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高粱[Sorghum bicolor(L.)Moench]是一种广泛种植于世界各地的谷类作物。它含有丰富的营养素及活性成分,具有较高的营养和保健功能。淀粉是高粱籽粒中最主要的成分,其消化率低,食用后能维持血糖稳定,可作为糖尿病患者食品的功能性原料。高粱淀粉的性质及功能对高粱深加工有直接影响。但国内对于高粱淀粉的研究起步较晚,目前对高粱淀粉的研究也较少,深入研究高粱淀粉的性质与功能,对合理利用其食用性和营养性,以及拓展高粱的实际应用意义重大。本研究以高粱为原料,对其淀粉进行了综合研究,主要研究内容及结果如下:1.研究了高粱品种和品质的关系,通过主成分分析筛选出糖尿病专用高粱品种,结果表明:(1)不同品种的高粱在谷物品质、营养组分和消化性方面均存在一定的差异。北方地区的高粱籽粒较大,南方地区的高粱籽粒较小;淀粉是高粱的主要组成成分,含量在65.29-72.72%之间,直链淀粉含量从1.38%变化到25.98%,蜡质高粱中基本检测不到直链淀粉;高粱的体外水解率较低,血糖估计指数为55.94-63.17,属中等血糖指数食物;(2)主成分分析发现,快、慢、抗消化淀粉和直、支链淀粉和血糖估计指数是影响高粱品质的主要指标;建立主成分得分模型,筛选出得分较高的高粱品种,将济粱1号高粱作为后续研究的糖尿病专用高粱品种。2.优化了高粱淀粉提取工艺,以高粱淀粉提取率和高粱脱皮率的复合值作为响应值,结果表明:(1)影响高粱淀粉提取的显著因素为浸泡温度、浸泡时间和磨浆时间;(2)响应面法得出高粱淀粉提取的最佳工艺条件为:浸泡温度49.62℃,浸泡时间36.12min,磨浆时间8.18min。依据实际操作将最佳工艺条件调整为浸泡温度50℃,浸泡时间36min,磨浆时间8 min 10 s。在此条件下,高粱淀粉提取率为54.58%,高粱脱皮率为94.29%;(3)提取的高粱淀粉色泽良好,颜色接近白色(L*=91.48),高粱脱皮改善了分离的淀粉的外观品质。3.研究了高粱淀粉理化性质及消化性质,并与玉米淀粉和小麦淀粉进行了比较,结果表明:(1)高粱淀粉中直链淀粉含量(28.75%)显著(P<0.05)高于玉米淀粉(22.49%)和小麦淀粉(19.18%);(2)高粱淀粉颗粒多数为不规则的多边形,颗粒表面粗糙,向内凹陷,有类蜂窝状结构,粒径多为15-21 μm,在偏光显微镜下呈现清晰的偏光十字;(3)X-射线衍射显示高粱淀粉属于典型的A型晶体结构,结晶度为31.82%;(4)DSC表明高粱淀粉的糊化过程为吸热反应,在67.26-77.65℃之间存在一个明显的吸热峰,淀粉具有较高的起始糊化温度和糊化焓;(5)RVA糊化曲线显示高粱淀粉的峰值粘度为4119 cp,淀粉糊粘度较大,较多的直链淀粉导致其衰减值和回生值均高于玉米淀粉和小麦淀粉;(6)体外模拟消化显示高粱淀粉较玉米淀粉和小麦淀粉的水解曲线呈现小幅度上升趋势,消化速度较慢;小鼠体内消化显示高粱淀粉的血糖变化曲线相对平缓,餐后血糖峰值较小,且出现的时间较迟;人体消化表明高粱淀粉具有较低的GI值(58.14),对餐后血糖影响较小。4.研究了高粱淀粉对db/db小鼠糖尿病的影响,结果表明:(1)给予db/db小鼠含有高粱淀粉的饲料8周,可以显著减轻其体重(P<0.05),有效改善其肥胖现象;(2)高粱淀粉干预可显著降低糖尿病小鼠的空腹血糖值及空腹血清胰岛素水平(P<0.05),提高胰岛素敏感性;长期进食高粱淀粉的db/db小鼠血清中总胆固醇、甘油三酯及低密度脂蛋白胆固醇水平均明显降低(P<0.05),高粱淀粉可有效改善糖尿病小鼠糖、脂代谢紊乱;(3)HE染色切片结果表明,高粱淀粉干预可明显改善db/db小鼠肝脏和肾脏结构和形态的异常,减轻小鼠肝脏、肾脏损伤程度;减少db/db小鼠腹部脂肪堆积。