牛春艷+劉陽(yáng)陽(yáng)

摘要：以玉米淀粉為原料，采用超聲波法制備抗性淀粉，考察不同淀粉乳含量、超聲時(shí)間、超聲功率、超聲溫度及回生時(shí)間對(duì)玉米抗性淀粉形成的影響。結(jié)果表明，玉米抗性淀粉最佳提取工藝為淀粉乳含量25%，超聲時(shí)間10 min，超聲功率600 W，超聲溫度45 ℃，回生時(shí)間24 h，在此條件下，抗性淀粉得率為25.06%。研究結(jié)果可為玉米抗性淀粉在酸奶中的應(yīng)用提供試驗(yàn)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：玉米；抗性淀粉；超聲波；工藝條件

中圖分類(lèi)號(hào)： TS234 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2017）01-0181-02

玉米中所含的抗性淀粉有助于控制體質(zhì)量、預(yù)防糖尿病等，對(duì)便秘、盲腸炎、痔瘡等也有一定的預(yù)防作用；此外，玉米中的抗性淀粉還可以改善普通膳食纖維在應(yīng)用中的口感。因此，對(duì)抗性淀粉進(jìn)行開(kāi)發(fā)具有重要意義[1-4]。吉林省作為玉米種植大省，對(duì)玉米抗性淀粉的制備及它在食品中的應(yīng)用進(jìn)行研究，既可以增加玉米本身的經(jīng)濟(jì)效益，又能使消費(fèi)者在享受食品原有美味的同時(shí)得到健康和營(yíng)養(yǎng)[5-7]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米淀粉、α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、草酸、氫氧化鈉、乙酸鈉緩沖液、碘、碘化鉀、硫代硫酸鈉、淀粉指示劑、鹽酸等材料與試劑，均為分析純。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

SCQ-7201C超聲波儀，昆山市超聲儀器有限公司；TGL-205離心機(jī)，鄭州沃邦儀器設(shè)備有限公司；MS400攪拌機(jī)，杭州匯爾儀器設(shè)備有限公司；HH-6恒溫水浴鍋，蘇州威爾實(shí)驗(yàn)用品有限公司；FA-2104電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；DGG-9240A電熱恒溫干燥箱，北京鴻達(dá)天矩試驗(yàn)設(shè)備有限公司；BCD-235YH冰箱，青島海爾股份有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)原理 本試驗(yàn)以玉米淀粉為原料，采用超聲波法制備玉米抗性淀粉，先進(jìn)行單因素試驗(yàn)：（1）在超聲時(shí)間為 15 min、超聲功率為500 W、超聲溫度為40 ℃、回生時(shí)間為 24 h 的條件下，研究淀粉乳含量（15%、20%、25%、30%、35%）對(duì)抗性淀粉得率的影響；（2）在淀粉乳含量為25%、超聲功率為500 W、超聲溫度為40 ℃、回生時(shí)間為24 h的條件下，研究超聲時(shí)間（5、10、15、20、25 min）對(duì)抗性淀粉得率的影響；（3）在淀粉乳含量為25%、超聲時(shí)間為15 min、超聲溫度為40 ℃、回生時(shí)間為24 h的條件下，研究超聲功率（300、400、500、600、700 W）對(duì)抗性淀粉得率的影響；（4）在淀粉乳含量為25%、超聲時(shí)間為15 min、超聲功率為500 W、回生時(shí)間為24 h的條件下，研究超聲溫度（30、35、40、45、50 ℃）對(duì)抗性淀粉得率的影響；（5）在淀粉乳含量為25%、超聲時(shí)間為15 min、超聲功率為500 W、超聲溫度為40 ℃的條件下，研究回生時(shí)間（20、22、24、26、28 h）對(duì)抗性淀粉得率的影響。在確定各單因素試驗(yàn)的適宜范圍后，在此基礎(chǔ)上通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化制備玉米抗性淀粉的工藝條件。

1.3.2 工藝流程 主要工藝流程：調(diào)淀粉乳→加熱預(yù)糊化→超聲波處理→冷卻→4 ℃放置得到淀粉凝膠→攪拌剪切→調(diào)節(jié)pH值為7.0→加入耐高溫α-淀粉酶（90 ℃水浴30 min，不斷攪拌）→冷卻→調(diào)節(jié)pH值至4.5→加入葡萄糖淀粉酶（60 ℃，24 h）→冷卻→反復(fù)離心（3 000 r/min，20 min）→棄上清液→放入100 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥→研磨→過(guò)篩→成品。

1.3.3 抗性淀粉得率計(jì)算 總淀粉含量、抗性淀粉得率的計(jì)算公式分別如下：總淀粉含量=（葡萄糖的量×0.9）/樣品質(zhì)量×100%；抗性淀粉得率=抗性淀粉樣品質(zhì)量/（樣品質(zhì)量×總淀粉含量）×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)及結(jié)果分析

2.1.1 玉米淀粉乳含量對(duì)玉米抗性淀粉得率的影響 參照“1.3.2”節(jié)的工藝流程，對(duì)淀粉含量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中保證其他條件一致。由圖1可知，淀粉乳含量為15%～25%時(shí)，抗性淀粉得率隨著淀粉乳含量的增大而提高；淀粉乳含量為25%～35%時(shí)，抗性淀粉得率隨著淀粉乳含量增大而降低，在淀粉乳含量為25%時(shí)，抗性淀粉的得率達(dá)到最大值24.77%。由此可見(jiàn)，淀粉乳含量太高或者太低都不利于抗性淀粉的形成。主要是因?yàn)榈矸廴楹窟^(guò)高，淀粉粒就難以充分吸水膨脹，而且淀粉糊的黏度也會(huì)隨之增大，不利于淀粉分子相互形成結(jié)晶。如果淀粉乳的濃度過(guò)低，淀粉分子間形成的結(jié)晶密度過(guò)大，也不利于抗性淀粉的形成。因此認(rèn)為，制備抗性淀粉的淀粉乳含量應(yīng)控制在25%較適宜。

2.1.2 超聲時(shí)間對(duì)玉米抗性淀粉得率的影響 參照“1.3.2” 節(jié)的工藝流程對(duì)超聲時(shí)間進(jìn)行單因素試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中保證其他條件一致。由圖2可知，抗性淀粉得率隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)先提高后降低，當(dāng)超聲時(shí)間為5 min時(shí)抗性淀粉得率較低，主要是因?yàn)槌晻r(shí)間過(guò)短，淀粉分子不能完全游離出來(lái)；當(dāng)超聲時(shí)間達(dá)到15 min時(shí)，抗性淀粉的得率達(dá)到最大值；超聲時(shí)間超過(guò)15 min，抗性淀粉得率呈下降趨勢(shì)，主要是因?yàn)槌晻r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，部分淀粉分子發(fā)生了分解。因此認(rèn)為，超聲時(shí)間控制在15 min較適宜。

2.1.3 超聲功率對(duì)玉米抗性淀粉得率的影響 參照 “1.3.2” 節(jié)的工藝流程，對(duì)超聲功率進(jìn)行單因素試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中保證其他條件一致。由圖3可知，抗性淀粉得率隨超聲功率的增大先提高后緩慢降低，主要是因?yàn)殡S著超聲功率增大，其溫度增高，從而導(dǎo)致淀粉分子降解，淀粉分子質(zhì)量變小，此外抗性淀粉的形成主要與直鏈淀粉的結(jié)晶有關(guān)，超聲輻射處理也嚴(yán)重影響著直鏈淀粉分子的結(jié)晶行為，從而導(dǎo)致抗性淀粉得率下降；當(dāng)超聲處理功率為600 W時(shí)，玉米抗性淀粉得率最高。

2.1.4 超聲溫度對(duì)玉米抗性淀粉得率的影響 參照 “1.3.2” 節(jié)的工藝流程，對(duì)超聲溫度進(jìn)行單因素試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中保證其他條件一致。由圖4可知，當(dāng)超聲溫度在30～40 ℃時(shí)，抗性淀粉得率隨著超聲溫度的升高而提高，在40 ℃時(shí)達(dá)到最大值；當(dāng)溫度繼續(xù)上升時(shí)，抗性淀粉得率呈下降趨勢(shì)。主要是因?yàn)槌暅囟冗^(guò)高時(shí)，直鏈淀粉、支鏈淀粉發(fā)生分解，從而導(dǎo)致淀粉分子的分子質(zhì)量變小，同時(shí)淀粉的數(shù)量隨之減少，因此抗性淀粉得率下降。此外，部分淀粉分子中存在由范德華力、氫鍵等作用形成的穩(wěn)定雙螺旋結(jié)構(gòu)，在低溫條件下，淀粉分子不能完全釋放出來(lái)，從而不利于抗性淀粉的生成。因此認(rèn)為，超聲溫度應(yīng)控制在40 ℃較適宜。

2.1.5 回生時(shí)間對(duì)玉米抗性淀粉得率的影響 參照 “1.3.2” 節(jié)的工藝流程，對(duì)回生時(shí)間進(jìn)行單因素試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中保證其他條件一致。由圖5可知，回生時(shí)間對(duì)抗性淀粉得率有一定影響，但總體沒(méi)有特別大的變化，當(dāng)回生時(shí)間為24 h時(shí)，抗性淀粉得率最高。因此認(rèn)為，制備抗性淀粉時(shí)控制回生時(shí)間為24 h較適宜。

2.2 正交試驗(yàn)及結(jié)果分析

2.2.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 通過(guò)單因素試驗(yàn)可知，回生時(shí)間對(duì)抗性淀粉得率的影響很小，因此，固定回生時(shí)間，以玉米抗性淀粉得率為指標(biāo)，以淀粉乳含量、超聲時(shí)間、超聲功率和超聲溫度為因素，進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)，研究制備玉米抗性淀粉的最佳工藝條件。試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

2.2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果 從表2可見(jiàn)，淀粉乳含量是影響玉米抗性淀粉得率的主要因素，其次是超聲功率、超聲溫度、超聲時(shí)間；制備玉米抗性淀粉的最佳工藝條件為A2B1C2D3，即淀粉乳含量25%，超生時(shí)間10 min，超聲功率600 W，超聲溫度45 ℃。在此條件下，玉米抗性淀粉的得率為25.06%。

3 結(jié)論

本研究主要采用超聲波法制備玉米抗性淀粉，對(duì)制備工藝條件中的淀粉乳含量、超聲時(shí)間、超聲功率、超聲溫度、回生時(shí)間5個(gè)因素進(jìn)行了考察，通過(guò)試驗(yàn)得到了制備玉米抗性淀粉的最佳工藝。試驗(yàn)結(jié)果表明：在制備玉米抗性淀粉時(shí)，影響抗性淀粉得率的主要因素是淀粉乳含量，其次是超聲功率、超聲溫度和超聲時(shí)間， 影響最小的是回生時(shí)間。制備玉米抗性淀粉的最佳工藝條件是淀粉乳含量25%，超聲時(shí)間10 min，超聲功率600 W，超聲溫度45 ℃，回生時(shí)間24 h，此時(shí)抗性淀粉得率為25.06%。

參考文獻(xiàn)：

[1]張文青，張?jiān)旅?，鄭燦龍，等. 抗性淀粉臨床降糖降脂效果觀察[J]. 中華醫(yī)學(xué)研究雜志，2006，6（7）：732-734.

[2]翟愛(ài)華，呂博華，張洪微. 抗性淀粉的研究現(xiàn)狀[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊，2009（2）：22-25.

[3]徐 忠，繆 銘. 功能性變性淀粉[M]. 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2010：39-62.

[4]程建軍. 淀粉工藝學(xué)[M]. 北京：科學(xué)出版社，2011：185-193.

[5]周世成，劉國(guó)琴，李 琳. 抗性淀粉的制備與應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 糧油食品科技，2009，17（2）：51-53，56.

[6]翟愛(ài)華，張洪微，王憲青. 酶解法制備玉米抗性淀粉的研究[J]. 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，20（6）：48-51.

[7]連喜軍，羅慶豐，劉學(xué)燕，等. 超聲波對(duì)甘薯回生抗性淀粉生成的作用[J]. 食品研究與開(kāi)發(fā)，2011，32（1）：61-64.郝紅英，周 芳，王改利，等. 超聲波輔助的乙醇-硫酸銨雙水相聯(lián)合提取魚(yú)腥草總黃酮工藝[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（1）：183-185.