不同淀粉品种淀粉的rva谱分析

不同淀粉品种淀粉的rva谱分析

大自然中的淀粉分布很广。它不仅是一种常见的高等绿色植物成分，也是碳氢化合物的主要储存形式。淀粉是人类膳食中主要的碳水化合物，也是人体能量的主要来源。Englyst等依据淀粉的生物可利用性将淀粉分为三类：易消化淀粉(RDS)，指那些能在小肠中被迅速消化吸收的淀粉；慢消化淀粉(SDS)，指那些能在小肠中被完全消化吸收但速度较慢的淀粉；抗性淀粉(RS)，指在人体小肠内无法消化吸收的淀粉。近年来研究发现，淀粉消化后血糖生成指数(GI)高低直接影响人体的健康，低血糖生成指数的食物可以缓慢吸收、持续释放能量、有助于维持血糖稳态，预防和治疗各种慢性疾病。目前，测定淀粉消化性能的方法分为体外法(invitro)和体内法(invivo)，前者包括Englyst法、Jenkin法、Granfeldt法及Goñi法等，后者主要是测定血糖指数和胰岛素指数。但是这些方法大都操作复杂，时间花费长。Gee等报道在模拟体外消化淀粉类食品时研究淀粉水解导致黏度的降低。而RVA能快速测定淀粉的黏滞性。本实验将对RVA谱特征值与淀粉消化性能之间的相关性作探讨，以明确RVA谱在淀粉消化性能评价中的应用价值。1材料和方法1.1试剂与试剂盒普通玉米淀粉、糯米淀粉及木薯淀粉无锡泰花淀粉有限公司；蜡质玉米淀粉长春大成玉米开发有限公司；大米淀粉江苏宝宝集团公司；马铃薯淀粉云南润凯淀粉有限公司；小麦淀粉上海欣发调味食品厂；甘薯淀粉和葛根淀粉贵州华力农化工程有限公司；绿豆淀粉哈尔滨市哈达淀粉厂；鹰嘴豆(Kabuli与Desi，采用碱沉降法自制淀粉)新疆纵横股份有限公司；猪胰α-淀粉酶美国Sigma公司；GL-LNEW糖化酶无锡GenencorBio-Product公司；葡萄糖试剂盒(GOD-PAD)爱尔兰Megazyme公司；二甲亚砜、尿素、碘、碘化钾及磷酸盐等国药集团化学试剂有限公司。1.2设备和设备RVA-3D型快速黏度分析仪澳大利亚NewportScientific仪器公司；721E可见分光光度计上海精密仪器仪表有限公司。1.3方法1.3.1检测碘对3.0.0.2mo-ki2和3.8i2的吸附总直链淀粉含量根据Martinez等提出的比色法进行测定。称取80mg淀粉样品于30ml的离心管内，添加10ml尿素二甲亚砜(UDMSO)溶液(9体积二甲亚砜+1体积浓度为26.5%的尿素溶液)，加热完全溶解后冷却，并用乙醇脱脂处理，离心得到的沉淀再次溶解于1mlUDMSO溶液后，与2ml碘液(2.0gKI与0.2gI2溶于100mlH2O)反应30min后，然后测定其在635nm处的吸光度(A635nm)。具体计算公式为：总直链淀粉(%)=[(28.414×A635nm)-6.218]×100表观直链淀粉测定时不需预先脱脂处理，其余操做步骤同总直链淀粉测定。1.3.2葡萄糖含量测定淀粉的消化特性测定参照Englyst等提出的体外模拟酶水解法。称取200mg淀粉样品置于测试管中，添加15mlpH6.9的醋酸钠缓冲液，混匀后蒸煮处理20min，冷却至室温并加入10ml的猪胰α-淀粉酶(290U/ml)和糖化酶(15U/ml)，在37℃下水解一定时间后沸水浴灭酶，用葡萄糖氧化酶(GOPOD)法在500nm比色测定产生的葡萄糖含量。易消化淀粉RDS(%)=(G20-FG)×0.9/TS×100慢消化淀粉SDS(%)=(G120-G20)×0.9/TS×100抗性淀粉RS(%)=[TS-(RDS+SDS)]/TS×100式中：G20为淀粉酶水解20min后产生的葡萄糖含量(mg)；FG为酶水解处理前淀粉中葡萄糖含量(mg)；G120为淀粉酶水解120min后产生的葡萄糖含量(mg)；TS为样品中总淀粉含量(mg)。1.3.3淀粉糊黏度的变化淀粉的糊化特性测定采用AACC提出的标准方法61-02并进行改良。准确称取3g淀粉(水分含量14%)，加入25ml蒸馏水，混合于RVA专用铝盒内，调成一定浓度的淀粉乳。具体测定条件：50℃下保持1min；以5℃/min的速度上升到95℃(9min)；95℃下保持7min；以6℃/min下降到50℃(7.5min)；50℃下保持4.5min；搅拌器在起始10s内转动速度为960r/min，之后保持在160r/min。测得淀粉糊黏度曲线，并通过RVA专用测试软件TCW分析得到6个特征参数：峰值黏度(peakviscosity,PV)、谷值黏度(troughviscosity,TV)、最终黏度(finalviscosity,FV)、崩解值(breakdown,PV-TV)、回值(setback,FV-PV)及成糊温度(peaktemperature)。黏滞性值用“CPs”作单位表示。1.3.4统计相关分析淀粉消化性能与糊化特征值双变量的相关性采用SPSS12.0分析软件中的Pearson简单相关系数来评价。2结果与分析2.1块根类淀粉与贝类淀粉从表1可以看出，普通淀粉含有25%左右的直链淀粉，蜡质淀粉含有0～8%的直链淀粉，谷物类淀粉中表观直链淀粉含量比总直链淀粉含量高5%左右，而块根类淀粉与豆类淀粉的两者差别不大，这与Martinez等报道的结论基本一致。因为在很多淀粉中，尤其是禾谷类淀粉，其中的直链淀粉有相当一部分与类脂(主要是磷脂)形成复合物，而这些类脂-直链淀粉复合物无碘吸收值，因此一般表观直链淀粉含量均要低于总直链淀粉含量。2.2原淀粉的制备由表2可以看出，各种淀粉经过蒸煮处理后其成分主要是RDS，而SDS与RS含量很低，这可能与淀粉的结晶结构有关。因为Zhang等研究认为A型结构的淀粉是理想的慢消化淀粉，B型结构的淀粉则属于抗酶解淀粉，若将不同品种的原淀粉加热后它们之间SDS与RS的差异会消失，RDS均增加，因为蒸煮的过程中会完全摧毁天然淀粉粒的半结晶结构。另外，蒸煮处理后豆类淀粉中SDS含量相对高于禾谷类及块根类淀粉，结合表1中的结果可知，豆类淀粉的直链淀粉含量均高于其他两类淀粉，因此其所含直链淀粉-脂质复合物的量可能也高，而该复合物对淀粉颗粒糊化、膨胀和溶解具有强烈的抑制作用，酶水解耐受性强，从而导致测定的SDS含量偏高。2.3淀粉热糊稳定性和老化率如图3所示，不同品种淀粉的黏度随温度的变化呈有规律的上升(达峰值黏度)、下降(达谷值黏度)、再上升(达最终黏度)过程，从而构成典型的RVA谱。表3为不同淀粉糊化过程中峰值黏度、谷值黏度、最终黏度峰值等特征值，其中崩解值反映淀粉热糊的稳定性，即抗剪切和耐热性能；回值则可衡量淀粉冷糊的稳定性和老化趋势。从图1～3和表3的结果可知，所有淀粉的成糊温度在60～75℃之间。糊化温度因直链淀粉含量、结晶度和支链淀粉结构等的不同而存在差异。一般来说，直链含量高、结晶度高、支链外链较长的淀粉晶体结构紧密，晶体熔解所需热量大，导致糊化温度较高。禾谷类淀粉的崩解值小，表明其溶胀后的淀粉颗粒强度大，不易破裂，导致其热糊稳定性好。部分块根类及豆类淀粉崩解值相对较大，热糊稳定性较差。块根类及豆类淀粉的回值也较禾谷类淀粉大，这与它们的直链淀粉的聚合度和支链淀粉的结构有关，直链淀粉聚合度高，支链淀粉外链长的淀粉易于老化，冷糊稳定性差。同时，由表1、3可知，同一品种的米淀粉与鹰嘴豆淀粉的表观直链淀粉越高，峰值黏度、崩解值越小，而最终黏度、回值越大。舒庆尧等在研究淀粉RVA谱特征与食用品质关系时得到了同样的结果。2.4稳定性粉粒结构与形貌的关系表4中的相关性分析表明，不同品种淀粉总体崩解值与RDS呈极显著正相关，相关系数为0.741，与SDS呈极显著负相关，相关系数为-0.833。按淀粉不同品种分析，情况有所不同。在禾谷类淀粉中，正负相关性与显著程度与总体相似，淀粉热糊的崩解值与RDS、SDS、RS的相关系数分别为0.970、-0.906和-0.978，在块根类淀粉中，崩解值与SDS和RS呈显著相关，相关系数为-0.984和0.989，回值与RDS呈负相关，相关系数为-0.987；对于豆类淀粉，只有SDS与崩解值呈负相关(r=-1.000,p<0.05)，RDS与糊化温度呈正相关(r=0.998,p<0.05)。Han等指出大米淀粉支链淀粉的精细结构与RVA糊的黏度参数(崩解值)有极显著的相关性，与短链部分(平均聚合度大于17)呈负相关(r=-0.84,p<0.01)，与长链部分(平均聚合度为100)呈正相关(r=0.89,p<0.001)；而Zhang等指出数量较多的聚合度为5～10短链形成的结晶结构中SDS含量高。因此，不同淀粉热糊的崩解值与SDS均具有显著的负相关性。3崩解值与sds、rs的相关性不同品种淀粉总体崩解值与RDS呈极显著正相关，相关系数为0.741，与SDS呈极显著负相关，相关系数达-0.833。对于禾谷类淀粉，崩解值与RDS、SDS、RS的相关系数分别为0.970、-0.906和-0.9