燕麦蛋白对燕麦淀粉凝胶行为及消化性的影响研究

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燕麦是国际公认的全价营养谷物,富含蛋白质且氨基酸组成配比合理,是制作面制食品的优质原料。淀粉是燕麦中的主要组成成分(含量高达65%),其与蛋白质的相互作用是影响燕麦加工特性及最终面制食品品质的关键。然而,目前关于内源蛋白质对燕麦淀粉特性影响方面的研究相对较少,且多数研究是基于实验条件下的高水分情况,有关实际加工过程中低水分条件下蛋白质对淀粉凝胶行为及消化性的影响机制尚不明确。基于此,本课题从内源蛋白质的含量和组分等方面系统研究燕麦蛋白质对淀粉在糊化和回生过程中凝胶行为和消化性的影响,并基于面制品制作过程中对水分的要求构建蛋白-淀粉-水三元体系,探究燕麦蛋白在低水分情况下对燕麦淀粉凝胶行为及消化性的影响机制,旨在为燕麦面制食品的开发提供理论和技术支撑。首先,采用碱提酸沉法从燕麦中分离提取燕麦蛋白作为研究对象,探究不同添加量(15%、20%、25%、30%)下燕麦蛋白对燕麦淀粉在糊化、回生过程中的凝胶行为及消化性的影响。结果表明,燕麦蛋白显著提高了淀粉的糊化温度,降低了峰值黏度、谷值黏度、最终黏度和回生值,且影响效果随蛋白质添加量的增大而增强。静态流变学结果显示,燕麦蛋白的存在并未改变淀粉凝胶非牛顿流体和剪切稀化的流变学性质,但随蛋白质含量的增大,淀粉凝胶的黏弹性降低,从类固体向类液体转变。动态流变学结果与此相一致。在回生过程中,燕麦蛋白的存在导致淀粉凝胶硬度和强度降低,并与添加量呈负相关。与燕麦淀粉凝胶相比,相同储藏时间下燕麦淀粉-蛋白混合凝胶水分子移动性更强,相对结晶度更低,这表明燕麦蛋白可延缓淀粉的回生。扫描电镜(SEM)结果显示,随燕麦蛋白添加量及回生时间的增加,混合体系的凝胶网络空隙变大,孔壁变薄,三维网络结构更加松散。体外模拟消化实验结果显示,燕麦蛋白显著提高了淀粉凝胶中抗性淀粉(RS)的含量,但随回生时间的增加,这种影响逐渐变得不显著。不同蛋白质添加量和不同储藏时间下,燕麦蛋白均对RDS和SDS无显著影响。其次,采用Osborne蛋白分离法分离提取燕麦蛋白的四种蛋白组分(清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白),探究两种添加比例下(固定蛋白组分与淀粉的比例为15:100;模拟原燕麦体系中蛋白组分与淀粉的比例:清蛋白2:100、球蛋白10:100、醇溶蛋白3:100、谷蛋白4:100)燕麦蛋白组分对燕麦淀粉在糊化、回生过程中的凝胶行为及消化性的影响。结果表明:在固定添加比例下,四种蛋白组分均可显著降低淀粉的峰值黏度和谷值黏度,其终止黏度和回生值因蛋白组分的不同而呈显著性差异(p<0.05);在模拟添加比例下,清蛋白和球蛋白对淀粉的糊化温度、谷值黏度无显著差异,而醇溶蛋白和谷蛋白影响显著。动态频率扫描表明蛋白组分-淀粉凝胶的tanδ均低于淀粉凝胶,且影响效果依次为:球蛋白>清蛋白>谷蛋白>醇溶蛋白。在回生过程中,添加蛋白组分使淀粉凝胶的断裂距离和硬度降低,水分子迁移率提高,其中清蛋白、球蛋白的影响效果大于醇溶蛋白和谷蛋白;FTIR和XRD表明蛋白组分和淀粉主要通过氢键作用力发生相互作用,且蛋白组分-淀粉混合体系具有更低的相对结晶度,其中添加谷蛋白的淀粉凝胶在两种添加量体系下相对结晶度均最低。消化性数据表明相同回生时间下淀粉-蛋白组分体系具有更低的水解率和更高的SDS和RS含量,其中醇溶蛋白的影响最大,但和添加量有关。最后,探究了不同水分条件下(50%、60%、70%、80%)燕麦蛋白对燕麦淀粉凝胶行为及消化性的影响。温度扫描结果表明,燕麦蛋白对淀粉凝胶类型(偏弹性)的影响与水分条件无关,但对黏弹性的影响程度与水分含量相关,且对淀粉凝胶的G′和G"值影响最小的水分条件分别为60%和70%。频率扫描表明当水分含量为50%时,燕麦蛋白的添加显著增大了淀粉凝胶的G′值;当水分含量大于60%时,燕麦蛋白的添加使得燕麦淀粉凝胶G′值出现显著下降趋势,但这种趋势随着水分含量的增加在减弱。此外燕麦蛋白的添加均显著增加了淀粉凝胶的黏性模量(G"),且这种增加程度也随水分含量的增加在减弱。DSC结果表明,水分含量不影响蛋白质对淀粉糊化过程的阻碍作用,但阻碍程度和水分含量相关。在回生过程中,除50%水分外,其他水分条件下淀粉-蛋白混合凝胶的T21、T22和T23值均高于淀粉凝胶。FTIR和XRD显示不同水分条件下燕麦蛋白均可增强淀粉分子内氢键作用力,相同水分条件下淀粉-蛋白混合凝胶具有更低的相对结晶度,且60%水分条件下蛋白对淀粉的影响最大。消化性数据表明不同水分条件及回生时间下燕麦蛋白均降低了RDS和RS的含量,但对SDS含量无显著影响。
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