Da的超滤膜进行超滤。超滤后,样品的浊度为2.70 NTU,降低了98.06%,吸光度值降低了47.26%,产品回收率为75.34%。优选出截留分子量为500 Da的纳滤膜除去小分子杂质(葡萄糖、麦芽糖和盐离子)。纳滤后,葡萄糖的含量为4.34%,聚合度大于3的组分含量为94.42%,脱盐率为95.54%,样品最终回收率为68.02%。(2)以抗性糊精的脱色率和回收率为考察指标,利用静态脱色实验对9种阴离子交换树脂进行比较,结果表明强碱性阴离子交换树脂D285脱色效果最好(脱色率和回收率分别为84.5%和82.8%)。对D285树脂的脱色条件进行优化,其最佳脱色条件为:脱色时间4.0 h、温度35°C、p H 8.0、溶液浓度30 mg/m L。在动态脱色中,上样量为1.2倍树脂床体积(1.2 BV)、流速为1.0 BV/h时脱色率和回收率较高,分别为86.26%和85.23%。(3)抗性糊精的理化性质。抗性糊精中膳食纤维含量较高,为91.86%;抗性糊精具有较好的溶解度,为99.14%;核磁共振氢谱表明抗性糊精有α-1,4、α-1,2、α-1,6、β-1,2、β-1,4和β-1,6糖苷键,其中非α-1,4糖苷键是其抗消化性的基础;红外光谱分析其具有典型的多糖特征吸收峰;热分析表明抗性糊精已不存在晶体结构,并且其具有相当高的稳定性;扫描电子显微镜结果表明抗性糊精的微观结构较普通淀粉更为复杂;抗性糊精水溶液具有剪切变稀特性;抗性糊精在模拟胃液和肠液中的最大水解度分别为1.3%和3.7%,表明其具有良好的抗消化性。(4)抗性糊精的益生元效应评估。干酪乳杆菌代田株、鼠李糖乳杆菌GG株、动物双歧杆菌Bb-12和乳双歧杆菌Bi-07能够在抗性糊精作为营养碳源的培养基上生长。抗性糊精对两种乳杆菌的增殖效应不如低聚半乳糖,但是比菊粉和低聚果糖好;对两种双歧杆菌的增殖效应不如低聚半乳糖和低聚果糖,但是和菊粉相比没有显著差异。此外,肠道菌群体外发酵结果表明肠道中有益菌(如双歧杆菌)能够利用抗性糊精作为碳源维持生长,主要产生的短链脂肪酸为乙酸、丙酸和丁酸。(5)抗性糊精对面粉和面包加工品质的影响。与未添加抗性糊精相比,当添加量为10%(w/w)时,面团的形成时间、稳定时间、吸水率和弱化度分别是原来的1.88倍、3.21倍、0.79倍和0.48倍;面团的最大拉伸阻力、延伸度、拉伸比例和拉伸曲线面积均随着抗性糊精添加量的增加呈现上升趋势;扫描电子显微镜结果表明面团内部形成了“三维凝胶网络结构”;抗性糊精可使面团的弹性模量增加,但是对粘性模量的影响不如对弹性模量显著;抗性糊精增加了面筋蛋白中β-折叠的比例,在一定程度上增强了面筋强度。抗性糊精会对面包的品质产生不利的影响,如硬度增加。但是,感官评价结果表明,添加2%和4%抗性糊精面包的品质尚在消费者可接受范围内。
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