微孔淀粉的酶法制备及其应用研究

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微孔淀粉是一种内部具有孔洞结构的淀粉颗粒,它的这一结构是在一定理化方法处理或生物酶法酶解作用下产生。孔洞结构使得微孔淀粉具有良好的吸附包埋性能,可应用于被吸附物质的控释、缓释,保藏易光解、易挥发、易氧化的不稳定物质,或者封闭一些物质的异味。本文研究了马铃薯微孔淀粉的酶法制备条件,优化了制备工艺,比较了马铃薯淀粉与马铃薯微孔淀粉的性能差异;利用马铃薯微孔淀粉吸附包埋氯化镁,研究了马铃薯微孔淀粉对氯化镁的控释效果。具体包括以下几个方面的内容:1)利用复合酶法制备了马铃薯微孔淀粉,通过单因素试验,系统考察了酶解温度、酶配比、加酶量、底物量浓度、缓冲液pH对油脂吸附率的影响,确定了复合酶法酶解制备马铃薯微孔淀粉的反应条件:酶解温度50℃,酶配比(糖化酶与α-淀粉酶的质量比)为4:1,加酶量(酶量与底物量百分比)为2%,底物量浓度为0.14g/ml,缓冲液pH为4,反应时间为8h。2)在单因素试验的基础上,筛选出对微孔淀粉制备影响较高的4个因素:酶解温度(A)、缓冲液pH(B)、加酶量(C)、酶配比(D),应用Box-Behnken响应面试验设计得到数学模型,由此得出最佳工艺条件酶解温度A=50.19℃,缓冲液pH B=4.5,加酶量C=1.86%,酶配比值D=3.16时,油脂吸附率的预测值为102.684%,通过实验验证,得出在该条件下制备的马铃薯微孔淀粉油脂吸附率为102.5%,与预测结果相吻合,证实结果可靠。3)采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X-射线衍射分析仪、傅里叶变换红外光谱仪和示差扫描量热仪分析了淀粉颗粒酶解前后颗粒形貌、结晶结构、官能团以及糊化温度的变化情况。得出在光学显微镜下观察到的马铃薯微孔淀粉与原淀粉相比,微孔淀粉颗粒出现了裂纹和缺口,从扫描电子显微镜中观察到马铃薯微孔淀粉与原淀粉相比,表面出现了小孔和凹坑;马铃薯微孔淀粉与原淀粉相比颗粒结晶结构未发生变化,结晶度有所上升,表明酶解反应主要发生在淀粉颗粒的无定形区域;原淀粉与马铃薯微孔淀粉的红外光谱图的特征吸收峰的波数位置几乎完全相同,表明经酶解作用后的淀粉颗粒的官能团并未发生变化;原淀粉与马铃薯微孔淀粉的糊化温度分别为62.6℃和65.7℃,表明经酶解作用后的淀粉颗粒的糊化温度有所上升。4)通过单因素试验和正交试验,采用烘干称重法,以氯化镁吸附率作为评价指标,研究了马铃薯微孔淀粉吸附氯化镁的最佳工艺条件:氯化镁溶液浓度0.15g/ml、吸附温度40℃、搅拌时间50min,微孔淀粉对氯化镁的吸附率为5.87%。将这一干燥后的微孔淀粉应用于豆浆中蛋白质的凝聚,发现在低于微孔淀粉的初始糊化温度时,蛋白质几乎不发生凝聚。只有在温度高于微孔淀粉的初始糊化温度时,待微孔淀粉糊化释放出所吸附的氯化镁才能对豆浆中的蛋白质产生凝聚作用,这表明微孔淀粉对氯化镁具有控释作用。
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