微波糊化酶解制备玉米抗性淀粉实验研究*

2020-03-06张守花

广州化工 2020年3期

张守花

(鹤壁职业技术学院，河南鹤壁 458030)

抗性淀粉在正常健康人体内基本不被吸收和降解，但其独具的抑制糖尿病、提高人体免疫能力、促进无机盐吸收等功效，以及比膳食纤维更优良的加工性能[1-2]，得到食品加工研究者的青睐，作为功能性食品添加剂添加到传统食品中，加工制作品种多样的功能性食品。抗性淀粉制备过程中糊化-老化处理是关键步骤之一，微波加热具有速度快，时间短且产生膨化效应，可加速淀粉的糊化反应[3-4]。本研究将微波技术应用于玉米抗性淀粉的制备过程中，利用微波加热淀粉糊化后产生的膨化效应促进酶解作用，提高抗性淀粉的收率，通过正交试验设计实验方案，最终确定玉米抗性淀粉最佳微波实验条件。

1 实验

1.1 材料与试剂

玉米淀粉，普通市售；葡萄糖标准品，南京森贝伽生物科技有限公司；耐高温α-淀粉酶,南京添嘉生物科技有限公司。葡萄糖淀粉酶,西安拉维亚生物科技有限公司；胃蛋白酶，河南吉乾生物科技有限公司；酒石酸钾钠、氯化钾、重蒸酚、亚硫酸氢钠、醋酸钠、3,5-二硝基水杨酸、氢氧化钠、盐酸，天津市科密欧化学试剂有限公司。

3,5-二硝基水杨酸试剂(DNS)：取10%氢氧化钠溶液15.2 mL，加入6.9 g 重蒸酚溶解，用蒸馏水稀释至69 mL，向稀释后的溶液中加入6.9 g亚硫酸氢钠固体溶解混匀。另取10%氢氧化钠溶液300 mL，加入酒石酸钾钠255 g溶解后，加入1%的3,5-二硝基水杨酸溶液880 mL混匀。将上述所得两种溶液混匀后置于棕色试剂瓶中，室温放置7天后使用。

1 mg/mL葡萄糖标准溶液：准确称取10 mg葡萄糖标准品，加入少量蒸馏水溶解，转移至10 mL容量瓶中定容。

1.2 主要仪器与设备

恒温水浴锅，北京中兴伟业仪器有限公司；离心机，上海安亭科学仪器厂；紫外-可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司；格兰仕微波炉，广东格兰仕电器厂。

1.3 实验方法

1.3.1 微波糊化酶解制备玉米抗性淀粉工艺流程

称取一定量的玉米淀粉溶于蒸馏水中调成乳状置于微波炉中，调节微波功率，加热使淀粉乳糊化一定时间，酶化反应后冷却到室温。4 ℃老化24 h，离心分离。80 ℃干燥16 h，粉碎过筛，得到抗性淀粉。

1.3.2 葡萄糖标准曲线的制作

利用DNS法测定葡萄糖，分别移取0、0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL、1.0 mL、1.2 mL、1.4 mL葡萄糖标准液于25 mL具塞刻度试管中，加入蒸馏水至2 mL，分别加入2 mL DNS试剂，将试管置于沸水浴中加热6 min，用冷水迅速冷却后转移至25 mL容量瓶中，加入蒸馏水定容，用分光光度计在520 nm波长处测定吸光度。以吸光度为纵坐标，葡萄糖含量为横坐标，绘制标准曲线。

1.3.3 抗性淀粉含量的测定

称取1 g待测抗性淀粉置于50 mL离心管中，加入10 mL pH为1.5的盐酸-氯化钾缓冲液混匀，向混合液中加入0.2 mL胃蛋白酶溶液，在40℃恒温条件下振荡1小时；冷却至室温，用氢氧化钠溶液和盐酸调节pH至6.2左右，加入1 mL耐高温α-淀粉酶溶液，在37 ℃恒温水浴条件下振荡15 h；冷却至室温，离心洗涤，所得残余物加入少量蒸馏水、4 mol/L氢氧化钾溶液3 mL振荡混匀，利用盐酸和醋酸钠溶液调节PH至4.5，加入葡萄糖淀粉酶液，在60 ℃恒温水浴条件下继续振荡40 min。冷却、离心、收集上清液、水洗，合并上清液，转移至100 mL的容量瓶中，加入蒸馏水定容，在波长为520 nm处测定溶液吸光度，用葡萄糖标准曲线计算葡萄糖含量，用下列公式求得抗性淀粉收率[5-7]：

抗性淀粉=葡萄糖(%)×0.9×100%

2 结果与讨论

2.1 淀粉乳浓度对抗性淀粉收率的影响

配制淀粉乳浓度分别为5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%。调节微波炉功率600 W，微波时间90 s，固定酶化条件，测定抗性淀粉收率，结果见图1。

图1 淀粉乳浓度对抗性淀粉收率的影响Fig.1 Effect of Starch Milk Concentration on the Yield of Resistant Starch

从图1中可知，当淀粉乳浓度为25%时，抗性淀粉收率最高。这是由于淀粉乳浓度过低，溶液中的反应物量不足，使得抗性淀粉收率较小。当淀粉乳浓度较大时，反应溶液黏度较大，微波过程中糊化程度也较高，影响抗性淀粉的结晶[8]，使得抗性淀粉收率较低。

2.2 微波功率对抗性淀粉收率的影响

配制淀粉乳浓度为25%，调节微波功率500 W、550 W、600 W、650 W、700 W、750 W、800 W、850 W、900 W(实验用微波炉最大功率)，微波时间90 s，固定酶化条件，测定抗性淀粉收率，结果见图2。

图2 微波功率对抗性淀粉收率的影响Fig.2 Effect of microwave power on yield of resistant starch

从图2中可知，随着微波功率的增大，抗性淀粉的收率逐渐增大，但当功率超过800 W后，抗性淀粉收率增加变缓，由于实验条件限制，最大微波功率只能达到900 W，更高的功率实验过程中未进行研究。

2.3 微波时间对抗性淀粉收率的影响

配制淀粉乳浓度为25%，调节微波功率800 W，微波时间分别设置为10 s、30 s、50 s、70 s、90 s、110 s、130 s、150 s、170 s、190 s，测定抗性淀粉收率，结果见图3。

图3 微波作用时间对抗性淀粉收率的影响Fig.3 Effect of microwave treatment time on yield of resistant starch

从图3中可知，随微波时间的延长，抗性淀粉的收率先增加，收率达到一定值后，随时间增加收率开始下降。当微波作用时间为110 s时，抗性淀粉收率最高。出现这种情况的原因与微波加热方式有很大的关系，在微波加热时，如果加热时间较短，配制的淀粉乳糊化效果较差，糊化过程不够充分。同样如果微波加热时间过长的情况下，淀粉乳糊化过程中损失水分较大，将会影响后续酶解反应的进行。因此无论时间过长或过短，抗性淀粉的形成均受到影响。