小分子糖对莲子淀粉回生特性影响的研究

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莲子在加工过程中,因其淀粉含量高且直链淀粉分子含量达40%以上,极易回生,严重影响其加工产品的商业价值。因此,莲子淀粉回生特性及其抗老化的研究具有重要的科学意义和实际应用价值。小分子糖类主要包括单糖、二糖与低聚糖等聚合度<10的糖类物质,葡萄糖、蔗糖以及麦芽寡糖等被认为具有延缓淀粉回生的作用。基于此,本文以莲子淀粉为研究对象,采用X-射线衍射、核磁共振以及傅里叶红外光谱研究小分子糖类(单糖、二糖与低聚糖)对莲子淀粉晶体结构、短程有序结构以及双螺旋结构等结构特性的影响,结合不同复合体系分子量和微观结构的差异性,深入分析小分子糖类对莲子淀粉短期回生和长期回生特性的影响。研究成果为不同糖类影响淀粉回生及其作用机理的研究提供理论依据。(1)单糖对莲子淀粉回生特性的影响研究了不同单糖(葡萄糖和果糖)对莲子淀粉回生特性的影响。X-射线衍射、核磁共振与红外光谱研究结果表明,葡萄糖和果糖能够抑制短期回生和长期回生过程中莲子淀粉重结晶,表现为复合体系中结晶度、双螺旋结构和短程有序结构减少、无定型区占比增加。其中,葡萄糖抑制淀粉回生的作用更为显著,这与葡萄糖-水分子间相互作用增强有关。凝胶渗透色谱分析结果显示,与单一莲子淀粉相比,葡萄糖与莲子淀粉复合体系的分子量Mn和Mw显著增加,而果糖体系的Mn和Mw明显降低;提示葡萄糖促进淀粉分子量的增加是其影响体系回生的关键因素。场发射扫描电镜观察到,添加葡萄糖和果糖的莲子淀粉体系微观结构更为松散,带有更明显的多孔的交联结构,证明了葡萄糖和果糖的存在能够阻碍淀粉分子的回生,葡萄糖的作用比果糖的作用更为明显。(2)二糖对莲子淀粉回生特性的影响研究了不同二糖(蔗糖和麦芽糖)对莲子淀粉回生特性的影响。结果表明,与单糖相似,蔗糖和麦芽糖添加引起莲子淀粉复合体系相对结晶度、短程有序结构R1 047/1 022值显著降低以及无定形区占比PC4值增加(p<0.05),提示蔗糖和麦芽糖能够阻碍压热处理下莲子淀粉的重结晶(回生)过程,具有良好的抗老化能力。其中,莲子淀粉与麦芽糖复合体系的PC4值最高、R1047/1022值最低,表明麦芽糖对莲子淀粉回生的抑制作用高于蔗糖。同时,电镜结果也显示麦芽糖组回生1天和7天的样品相对于蔗糖组、单一莲子淀粉更为松散,存在明显的多孔结构。麦芽糖相比于蔗糖更能阻碍莲子淀粉重结晶和有序结构的形成,与上述X射线衍射、固体核磁、以及红外光谱等结构分析的结果一致。麦芽糖能较好的抑制莲子淀粉回生作用,这与复合体系中分子量的提高有关,也与其结构中无果糖分子的影响有关。(3)低聚糖对莲子淀粉回生特性的影响研究了不同低聚糖(麦芽三糖、水苏糖和棉子糖)对莲子淀粉回生特性的影响。结果表明添加麦芽三糖能够显著降低莲子淀粉复合体系的结晶区占比和相对结晶度、R1047/1022值和R995/1022值,提高PC4值(p<0.05);麦芽三糖具有延缓淀粉的短期回生和长期回生的潜力。相比于单糖和二糖组,麦芽三糖对莲子淀粉重结晶的抑制作用弱于麦芽糖。与此相反,水苏糖和棉子糖添加使得复合体系的相对结晶度、R1047/1022值和R995/1022值增大以及PC4值减少,尤其是水苏糖;表明水苏糖和棉子糖能够促进莲子淀粉的重结晶(回生),且水苏糖的作用更强。水苏糖和棉子糖对莲子淀粉回生的促进作用与糖的塑化作用有关。
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