（制糖工程专业论文）荞麦淀粉理化特性及消化性研究.pdf

摘要 荞麦淀粉理化特性及消化性研究 专业：制糖工程入学时间：2 0 0 7 年9 月1 日 硕士研究生姓名：顾娟答辩时间：2 0 0 9 年1 2 月1 1 日 指导教师：顾正彪教授授予学位时间：2 0 1 0 年3 月 摘要 养麦具有较高的营养和药用价值，养麦制品消化性低，食用后易使人产生饱腹感， 因而可作为减肥及糖尿病者理想的补充食物。本论文研究了作为荞麦粉主要组成成分的 荞麦淀粉的理化特性，通过测定比较其与荞麦粉、玉米淀粉、小麦淀粉体内外消化性的 差异，从分子结构及其与养麦粉中其他大分子作用等方面探究了影响荞麦淀粉及荞麦粉 消化性的主要因素，为新型慢消化荞麦制品的研制提供理论基础。 首先测定比较了荞麦淀粉、玉米淀粉和小麦淀粉的基本理化特性。结果表明，荞麦 淀粉颗粒多为多边形，平均粒径为1 3 3 1 2um 。与其他两种淀粉相比，荞麦淀粉的蛋白 质、脂肪含量较高，荞麦淀粉糊具有更优越的黏弹性，而其透明度、沉降体积则介于其 他两种淀粉之间。荞麦淀粉的成糊温度为8 8 8 ，冷热糊稳定性均很好。 其次，通过人体内外消化实验和小鼠体内消化实验发现，养麦淀粉的血糖生成指数 ( g i ) 约为5 3 1 6 ，属于低g i 食品。荞麦淀粉在人体内外及小鼠体内消化速度均较慢，具 体表现为小麦淀粉 玉米淀粉 荞麦淀粉 荞麦粉。 再次，论文通过测定荞麦淀粉的主要分子结构参数探讨了影响荞麦淀粉消化性的内 在因素。结果表明，与玉米淀粉和小麦淀粉相比，荞麦淀粉重均聚合度最小，分子链较 短，分子容易聚集在一起而难于被酶作用，因此荞麦淀粉表现出较小的水解率。荞麦淀 粉的结晶结构为典型的a 型，结晶度为4 0 5 ，结晶度越高，颗粒结晶区域越多，因而 消化能力较低。采用双波长法测定三种淀粉直链淀粉含量发现，荞麦淀粉中直链淀粉含 量较高，约为3 3 2 2 ，分子间作用力较强，因而受消化酶作用影响较小。 最后，论文对荞麦淀粉消化性外在影响因素进行了分析。研究表明，影响荞麦淀粉 水解的大分子主要是荞麦黄酮和荞麦蛋白，其中荞麦蛋白的影响较为显著，蛋白和淀粉 物理共混可影响淀粉的消化速度，但是影响作用小于天然结合的影响。不同的加工处理 亦会影响荞麦淀粉的消化速度。随着加热温度的升高，淀粉糊水解速度加快，水解率提 高；将淀粉糊置于4 保藏，随着保藏时间的延长，样品的水解率则减小，这是因为淀 粉糊发生了老化，内部重结晶而阻碍酶作用的缘故。 关键词：养麦；淀粉；荞麦粉；消化；影响因素 a b s t r a c t a b s t r a c t w 色w i l lh a v es a t i e t yf o ral o n gt i m ei fw et a k ef o o dm a d eo fb u c k w h e a tf l o u r a sam a i n c o m p o n e n to fb u c k w h e a tf l o u r , b u c k w h e a ts t a r c hh a sag r e a ti n f l u e n c eo nt h ed i g e s t i b i l i t yo f f o o dw h o c hi sm a d eo fb u c k w h e a tf l o u r i nt h i sp a p e r w es t u d i e dt h ei nv i v oa n di nv i t r o d i g e s t i b i l i t yo fb u c k w h e a ts t a r c h ，b u c k w h e a tf l o u r , t o ms t a r c ha n dw h e a ts t a r c h m e a n w h i l e w ed e t e r m i n e dt h ef a c t o r sw h i c ha f f e c tt h ed i g e s t i b i l i t yo fb u c k w h e a ts t a r c h f i r s t ，w ed e t e r m i n e dt h eb a s i cp h y 7 s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e s o fb u c k w h e a ts t a r c h b u c k w h e a ts t a r c hp a r t i c l eh a sar o u g hs u r f a c e a n dt h ea v e r a g e p a r t i c l es i z ei sa b o u t13 312 | j m t h eb r a b e n d e rc u r v es h o w e dt h a tt h ep a s t i n gt e m p e r a t u r eo fb u c k w h e a ti s8 8 8 c t 1 1 e e l a s t i cm o d u l u so fb u c k w h e a ti sm u c hh i g ht h a ni t sv i s c o u sm o d u l u s ，a n dt h eb u c k w h e a tp a s t e i sc l o s et os o l i ds t a t e t h e n ，w ed e t e r m i n e dt h ed i g e s t i b i l i t yo fb u c k w h e a ts t a r c h t h eg l y c e m i ei n d e xo f b u c k w h e a ts t a r c hi sa p p r o x i m a t e l y5 3 16a ss h o w nb yi nv i v oi np e o p l e w h i l et h er e s u l to fi n v i v oi nr a ti st h a tw h e a ts t a r c hi sd i g e s t e df a s t e rt h a nt o ms t a r c h ，b u c k w h e a ts t a r c hi sd i g e s t e d s l o w e rt h a nw h e a ts t a r c ha n dc o r ns t a r c h a n db u c k w h e a ti st h es l o w e s t w eh a v et h es a m e r e s u l tb yd e t e r m i n i n gt h ed i g e s t i b i l i t yi nv i t r o 砀cm o l e c u l a rw e i g h td i s t r i b u t i o na n dd e g r e eo fp o l y m e r i z a t i o no fb u c k w h e a ts t a r c hw a s d e t e r m i n e db yh i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ，a n dt h ed i s t r i b u t i o nc o e f f i c i e n to f b u c k w h e a ki s1 41w h i c hi n d i c a t e sas m a l l e rd i f f e r e n c eb e t w e e nb u c k w h e a ts t a r c hm o l e c u l e s t h ex - r a yd i f f r a c t i o ns h o w e dt h a tb u c k w h e a ts t a r c hh a dat y p i c a la t y p eo fc r y s t a ls t r u c t u r e ， a n dt h ec r y s t a l l i n i t yi s4 0 5 t h ea m y l o s ec o n t e n to fb u c k w h e a ti sa b o u t3 3 2 2 b y d u a l w a v e l e n g t hm e t h o dt h a tw a sh i g h e rt h a nc o r ns t a r c ha n dw h e a ts t a r c h 刀圮m o r et h e a m y l a s ei s ，t h el o w e rt h ed i g e s t i b i l i t yw i l lb e f i n a l l y , w ea n a l y s e dt h ee x t e r n a lf a c t o rw h i c ha f f e c tt h ed i g e s t i b i l i t yo fb u c k w h e a ts t a r c h w ec o u l dm a k eac o n c l u s i o nt h a tt h ef a c t o rw a sm a i n l yt h ef l a v o n o i d sa n dp r o t e i n d i f f e r e n t p r o c e s s i n ga l s oa f f e c tt h ed i g e s t i b i l i t yo fb u c k w h e a ts t a r c h w i t l lt h eh e a t i n gt e m p e r a t u r e i n c r e a s e df r o m6 5 t o8 5 t h et h em a x i m u mh y d r o l y s i sr a t eo fb u c k w h e a ts t a r c hi n c r e a s e d ； a st h eb u c k w h e a ts t a r c hp a s t es t o r e da t4 c ，t h em o r ed a yl a s t e d ，t h es l o w e ri td i g e s t e d m s i sb e c a u s et h er e t r o g r a t i o no c c u r r e di ns t a r c hp a s t ea n dt h ei n t e r n a lr e c r y s t a l l i z a t i o nh i n d e r t h er o l eo ft h ee n z y m e k e y w o r d s ：b u c k w h e a t ，s t a r c h ，b u c k w h e a tf l o u r , d i g e s t i b i l i t y , e f f e c t i l 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获 得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示谢意。 签名：翘曲 日期：加7 年垃月归 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 日期： 引言 1 引言 荞麦，又名乌麦、花麦和三角麦，属于蓼科荞麦属双子叶植物，起源于我国，是传 统的救灾备荒作物【。荞麦既是一种很好的营养源，可作为纯天然、无污染的绿色食品， 又可用作开发保健食品的基料。近年来，随着人民文化生活水平的提高，人们对保健食 品及其食疗作用非常重视。荞麦这一传统食物越来越受到人们的青睐，作为防病、治病 的食药两用的新型食物，从多方面进行开发利用【2 ，3 】。养麦含有丰富的营养物质，为人们 提供较全面的营养，并且具有特殊的生理功能。由于苦荞的功能特性要优于甜荞，所以 近年来研究苦荞比较多，本论文亦取苦荞为研究对象。 淀粉是荞麦的主要成分，含量约为总干物质的6 3 0 - - - 7 1 2 4 1 ，性质与大米淀粉相 近，但颗粒较大。苦荞麦淀粉中支链淀粉含量较高，含大量凝胶黏液，加热后呈弱碱性， 对胃酸过多有抑制作用。据研究，在煮过和冷冻干燥的养麦种子中，8 0 的淀粉为可快 速利用的能量，6 的淀粉降解速度较慢，1 4 的淀粉可能成为结肠厌氧菌的能源，特别 是在重复高压和灭菌与冷却中，可以加速耐消化淀粉的形成。荞麦淀粉葡萄糖的缓慢释 放和相对较高的耐消化淀粉特性，使之可以作为糖尿病人良好的补充饮食，具有较高的 可开发价值1 5 ，6 j 。 1 1 荞麦淀粉理化特性研究进展 荞麦淀粉近年来受到国内外研究者的较多关注，有研究者对其理化特性进行了一些 基础研究。 章华伟研究了荞麦淀粉的特性。其用比色法测得荞麦淀粉中直链淀粉含量为 2 3 8 7 。用m i c r ov i s c o a m y l o g r a p hb r a b e n d e r 测得荞麦淀粉的成糊温度为8 1 5 。c 。荞 麦淀粉糊的凝胶性和凝沉性一样，均为0 7 4 ，糊的透明度和冻融稳定性均低于马铃薯 淀粉糊，与小麦淀粉、玉米淀粉的相当1 7 , 8 j 。 张国权研究了4 个品种的荞麦淀粉，发现其直链淀粉含量在2 5 8 2 3 2 6 7 之间， 与其他谷类淀粉相似。荞麦淀粉糊具有较强的冷热稳定性和凝胶形成能力，荞麦淀粉的 抗酸、抗碱和耐剪切能力较强。荞麦淀粉的颗粒形态、微晶结构及淀粉构成与其他谷类 淀粉相近，高峰值黏度的糊化特性与豆类淀粉一致，凝胶质构特性则兼顾了薯类淀粉和 豆类淀粉的优点【9 j 。 钱建亚等对5 种不同来源的养麦淀粉采用酶法、布拉本德黏度仪分析( b v ) 、差示扫 描量热分析( d s c ) 、扫描电镜( s e m ) 观察和x 射线衍射分析( x r d ) 的方法进行了研究。 酶法测得直链淀粉的含量为2 1 3 2 6 4 ，b v 结果表明荞麦淀粉的糊黏度高于其他谷 类淀粉，d s c 测定的成糊温度较b v 的测定值低，s e m 观察说明荞麦淀粉的颗粒是多 边形和卵圆形的形状，x r d 图潜揭示荞麦淀粉的衍射形式是典型的a 型i l o 。 杜双李阐述了荞麦淀粉的理化性质。荞麦淀粉具有较高的峰黏度、热黏度和最终冷 黏度，和根茎类淀粉相似，黏度曲线与豆类淀粉相似。荞麦淀粉具有高结晶度、高消化 江南大学硕士学位论文 性以及较高的持水能力。荞麦淀粉糊的老化速率小于玉米和小麦淀粉，凝胶具有较低的 脱水收缩性，较好的冻融稳定性，凝胶强度高于小麦淀粉。高温水蒸气处理荞麦时，淀 粉的化学组成、特性及结构均有明显变化，反复蒸煮和冷却可加速抗性淀粉的形成【4 1 。 a e q u i s t u c c i 等分析了两个意大利养麦品种，发现其淀粉颗粒呈多角形，颗粒大小为 2 _ 7 l ai n 。布拉在德黏度仪测得两仓品种茅麦淀粉的成糊温度分别为5 8 。c 和5 5 0 c ，均高 于小麦淀粉的成糊温度【l 。 q i a n 报道养麦淀粉颗粒为卵圆形和多角形，表面有空洞和缺陷，颗粒平均大小为 5 8 | lm 。热特性分析表明荞麦淀粉的峰值温度为6 8 4 ，ah 为1 0 0 j g 。而r v a 结果 则显示，养麦淀粉的成糊温度在6 3 8 1 之间，具有较高的峰值黏度、热黏度和冷黏度。 脱水收缩性实验表明，荞麦淀粉凝胶的脱水收缩率显著小于玉米和小麦淀粉凝胶【1 2 】。 由以上研究结果可以看出，对荞麦淀粉理化特性的研究主要集中在对其糊化特性的 分析，而且由于不同研究者所采用的研究材料以及方法的不同，研究结果间还是存在一 定的差异。所以本论文将首先全面系统地研究荞麦淀粉的基本理化特性。 1 2 荞麦淀粉消化性研究进展 目前，国内对荞麦淀粉的研究主要集中在荞麦淀粉的提取、物化性质以及对其改性 等等，而对养麦淀粉消化性的研究，还未见相关报道。杜双奎和章华伟均引用了j u n e ( 1 9 9 8 1 的报道。j u n e 用猪胰腺中的a 淀粉酶消化荞麦淀粉、玉米淀粉和小麦淀粉，结果表明 养麦淀粉的水解率明显高于玉米和小麦淀粉。消化9 h 后，荞麦淀粉的水解率为7 7 ， 而玉米和小麦淀粉的消化率分别为6 2 9 和7 1 2 p 3 】。 r a c q u i s t u c c i 和j f o m a l 研究了意大利不同地区的荞麦淀粉，他们按照e n g l y s t 方 法测定了荞麦淀粉的消化性，并分别算出了快速消化淀粉、慢速消化淀粉以及总淀粉的 量。实验分别研究了荞麦粉和荞麦淀粉，最后得出结论，淀粉的消化性受到许多因素的 影响，比如颗粒大小、淀粉类型、直链淀粉含量等。不同的荞麦消化性有差别，荞麦淀 粉中快速消化淀粉的量较高，而慢速消化淀粉量较低；荞麦粉中快速消化淀粉较高，研 究的两种荞麦粉中慢速消化淀粉量也有很大的差别【1 1 1 。 h h w i j n g a a r d 和e k a r e n d t 有文章提到，荞米中含有7 3 5 的总淀粉，其中3 3 5 是抗性淀粉。大鼠食用荞米后排泄物中淀粉含量几乎为0 ，而食用经过热处理的荞米 的，排泄物中淀粉含量为1 0 1 6 ，所以热处理可以减少淀粉的消化，荞麦可以用来制 作低g i 值的食品。食品中抗性淀粉较多，其g i 值则较低，这对人体的健康是有利的。 与白面包相l l ( 1 0 0 g i ) ，煮熟的荞米的g i 值为6 1 2 ，而含有5 0 荞米的荞麦面包的g i 值为6 6 2 1 4 1 。 以上报道显示，目前对荞麦淀粉消化性的研究结果不尽相同，这可能存在多方面的 原因，而且淀粉的消化性受很多因素影响。鉴于囤内未有相关报道，本论文将对荞麦淀 粉的消化性进行研究，以便为其应用提供一定的珲论指导。 引言 目前，淀粉消化性的测定方法主要有e n g l y s t t l 5 】法和g u r a y a l l 6 】法。 e n g l y s t 法原理是，先用酶水解淀粉，再通过测定释放的葡萄糖的量来计算淀粉的 含量。该方法可以准确测定总淀粉、快速消化淀粉、慢速消化淀粉和抗消化淀粉的含量， 但是测定所用的试剂仪器较多，测定条件要求严格，整体步骤繁琐，不容易操作。 g u r a y a 法的原理是利用胰淀粉酶将淀粉水解成麦芽糖，再通过3 , 5 二硝基水杨酸法 测定麦芽糖浓度来计算淀粉含量。该方法较e n g l y s t 方法要简便易行，但是胰淀粉酶水 解淀粉产物为7 0 左右的麦芽糖、2 0 多的葡萄糖及其他的小分子低聚糖，葡萄糖也是 还原糖，也可以和3 ，5 二硝基水杨酸试剂反应从而可能引起测得的麦芽糖浓度偏高，使 得测定结果不准。 所以，本论文在这两种方法基础上进行了调整，通过单因素实验确定合适的酶用量 及其比例、反应p h 值等，建立体外消化模型，用来测定比较荞麦淀粉的体外消化性。 淀粉糊与淀粉颗粒的消化性有很大的差别，因为体内消化一般都是以淀粉糊的形式进行 的，所以体外消化也以淀粉糊来作为研究对象。 1 3 立题意义和研究内容 荞麦具有热能低、不饱和脂肪酸含量高、氨基酸组成合理、蛋白质生物价较高等特 点，被誉为2 1 世纪最受欢迎的保健食品之一u 刀。一般认为，食用荞麦制品容易使人产 生饱腹感，且能长时间地维持饱腹状态。而养麦淀粉是荞麦( 粉) 的主要组成成分，其相 关特性对荞麦制品的品质以及消化性有着直接的影响。所以，从荞麦淀粉的基本理化特 性入手分析，可以了解其一般的性能，有利于指导其生产应用，再进一步研究其体内外 消化性，可以反映荞麦制品的消化特性，具有重要的科学价值。 淀粉在人体中被水解成葡萄糖而提供人们所需要的热能。不能被健康小肠吸收的淀 粉或淀粉降解产物称为抗酶解淀粉。淀粉经加工处理后会产生抗酶解淀粉，经过物理或 化学变性后自身的抗酶解淀粉含量会发生变化，从而引起消化性的差异【l 引。许多不同的 因素对抗酶解淀粉造成不同的影响，最终影响淀粉的消化性。 荞麦淀粉因品种、来源和栽培条件不同而有很大差异。淀粉类食品经过不同方式的 处理也会引起淀粉分子结构的改变，从而影响淀粉的消化性。同时有报道指出，苦荞麦 淀粉由于含黄酮，可阻碍淀粉酶对其分解，是作为阻抗性变性淀粉的优质原料，而且荞 麦蛋白的消化率也比其他蛋白都要低，是一种难消化的蛋白【l 引。因此，研究荞麦淀粉 的体内外消化特性后，深入探寻荞麦淀粉消化性的影响因素，可以为新型慢消化荞麦制 品的研制提供理论基础，具有实际指导意义。 本课题拟测定荞麦淀粉的基本理化特性，以为荞麦淀粉的应用提供指导。同时，测 定荞麦淀粉的体内外消化性，且与小麦淀粉、玉米淀粉、荞麦粉进行比较，寻求消化性 方面的差异。通过确定养麦淀粉体内外消化的影响因素，来解释其消化性的不同，为荞 麦淀粉深加工提供指导，增加荞麦淀粉的实际利用价值。 江南大学硕士学位论文 本课题主要研究以下几个方面的内容： 1 荞麦淀粉基本理化特性的测定与比较； 2 荞麦淀粉的体内外消化性测定与比较； 3 影响荞麦淀粉消化性的内在因素分析； 4 影响荞麦淀粉消化性的外在因素分析。 4 实验材料与方法 2 实验材料与方法 2 1 主要原料与试剂 荞麦淀粉：宁夏泽发荞麦制品有限公司提供；玉米淀粉：诸城兴贸玉米开发有限公 司提供；小麦淀粉：河南省华瑞实业公司提供；荞麦粉；市售；荞麦蛋白：宁夏泽发荞 麦制品有限公司提供；玉米蛋白：山东诸城兴贸玉米淀粉有限公司提供；小麦蛋白：莲 花味精有限公司提供；葡萄糖：石家庄市华营联合葡萄糖厂提供；胰酶( 8 u s p ) ：美 国s i g m a 公司提供；糖化酶( 8 5 1 0 5 u g ) ：无锡市酶制剂厂提供；标准直链淀粉：德国 r o t h 公司提供；标准支链淀粉：美国s i g m a 公司提供；碱性蛋白酶( 2 3 1 0 5 u g ) ： 无锡雪梅酶制剂公司提供；芦丁标准品：成都曼思特生物科技有限公司提供。 无水乙醇、无水乙酸钠、冰乙酸、3 ，5 二硝基水杨酸、氢氧化钠、酒石酸钾钠、戊 二醛、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、锇酸、醋酸异戊酯、二甲亚砜、醋酸、碘、碘化钾、 葸酮、高氯酸、硫酸、盐酸、硼酸、硫酸铜、硫酸钾、甲醇、亚硝酸钠、硝酸铝，均为 分析纯。 2 2 仪器设备 a b 1 0 4 n 电子天平：梅特勒一托利多仪器( 上海) 有限公司；w f j 2 0 0 0 分光光度计： 尤尼柯( 上海) 仪器有限公司；旋转式恒温振荡器：太仓市实验设备厂；o n e t o u c h 血 糖仪：强生( 中国) 医疗器材有限公司；低速大容量多管离心机：无锡市瑞江分析仪器有 限公司；a r l 0 0 0 流变仪：美国t a 公司；q u a n t a - 2 0 0 扫描电子显微镜：荷兰f e i 公司： m a s t e r s i z e r2 0 0 0 式粒度分析仪：英国m a l v e r n 公司；m i c r o v i s c o b r a b e n d e r 黏度仪：德 国b r a b e n d e r 公司；t u 1 9 0 0 紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公 司；d 8x 射线衍射仪：德国b r u k e r 公司；差示扫描量热仪：美国p e r k i n e l m e r 公司。 2 3 实验方法 2 3 1 试样基本组分分析 水分：1 0 5 。c 恒重法 g b t 1 2 0 8 7 - 2 0 0 8 ；灰分：直接灰化法 g b t 2 2 4 2 7 1 - 2 0 0 8 粗 蛋白：微量凯氏定氮法( k ：6 2 5 ) 【g b t 2 2 4 2 7 1 0 - 2 0 0 8 ；粗脂肪：索氏抽提法 g b t 2 2 4 2 7 3 2 0 0 8 ；粗淀粉：蒽酮比色法。 2 3 2 颗粒形貌分析 将经过相同细度筛子的样品先用戊二醛固定，磷酸缓冲液漂洗，再用锇酸固定，磷 酸缓冲液冲洗，用5 0 - - 7 0 - - 9 0 - 1 0 0 ( 体积分数) 乙醇梯度洗脱，醋酸异戊酯过 渡，临界点干燥( 临界点干燥仪：c p d - - 0 3 0 ) ，离子溅射( 离子溅射仪：c p d 0 3 0 ) ，最后 用q u a n t a - 2 0 0 扫描电子显微镜观察【2 0 1 。 5 江南大学硕士学位论文 2 3 3 颗粒粒度分布分析 将淀粉样品悬浮于乙醇中，超声波分散后进样，根据激光衍射法进行自动分析，经 计算机软件自动处理分析结果，可得到样品的粒度分布数据。实验条件如下：进样器： h y d r o2 0 0 0 m u ( a ) ；遮光度：8 ；分散剂：乙醇；分散剂折射率：1 3 3 0 ；分析模式： 通用模式【2 0 1 。 2 3 4 透明度测定 目前通过透光率来反映淀粉糊透明度的高低。配制质量分数1 o ( d b ) 的淀粉乳，放 置于烧杯中，置沸水浴中加热，搅拌1 5 m i n 并保持淀粉乳的体积不变，冷却至室温，以 蒸馏水作参照，用1 c m 比色皿在6 2 0 n m 波长下测定淀粉糊的透光率。 2 3 5 沉降体积测定 配制1 0 0 m l 质量分数为1 o ( d b ) 的淀粉乳在沸水浴中煮沸1 5 m i n ，降至室温，保 持体积不变，静置2 4 h 后，测定沉降体积，以沉降物所占体积表示( m l 1 0 0 m l ) 。 2 3 6 糊化曲线测定 用德国b r a b e n d e r 公司生产的m i c r ov i s c o a m y l o g r a p h 型b r a b e n d c r 黏度计进行测 定。程序：称取一定质量的淀粉溶解于1 0 0 m l 蒸馏水中，配制成质量分数6 ( d b ) 的淀 粉乳，并将淀粉乳置于b r a b e n d e r 测量杯中，从3 5 开始升温，以1 5 r a i n 的速率加 热至9 5 ，保温3 0 m i n ，再以1 5 m i n 的速率冷却至5 0 ，保温3 0 m i n ，b r a b e n d e r 黏 度计自动绘出一条随时间和温度变化的连续黏度曲线。b r a b e n d e r 黏度计测量范围为 7 0 0 c m g ，转速7 5 r m i n ，曲线上的黏度单位是b u 。 2 3 7 淀粉糊流变性质测定 配制5 0 m l 质量分数为6 o ( d b ) 的淀粉乳在沸水浴中煮沸1 5 m i n ，降至室温后，应 用小角度振荡试验测定淀粉糊的动态流变学性质。使用平板测量系统，量具直径为6 c m ， 板间夹距0 5 c m ，温度2 5 ，扫描频率为0 1 - 一1 0 h z ，应变设定为1 。 2 3 8 荞麦淀粉人体内消化性测定 实验对象为1 2 名健康志愿者，男女各半，志愿者体重正常，饮食习惯规律，无慢 性病家族史，无吸烟史，轻中度体力活动，可以忍受1 0 1 4 h 的禁食，实验前及实验期 间不饮酒，可以完成所有实验。 实验对象于实验前一天晚餐后至实验当天早上( 共1 0 1 4 h ) 禁食，实验当天早晨缓步 至实验室，空腹经手指取静脉血，分别进食样品5 0 甙荞麦粉、荞麦淀粉和玉米淀粉分别 调制成淀粉糊，葡萄糖调成溶液) ，1 5 m i n 内吃完，从开始进食计算时间，于餐后1 5 、 3 0 、4 5 、6 0 、9 0 、1 2 0 m i n 取静脉血，测定血糖浓度。以时间为横坐标，人体变化血糖 浓度为纵坐标，作人体变化血糖反应曲线【2 1 ，2 2 2 3 1 。 6 实验材料与方法 结果以血糖生成指数( g i ) 来表示。血糖生成指数( g i ) = ( 被测食物餐后血糖反应曲线 下增值面积葡萄糖餐后血糖反应曲线下增值面积) 1 0 0 2 4 。 2 3 9 荞麦淀粉小鼠体内消化性测定 选择3 0 只健康雄性小鼠，体重为3 0 5 9 ，随机分组，正常喂养饲料和水5 天后进 行实验。实验前小鼠禁食8 h ，测定小鼠的空腹血糖，然后按0 7 2 9 k g 体重( 根据体内实 验人体进食5 0 9 样品，而成年男性一般体重6 5 k g 计算而得) 的样品量，分别以葡萄糖液、 荞麦粉糊、荞麦淀粉糊、玉米淀粉糊和小麦淀粉糊给小鼠灌胃，在进食后的1 5 、3 0 、4 5 、 6 0 、9 0 、1 2 0 m i n 取小鼠尾血测定血糖浓度。以时间为横坐标，小鼠变化血糖浓度为纵 坐标，作小鼠变化血糖反应曲纠2 5 2 6 1 。 2 3 1 0 荞麦淀粉体外消化性测定 根据实验确定合适的条件，建立合理可靠的淀粉体外消化模型，来测定荞麦淀粉的 体外消化性。 分别配制l l 浓度的胰酶液和l l 浓度的糖化酶液，两者按1 ：3 的比例混合， 4 0 0 0 r m i n 离心1 5 m i n 即为工作酶液。 用p h 值为5 2 的缓冲液配制质量分数为2 ( d b ) 的淀粉乳，沸水浴糊化l o m i n ，自 然冷却后加入上述工作酶液3 m l ，3 7 水浴回旋振荡反应，于加酶液后的0 、5 、1 0 、 2 0 、3 0 、4 5 、6 0 、9 0 、1 2 0 、1 8 0 m i n 分别取样0 2 0 m l 于试管中，加入4 m l 无水乙醇， 3 0 0 0 r m i n 离心2 0 m i n ，取上清液。用3 m l 蒸馏水洗涤沉淀，3 0 0 0 r m i n 离心2 0 m i n ，合 并上清液，振荡混匀。取2 m l 清液，加入1 5 m l 3 ，5 二硝基水杨酸试) 蒂u ( d n s 试剂) ，沸 水浴反应7 r a i n ，冷却3 m i n ，补足2 5 m l ，5 2 0 h m 下测定吸光值。 结果以淀粉水解率来表示。淀粉水解率= ( 取样时间点反应液中的还原糖释放量 0 9 干物质中总淀粉量) 1 0 0 1 5 】【2 7 1 。因为淀粉在胰酶和糖化酶作用下水解产物主要为 葡萄糖，所以反应液中的还原糖即以葡萄糖来表示。 2 3 1 1 淀粉摩尔质量分布和分子聚合度测定 淀粉摩尔质量的分布和分子聚合度通过高效液相色谱来测定。 操作条件：色谱柱：u l t r a h y d r o g e l t ml i n e a r3 0 0 m m x7 8 m m 2 ；流动相：o 1 m o l l n a n 0 3 ；柱温：4 5 ；流速：0 9 m l m i m 进样量：1 0ul ，2 4 1 0 折光检测器和e m p o w e r 工作站。所用标准品为：m w 2 0 0 0 0 0 0 、m w l 3 3 8 0 0 、m w 7 1 0 0 、m w 2 5 0 0 、m w l 8 0 。 标准工作曲线的确定：用1 0 m l 二甲亚砜溶液在6 0 ( 2 的水中溶解5 0 - - l o o m g 的标 样，得到澄清透明的标样溶液，用台式离心机以3 0 0 0 r m i n 离心2 0 m i n ，取上清液，过 0 4 5 | i1 1 1 的滤膜。取l oul 样液进行测定，记录各个标样摩尔质量相对保留时间r t 和 摩尔质量分布图。 7 江南大学硕士学位论文 样品分析：称取1 0 0 m g 淀粉样品溶解在1 0 m l 二甲亚砜溶液中，得到澄清透明的溶 液。取1 0ul 样液，按照上述色谱条件进样，测出摩尔质量分布图和摩尔质量结梨2 8 2 9 1 ， 计算出分子的聚合度( d 尸值) 。 2 3 1 2x 一射线衍射分析 将干燥后的样品用b r u k e rd 8x 射线衍射仪进行测定，测定条件如下：特征射线c u 靶，仪器电压为4 0 k v ，电流4 0 m a ，起始角度3 。，终止角度6 0 。，步长0 0 2 。，扫描 速度o 3 s 步，发散狭缝l m m ，防发散狭缝l m m ，接受狭缝o 1 m m 3 0 】。根据得到的x 射 线衍射图计算结晶度【3 1 】。 2 3 1 3 双波长法测定直链淀粉含量 测定双波长的选择：取l m g m l 直链淀粉标准液l m l ，放入5 0 m l 容量瓶中，加入 l m o l l 的h a c 0 5 m l ，再加入l m l 碘液( 碘：碘化钾= 1 ：1 0 ) ，蒸馏水定容。静置2 0 m i n 后， 以蒸馏水为空白，用双波长紫外可见分光光度计进行4 0 0 - - 9 0 0 n m 光谱扫描，作出其光 谱图。取标准支链淀粉同样处理作图。确定测定双波长。 制作直链淀粉标准曲线：分别吸取l m g m l 的直链淀粉标准溶液o 3 、0 5 、0 7 、0 9 、 1 1 、1 3 m l 放于5 0 m l 容量瓶中，加入l m o l l 的h a c 0 5 m l 和l m l 碘液，蒸馏水定容。 静置2 0 m i n 后，以蒸馏水为空白，在选定的双波长下测定吸光值，以吸光值之差为纵坐 标，直链淀粉含量为横坐标，作直链淀粉标准曲线。 样品中直链淀粉含量测定：准确称取样品1 0 0 m g ( d b ) 置于5 0 m l 烧杯中，加入l m l 无水乙醇和l m o l m l 的n a o h 9 m l ，在沸水浴中加热1 0 m i n 使淀粉完全糊化，冷却后用 蒸馏水转移至1 0 0 m l 容量瓶中稀释至刻度。准确吸取2 m l 上述试液放入5 0 m l 容量瓶 中，加入l m o l l 的h a c 0 5 m l 和l m l 碘液，蒸馏水定容。静置2 0 m i n 后，以蒸馏水为 空白，在选定的双波长下测定吸光值，查直链淀粉标准曲线，即可求出试样中直链淀粉 的含量【3 2 ，3 3 1 。 2 3 1 4 大分子物质的影响 2 3 1 4 1 大分子物质的存在对养麦淀粉消化性的影响 荞麦粉按照下列方法分别处理，以得到去黄酮荞麦粉、去黄酮去蛋白荞麦粉以及去 蛋白荞麦粉样品【9 】： 去黄酮荞麦粉样品：一定量的荞麦粉与6 0 ( 体积分数) 乙醇按料液比1 ：2 0 调浆，5 0 浸泡3 h ，4 0 0 0 r m i n 离心1 5 m i n ，渣按照1 ：2 加水调浆，离心。重复一次。沉淀脱水干 燥、粉碎得到去黄酮荞麦粉样品。 去黄酮去蛋白荞麦粉样品：一定量的荞麦粉与6 0 ( 体积分数) 乙醇按料液比1 ：2 0 调 浆，5 0 浸泡3 h ，4 0 0 0 r m i n 离心1 5 m i n ，渣按照l ：2 加水调浆，离心。沉淀物与4 倍水 调浆后调p h 为9 ，加入2 ( 质量分数) 碱性蛋白酶，5 5 下水解1 h 。水解后4 0 0 0 r m i n 实验材料与方法 离心1 5 m i n 。渣按照1 ：2 加水调浆，离心。重复一次。沉淀脱水干燥、粉碎得到去黄酮 去蛋白荞麦粉样品。 去蛋白养麦粉样品：配制质量分数1 0 的淀粉浆，调节p h 为9 ，加入2 ( 质量分 数) 碱性蛋白酶，5 5 下水解1 h 。水解后4 0 0 0 r m i n 离心1 5 m i n 。渣按照l ：2 加水调浆， 离心。重复一次。沉淀脱水干燥、粉碎得到去蛋白荞麦粉样品。 处理得到的样品按照体外方法测定比较消化性。 按照荞麦粉中各成分的原始比例，在荞麦淀粉中分别添加一定量的荞麦蛋白和荞麦 黄酮，测定比较其体外消化性。 按照荞麦粉中淀粉与蛋白质的比例，在荞麦淀粉中分别添加一定量的玉米蛋白和小 麦蛋白，测定比较其体外消化性。 2 3 1 4 2 大分子物质与养麦淀粉的共存状态对其消化性的影响 按照荞麦粉、玉米粉和小麦粉中淀粉与蛋白质的原始比例，分别在荞麦淀粉、玉米 淀粉和小麦淀粉中各自添加适当量的养麦蛋白、玉米蛋白和小麦蛋白，测定比较其体外 消化性。 2 3 1 5 淀粉中黄酮含量的测定 芦丁标准溶液的配制：准确称取o 0 2 9 芦丁标准样，用3 0 ( 体积分数) 乙醇溶解， 并完全转入1 0 0 m l 容量瓶中定容。分别取上述标准溶液l 、2 、4 、6 、8 、1 0 m l 于2 5 m l 容量瓶中，用3 0 ( 体积分数) 乙醇补至1 2 5 m l ，加入0 7 m l n a n 0 2 ( 1 ：2 0 ，质量比) 摇 匀，放置5 m i n 后加入o 7 m l a i ( n 0 3 ) 3 ( 1 ：1 0 ，质量比) ，6 m i n 后再加入5 m l l m o l l 的n a o h ， 混匀，用3 0 ( 体积分数) 乙醇稀释至刻度，1 0 r a i n 后于波长5 0 0 n m 处比色测定。 样品制备：准确称取2 9 荞麦粉，用脱脂滤纸包好放入索氏抽提器中，7 8 c 水浴加 热，甲醇抽提2 4 h ，回收甲醇，浓缩后将其完全转入l o o m l 容量瓶中定容，摇匀待测定。 总黄酮含量的测定：取l m l 上述定容之提取液，于2 5 m l 容量瓶中，用3 0 ( 体 积分数) 乙醇补至1 2 5 m l ，加入0 7 m l n a n 0 2 ( 1 ：2 0 ，质量比) 摇匀，放置5 m i n 后加入 0 7 m l a i ( n 0 3 ) 3 ( 1 ：1 0 ，质量比) ，6 m i n 后再加入5 m l l m o l l 的n a o h ，混匀，用3 0 ( 体 积分数) 乙醇稀释至刻度，1 0 m i n 后于波长5 0 0 n m 处比色测定【3 4 1 。 2 3 1 6 不同糊化、老化程度对荞麦淀粉消化的影响 用p h 为5 2 的缓冲液配制质量分数为2 ( d b ) 的淀粉乳，分别在6 5 、7 0 、7 5 、8 0 。c 、8 5 。c 下糊化1 0 m i n ，按照确定的体外水解方法测定淀粉水解率。 用p h 为5 2 的缓冲液配制质量分数为2 ( d b ) 的淀粉乳，在沸水浴中完全糊化1 0 m i n 后，冷却至室温，分别于4 c 冷藏0 、1 、2 、3 、4 d 后取出，按照确定的体外水解方法测 定淀粉水解率1 3 5 j 。 结果与讨论 3 结果与讨论 3 1 荞麦淀粉理化特性研究 试样基本组分测定结果如表1 ( 表中数据均为质量分数) 。 表】各样品基本蛆分( ，d b ) t a b lb a s i cc o m p o n e n t s o f s a r a p l e s ( tdb 1 基本组分测定结果显示，与玉米淀粉、小麦淀粉相比，养麦淀粉中含有较高含量的 粗蛋白和粗脂肪，而粗淀粉含量则相对较低。 3 1 1 颗粒形裁分析 a ( 3 0 0 0 ) a ( x3 0 0 0 ) c r 3 0 0 0 ) 图1 三种淀粉的s b m ( a 荠麦淀粉；b 玉米淀粉：c 小麦淀粉1 f i 9 1s e mo f t h r e e k i n d s o f s t a r c h e s ( ab u c k w h e a ts t a r c h ；b ：c o i l s t a r c h ；c ：w h e a ts t a r c h ) 三种淀粉通过电镜观察，拍摄的扫拙电镜图见图1 。可以发现荠壹淀粉颗粒多为多 边形，少许为球形或卵圆形蚓，颗粒表面较为粗糙，具有多个平面和棱角，颗粒小于卡 江南大学硕士学位论文 米淀粉和小麦淀粉；普通玉米淀粉颗粒表面光滑，多为多角形，也有少许球形，颗粒表 面具有多个平面和棱角；小麦淀粉颗粒表面光滑，为扁圆形和球形，颗粒大小差异较大， 其中大淀粉颗粒多为扁圆形，小淀粉颗粒则多为球形。 3 1 2 颗粒粒度分布分析 荞麦淀粉、玉米淀粉和小麦淀粉的颗粒粒度分布分析结果如图2 和表2 。 a b c 图2 三种淀粉的颗粒粒度分布图 ( a 荞麦淀粉；b 玉米淀粉；c 小麦淀粉) f i g 2t h es i z ed i s t r i b u t i o no fs t a r c hg r a n u l e s ( a ：b u c k w h e a ts t a r c h ；b ：c o r ns t a r c h ；c ：w h e a ts t a r c h ) 实验结果显示，荞麦淀粉8 0 颗粒直径在5 3 1 2um - - 一2 5 3 5 2i xm ，颗粒平均粒径为 1 3 3 1 2um ；玉米淀粉8 0 颗粒直径在9 7 8 7um - - 一2 1 8 0 3um ，颗粒平均粒径为1 5 3 4 0 um ；小麦淀粉8 0 颗粒直径在7 7 7 2um 3 0 5 2 7um ，颗粒平均粒径为18 15 3 “m 。 由此说明三种淀粉颗粒平均粒径大小顺序为：荞麦淀粉 玉米淀粉 小麦淀粉。玉米淀 粉颗粒粒度分布比较集中，粒径大小较均匀，而荞麦淀粉和小麦淀粉颗粒粒度分布则要 1 2 结果与讨论 分散，其中小麦淀粉颗粒粒度分布出现两个峰，说明其