花芸豆α-淀粉酶抑制剂提取物的制备及提取残渣的利用

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我国具有丰富的芸豆资源,芸豆中存在α-淀粉酶抑制剂(α-amylase inhibitor,α-AI),可以抑制哺乳动物和昆虫体内α-淀粉酶的活性,阻碍淀粉水解与消化,降低餐后血糖水平,是预防和控制糖尿病和肥胖症的天然物质。芸豆α-AI纯品提取过程复杂、周期长、成本高,其粗提物提取简单,对α-淀粉酶也具有较强的抑制效果,但其中含有对人体有害的植物凝集素(Phytohaemagglutinins,PHA),无法直接应用于食品工业。以往的方法在去除PHA活力的同时会在很大程度上造成α-AI活力的损失,甚至是失活。本课题研究了在保留芸豆粗提物中α-AI活力的同时去除PHA活力的方法,并优化工艺,探究得到的芸豆α-AI提取物性质,同时为了资源的综合利用,将提取后的残渣应用于米粉中,得到一款营养强化米粉。首先,比较了产自内蒙古的五种芸豆(黑芸豆、白芸豆、奶花芸豆、红芸豆和花芸豆)粗提物中α-AI和PHA的活力,同时研究了去皮加工工艺对其α-AI和PHA活力及抗氧化能力的影响。结果表明,花芸豆全籽粒粗提物对α-淀粉酶抑制率较高,总酚含量为1.00 mg GAE/g,总黄酮含量为0.86 mg CE/g,且具有较强的抗氧化能力,综合考虑,选择花芸豆作为α-AI粗提物制备的最佳原料。随后,以粗提物中α-AI与PHA活力为指标,优化得到花芸豆粗提物提取最佳条件为豆粉目数60目;料液比1:5;提取p H 6.4;提取时间120 min;提取温度室温。同时比较了不同蛋白酶对粗提物中α-AI和PHA活力的影响,结果表明,酸性蛋白酶去除PHA活力效果较好,经处理后,粗提物α-AI活力保留率为85.89%,凝集活力降低至6.97%。单因素联合正交实验结果表明酸性蛋白酶处理最佳条件为:p H 2.5、温度70℃、处理时间90 min、加酶量1000 U/g,此时相对抑制率为75.38%,凝集活力完全去除。接着,研究了得到的无凝集活力花芸豆α-AI提取物的性质。结果表明,无凝集活力花芸豆α-AI提取物在p H 2~10范围内具有较高的稳定性;温度低于60℃时对提取物抑制率无显著影响(p>0.05),当温度升高至80℃,抑制率保留率为74.85%,当温度升高至90℃时,提取物失去抑制活力。抑制率随着孵育时间的增加呈现出先增加后平稳的趋势,10 min时抑制率达到最高。提取物对不同类型和浓度淀粉的消化均有较好的抑制效果。无凝集活力花芸豆α-AI提取物经体外胃环境模拟和体外肠环境模拟后,其α-淀粉酶抑制率保留87.37%,DPPH、ABTS自由基清除能力及FRAP值则分别从10.18μmol TE/g、28.36μmol TE/g、72.22μmol Fe(II)/g降低至6.51μmol TE/g、23.06μmol TE/g和63.10μmol Fe(II)/g。将提取物以3%的添加量添加至主食中,面包、米饭、白馒头与玉米馒头中淀粉的水解度分别从77.79%、84.58%、84.91%和77.90%降低至30.48%、40.98%、19.08%和15.12%,估计血糖生成指数(Estimated glycemic index,e GI)分别从65.00、71.65、68.17和63.41降低至30.69、39.51、22.30和19.69。最后,将残渣添加至米粉中,并探讨了不同残渣添加量对米粉品质特性的影响。结果表明,随着残渣添加量的增加(0%~20%),米粉的营养特性及抗氧化能力增加,但品质特性有所下降。感官评价表明5%与10%残渣添加的米粉与纯米粉无显著差异(p>0.05)综合考虑,选择10%的残渣添加量制备米粉,得到的米粉蛋白含量提高1.18倍,总酚含量提高2.71倍,并显著提高了其体外抗氧化能力(p<0.05)。同时,品质下降不明显,在可接受的范围内。
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