微波糊化酶解制備玉米抗性淀粉實驗研究*

張守花

(鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鶴壁 458030)

抗性淀粉在正常健康人體內(nèi)基本不被吸收和降解，但其獨具的抑制糖尿病、提高人體免疫能力、促進(jìn)無機鹽吸收等功效，以及比膳食纖維更優(yōu)良的加工性能[1-2]，得到食品加工研究者的青睞，作為功能性食品添加劑添加到傳統(tǒng)食品中，加工制作品種多樣的功能性食品?？剐缘矸壑苽溥^程中糊化-老化處理是關(guān)鍵步驟之一，微波加熱具有速度快，時間短且產(chǎn)生膨化效應(yīng)，可加速淀粉的糊化反應(yīng)[3-4]。本研究將微波技術(shù)應(yīng)用于玉米抗性淀粉的制備過程中，利用微波加熱淀粉糊化后產(chǎn)生的膨化效應(yīng)促進(jìn)酶解作用，提高抗性淀粉的收率，通過正交試驗設(shè)計實驗方案，最終確定玉米抗性淀粉最佳微波實驗條件。

1 實 驗

1.1 材料與試劑

玉米淀粉，普通市售；葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品，南京森貝伽生物科技有限公司；耐高溫α-淀粉酶,南京添嘉生物科技有限公司。葡萄糖淀粉酶,西安拉維亞生物科技有限公司；胃蛋白酶，河南吉乾生物科技有限公司；酒石酸鉀鈉、氯化鉀、重蒸酚、亞硫酸氫鈉、醋酸鈉、3,5-二硝基水楊酸、氫氧化鈉、鹽酸，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

3,5-二硝基水楊酸試劑(DNS)：取10%氫氧化鈉溶液15.2 mL，加入6.9 g 重蒸酚溶解，用蒸餾水稀釋至69 mL，向稀釋后的溶液中加入6.9 g亞硫酸氫鈉固體溶解混勻。另取10%氫氧化鈉溶液300 mL，加入酒石酸鉀鈉255 g溶解后，加入1%的3,5-二硝基水楊酸溶液880 mL混勻。將上述所得兩種溶液混勻后置于棕色試劑瓶中，室溫放置7天后使用。

1 mg/mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取10 mg葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品，加入少量蒸餾水溶解，轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中定容。

1.2 主要儀器與設(shè)備

恒溫水浴鍋，北京中興偉業(yè)儀器有限公司；離心機，上海安亭科學(xué)儀器廠；紫外-可見分光光度計，上海美譜達(dá)儀器有限公司；格蘭仕微波爐，廣東格蘭仕電器廠。

1.3 實驗方法

1.3.1 微波糊化酶解制備玉米抗性淀粉工藝流程

稱取一定量的玉米淀粉溶于蒸餾水中調(diào)成乳狀置于微波爐中，調(diào)節(jié)微波功率，加熱使淀粉乳糊化一定時間，酶化反應(yīng)后冷卻到室溫。4 ℃老化24 h，離心分離。80 ℃干燥16 h，粉碎過篩，得到抗性淀粉。

1.3.2 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

利用DNS法測定葡萄糖，分別移取0、0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL、1.0 mL、1.2 mL、1.4 mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液于25 mL具塞刻度試管中，加入蒸餾水至2 mL，分別加入2 mL DNS試劑，將試管置于沸水浴中加熱6 min，用冷水迅速冷卻后轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，加入蒸餾水定容，用分光光度計在520 nm波長處測定吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)，葡萄糖含量為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.3 抗性淀粉含量的測定

稱取1 g待測抗性淀粉置于50 mL離心管中，加入10 mL pH為1.5的鹽酸-氯化鉀緩沖液混勻，向混合液中加入0.2 mL胃蛋白酶溶液，在40℃恒溫條件下振蕩1小時；冷卻至室溫，用氫氧化鈉溶液和鹽酸調(diào)節(jié)pH至6.2左右，加入1 mL耐高溫α-淀粉酶溶液，在37 ℃恒溫水浴條件下振蕩15 h；冷卻至室溫，離心洗滌，所得殘余物加入少量蒸餾水、4 mol/L氫氧化鉀溶液3 mL振蕩混勻，利用鹽酸和醋酸鈉溶液調(diào)節(jié)PH至4.5，加入葡萄糖淀粉酶液，在60 ℃恒溫水浴條件下繼續(xù)振蕩40 min。冷卻、離心、收集上清液、水洗，合并上清液，轉(zhuǎn)移至100 mL的容量瓶中，加入蒸餾水定容，在波長為520 nm處測定溶液吸光度，用葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線計算葡萄糖含量，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 結(jié)果與討論

2.1 淀粉乳濃度對抗性淀粉收率的影響

配制淀粉乳濃度分別為5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%。調(diào)節(jié)微波爐功率600 W，微波時間90 s，固定酶化條件，測定抗性淀粉收率，結(jié)果見圖1。

圖1 淀粉乳濃度對抗性淀粉收率的影響Fig.1 Effect of Starch Milk Concentration on the Yield of Resistant Starch

從圖1中可知，當(dāng)?shù)矸廴闈舛葹?5%時，抗性淀粉收率最高。這是由于淀粉乳濃度過低，溶液中的反應(yīng)物量不足，使得抗性淀粉收率較小。當(dāng)?shù)矸廴闈舛容^大時，反應(yīng)溶液黏度較大，微波過程中糊化程度也較高，影響抗性淀粉的結(jié)晶[8]，使得抗性淀粉收率較低。

2.2 微波功率對抗性淀粉收率的影響

配制淀粉乳濃度為25%，調(diào)節(jié)微波功率500 W、550 W、600 W、650 W、700 W、750 W、800 W、850 W、900 W(實驗用微波爐最大功率)，微波時間90 s，固定酶化條件，測定抗性淀粉收率，結(jié)果見圖2。

圖2 微波功率對抗性淀粉收率的影響Fig.2 Effect of microwave power on yield of resistant starch

從圖2中可知，隨著微波功率的增大，抗性淀粉的收率逐漸增大，但當(dāng)功率超過800 W后，抗性淀粉收率增加變緩，由于實驗條件限制，最大微波功率只能達(dá)到900 W，更高的功率實驗過程中未進(jìn)行研究。

2.3 微波時間對抗性淀粉收率的影響

配制淀粉乳濃度為25%，調(diào)節(jié)微波功率800 W，微波時間分別設(shè)置為10 s、30 s、50 s、70 s、90 s、110 s、130 s、150 s、170 s、190 s，測定抗性淀粉收率，結(jié)果見圖3。

圖3 微波作用時間對抗性淀粉收率的影響Fig.3 Effect of microwave treatment time on yield of resistant starch

從圖3中可知，隨微波時間的延長，抗性淀粉的收率先增加，收率達(dá)到一定值后，隨時間增加收率開始下降。當(dāng)微波作用時間為110 s時，抗性淀粉收率最高。出現(xiàn)這種情況的原因與微波加熱方式有很大的關(guān)系，在微波加熱時，如果加熱時間較短，配制的淀粉乳糊化效果較差，糊化過程不夠充分。同樣如果微波加熱時間過長的情況下，淀粉乳糊化過程中損失水分較大，將會影響后續(xù)酶解反應(yīng)的進(jìn)行。因此無論時間過長或過短，抗性淀粉的形成均受到影響。

2.4 正交實驗

表1 微波糊化酶解制備玉米抗性淀粉L9(34)正交因素水平表

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，采用L9(34)正交表進(jìn)行實驗，實驗因素水平設(shè)計和正交實驗結(jié)果見表1和表2。

表2 微波糊化酶解制備玉米抗性淀粉正交試驗結(jié)果

由表2極差可以看出，影響抗性淀粉形成的主次依次為：微波時間、微波功率、淀粉乳濃度，實驗的最佳因素組合為A3B1C2，即微波時間110 s、微波功率800 W、淀粉乳濃度30%。對此最優(yōu)組合進(jìn)行驗證，玉米抗性淀粉收率達(dá)到13.17%。

3 結(jié) 論

采用微波糊化酶解制備玉米抗性淀粉，通過單因素研究和正交實驗確定玉米抗性淀粉最佳微波實驗條件為微波時間110 s、微波功率800 W、淀粉乳濃度30%。通過最優(yōu)工藝條件驗證，微波糊化酶解制備玉米抗性淀粉收率可達(dá)13.17%。