酶法制備玉米慢消化淀粉的研究

李若敏， 張煥新， 鄭 義， 盤(pán)賽昆， 江 娟

(江蘇海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院1，連云港 222005) (江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院2，泰州 225300)

淀粉經(jīng)淀粉酶、糊精酶、麥芽糖酶水解后形成可被人體吸收的葡萄糖，葡萄糖通過(guò)小腸黏膜進(jìn)入血液，導(dǎo)致餐后血糖指數(shù)(GI)快速升高[1]。Englyst等[2]根據(jù)人體消化和釋放葡萄糖的速率，將淀粉分為快消化淀粉(RDS，20 min內(nèi)消化)，慢消化淀粉(20～120 min內(nèi)消化)和抗性淀粉(120 min仍未消化)?，F(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究表明，碳水化合物參與了生物合成反應(yīng)以及多種生命現(xiàn)象和生理過(guò)程，它與人類(lèi)肥胖、糖尿病和心、腦血管等疾病具有很大的相關(guān)性，基于碳水化合物對(duì)人體健康和慢性病的膳食營(yíng)養(yǎng)干預(yù)已成為一個(gè)重要的研究前沿[3]。慢消化淀粉(SDS)具有緩慢釋放葡萄糖并能被人體吸收的特性，在人體內(nèi)產(chǎn)生較平緩的血糖應(yīng)答，不會(huì)對(duì)血糖平衡系統(tǒng)造成大的壓力，具有預(yù)防代謝性疾病的功能。

淀粉消化率受很多因素影響，如淀粉來(lái)源、顆粒大小、直鏈淀粉含量、晶型和相對(duì)結(jié)晶度、鏈長(zhǎng)分布等因素[4]。為了改善天然淀粉易吸收的營(yíng)養(yǎng)缺陷并擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)研究通過(guò)物理、化學(xué)或復(fù)合法[5]對(duì)淀粉進(jìn)行改性，制備SDS，而采用酶法[6，7]制備SDS的研究相對(duì)較少。分支酶(Branching enzyme，BE，EC2.4.1.18)是一類(lèi)多功能的淀粉酶，屬于糖苷水解家族GH13或GH57，能催化鏈間支化、鏈內(nèi)環(huán)化和鏈內(nèi)支化三類(lèi)反應(yīng)，其機(jī)理是先水解供體淀粉鏈上的某一α-1,4糖苷鍵，產(chǎn)生具有帶還原性端的鏈段，然后將該鏈段轉(zhuǎn)移至受體糖鏈的葡萄糖單元C6的位置，形成α-1,6分支點(diǎn)，完成支化過(guò)程，因此可根據(jù)其來(lái)源和底物種類(lèi)的不同，合成具有不同功能特性的改性淀粉[8]。本研究以玉米淀粉為原料，采用α-淀粉酶和Bacillusstearothermophilus來(lái)源的BE對(duì)其連續(xù)處理，不僅實(shí)驗(yàn)條件溫和、成本低廉、產(chǎn)品安全性高、對(duì)環(huán)境污染少，而且可以獲得高含量的SDS產(chǎn)品，為普通玉米淀粉深加工提供新的途徑[9]。

1 材料與方法

1.1 主要材料試劑

天然玉米淀粉：市售；α-淀粉酶、Bacillusstearothermophilus來(lái)源的分支酶(200 U/g)、葡萄糖苷酶(1 200 U/g)、豬胰腺α-淀粉酶(80 U/g)、葡萄糖試劑盒；磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、無(wú)水乙醇等均為分析純。

1.2 主要儀器設(shè)備

T6型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，85810R型高速冷凍離心機(jī)，Labconoo FreeZone 6L型臺(tái)式凍干機(jī)。

1.3 方法

1.3.1 制備玉米慢消化淀粉(SDS)

稱(chēng)取玉米淀粉溶解于磷酸鈉緩沖液(10 mol/L，pH 6.5)中，將其分別配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10、15、20、25、30%的淀粉漿溶液，90 ℃水浴振蕩糊化，冷卻至室溫。添加200 U/g α-淀粉酶(以干淀粉質(zhì)量計(jì))，50 ℃酶解4 h后沸水浴滅酶。取出后分別至于65、70、75、80、85 ℃保溫，調(diào)節(jié) pH 至7.0，分別添加100、200、300、400、500 U/g BE(以干淀粉質(zhì)量記)，酶解2、4、6、8、12 h，沸水浴滅酶。加入兩倍體積的無(wú)水乙醇于4 ℃靜置12 h，冷凍離心(8 000 r/min，25 min)，沉淀復(fù)溶，-80 ℃儲(chǔ)藏12 h，冷凍干燥72 h，過(guò)100 目篩[10]。

1.3.2 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

單因素實(shí)驗(yàn)主要研究酶作用時(shí)間、酶添加量、酶解溫度和淀粉漿濃度4個(gè)因素對(duì)產(chǎn)物中SDS含量的影響?；緱l件設(shè)定為：淀粉漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%，α-淀粉酶添加量200 U/g，BE添加量300 U/g，α-淀粉酶酶解溫度50 ℃，BE酶解溫度75 ℃，α-淀粉酶解時(shí)間4 h，BE酶解時(shí)間6 h，進(jìn)行醇沉，冷凍干燥，過(guò)100目篩。模擬體外消化，測(cè)定SDS含量。改變其中一個(gè)因素，其他因素保持不變，分別考察各因素對(duì)SDS含量的影響，每組處理重復(fù)3次。

1.3.3 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的結(jié)果，如表1所示，選取對(duì)SDS含量有影響的酶作用時(shí)間、酶添加量、酶解溫度、淀粉漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為因素，采用Box-Benhnken中心組合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行4因素3水平分析實(shí)驗(yàn)，確定最佳工藝參數(shù)，利用響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)優(yōu)化[11]。

表1 Box-Benhnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素水平

1.3.4 SDS質(zhì)量濃度測(cè)定

配制新鮮酶液：取1.8 mL A液(40 μL葡萄糖苷酶稀釋至2.0 mL)、18 mL B液(4.0 g豬胰腺a-淀粉酶溶于26 mL，4 ℃攪拌溶解，離心取上清液)與1.2 mL去離子水混合均勻。

稱(chēng)取200 mg樣品溶于15 mL磷酸鹽緩沖液(200 mol/L，pH 5.2)，37 ℃保溫5 min加入5.0 mL新鮮酶液，37 ℃、200 r/min條件下反應(yīng)，在20 min和120 min時(shí)各取出0.5 mL反應(yīng)液加入4倍體積乙醇滅酶，水解產(chǎn)生的葡萄糖含量通過(guò)葡萄糖試劑盒測(cè)定[12]。

SDS=(G120-G20)×0.9

式中：G20和G120為淀粉水解20 min和120 min時(shí)釋放葡萄糖的含量。

1.3.5 復(fù)合酶制備慢消化淀粉相關(guān)性能測(cè)定1.3.5.1 淀粉顆粒形貌觀察

采用掃描電子顯微鏡進(jìn)行顆粒形態(tài)的表征[13]。

1.3.5.2 鏈段分布測(cè)定

將淀粉樣品溶解于NaAc-HAc緩沖液(100 mol/L，pH 4.5)中，配制成0.2 mg/mL乳液，并在沸水浴中充分糊化。40 ℃水浴中平衡溫度，并添加3 μL異淀粉酶酶解24 h。沸水浴滅酶，冷卻離心(8 000 r/min，10 min)，上清液通過(guò)0.45 μm注射器濾膜，并利用HPAEC-PAD測(cè)定鏈長(zhǎng)分布[14]。測(cè)試條件：色譜柱為CarboPacPA200；洗脫液A為250 mol/L NaOH溶液，洗脫液B為50 mol/L NaAc溶液和150 mol/L NaOH溶液的混合物(首先用液體A平衡色譜柱，然后使用液體B進(jìn)行洗脫)；流速0.5mL/min；測(cè)試溫度25 ℃。

1.3.5.3 相對(duì)結(jié)晶度測(cè)定

將干燥的淀粉樣品填充到壓片機(jī)凹槽中并壓實(shí)，以確保壓制的淀粉片無(wú)裂紋且厚度輕薄均勻，然后將其放置在X射線衍射儀中以掃描和測(cè)量改性淀粉的相對(duì)結(jié)晶度[15]。測(cè)試條件：掃描范圍為5°～35°，掃描速度為2°/min，電壓電流分別為40 kV和40 mA。

1.3.5.4 溶解度和膨脹度測(cè)定

準(zhǔn)確稱(chēng)取淀粉樣品加去離子水配制成5%的淀粉漿，在95 ℃下加熱攪拌30 min。冷卻至室溫5 000 r/min離心10 min，沉淀部分即為膨脹淀粉。將上清液分離干燥至恒重，即得水溶性淀粉[16]。根據(jù)公式計(jì)算淀粉溶解度和膨脹度:

1.3.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所有實(shí)驗(yàn)測(cè)定均重復(fù)3次。測(cè)定結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(SD)。使用SPSS statistics 23對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析確定差異顯著性。圖表使用Origin 2018和Excel進(jìn)行繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 各因素對(duì)SDS含量的影響

酶作用時(shí)間對(duì)SDS含量的影響差異顯著，對(duì)SDS含量影響如圖1所示。經(jīng)糊化的玉米淀粉含有較多長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，當(dāng)酶解時(shí)間不足時(shí)，長(zhǎng)直鏈淀粉在酶作用下并未完全被水解成短鏈，較多的長(zhǎng)鏈淀粉分子冷卻回生比較緩慢會(huì)直接影響SDS的形成[17]。酶解時(shí)間為6 h時(shí)，SDS質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為36.75%。此時(shí)淀粉中葡聚糖長(zhǎng)鏈已在反應(yīng)中被BE完全水解，并通過(guò)糖基轉(zhuǎn)移作用使淀粉分子具有更小的支鏈及更高的支化程度，阻礙支鏈淀粉在貯藏過(guò)程中分子重排，進(jìn)而更好的抑制淀粉回生，促使SDS形成。但當(dāng)酶解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，淀粉分子內(nèi)生成了大量較短的鏈段，分子間劇烈活動(dòng)使淀粉分子不易結(jié)晶，SDS形成受到抑制[18]。因此，合適的酶作用時(shí)間對(duì)SDS含量有很大的影響。因此，選取酶作用時(shí)間4、6、8 h進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

不同酶添加量對(duì)SDS含量存在一定影響，酶的用量影響淀粉的黏度大小。由圖1可知，隨著酶用量的增加，SDS含量也隨之增加。當(dāng)分支酶添加量為300 U/g(以干淀粉質(zhì)量計(jì))時(shí)，SDS質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，達(dá)到35.85%。但之后SDS含量隨著酶添加量的增加逐漸降低，推測(cè)主要原因可能是因?yàn)锽E屬于糖基轉(zhuǎn)移酶，它可以先水解供體淀粉鏈上的某一α-1,4-糖苷鍵，生成具有還原性末端的鏈段，繼而將該鏈段通過(guò)轉(zhuǎn)糖基作用轉(zhuǎn)移至葡萄糖殘基的第6位碳原子上，從而形成適當(dāng)數(shù)量、含有較高分支短鏈比例的α-1,6-糖苷鍵，完成支化過(guò)程，并在冷藏回生過(guò)程中利用生成的氫鍵和低結(jié)晶度從而提高SDS含量[19,20]。而當(dāng)酶濃度過(guò)高時(shí)，淀粉糊黏度過(guò)低，導(dǎo)致分子擴(kuò)散性受到影響，生成無(wú)活性的中間產(chǎn)物，不利于淀粉回生后結(jié)晶，從而影響SDS的生成。此研究結(jié)果與趙凱等[21]利用酶脫支處理制備玉米緩慢消化淀粉中發(fā)現(xiàn)較高酶濃度會(huì)抑制SDS形成的結(jié)論一致。因此，選取分支酶的添加量200、300、400 U/g進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

由圖1可知，隨著酶作用溫度的升高，反應(yīng)體系達(dá)到適宜溫度，SDS含量隨著酶促反應(yīng)速度的加快而逐漸增加。當(dāng)BE在75 ℃下反應(yīng)時(shí)SDS質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到35.41%。繼溫度再升高，SDS含量有所減少。這可能是因?yàn)锽acillusstearothermophilus來(lái)源的酶熱穩(wěn)定性較高，但過(guò)高或過(guò)低的溫度都會(huì)降低酶催化效率，影響酶對(duì)淀粉分子的水解作用[22]。當(dāng)酶作用溫度過(guò)高時(shí),大部分酶被破壞,發(fā)生不可逆變性，導(dǎo)致酶失活不能水解淀粉分子，影響短鏈和結(jié)晶的形成，SDS含量降低[23]。因此，選取酶作用溫度70、75、80 ℃進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

圖1 各單因素對(duì)SDS含量的影響

淀粉漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)SDS含量影響如圖1所示。當(dāng)?shù)矸蹪{質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)，SDS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，達(dá)到34.67%。但隨著底物濃度逐漸增大，SDS含量反而隨之降低，這可能是因?yàn)楫?dāng)?shù)孜餄舛冗^(guò)大時(shí)，淀粉糊黏度增加，導(dǎo)致酶不能充分與淀粉分子接觸，使酶的水解轉(zhuǎn)苷作用不能完全發(fā)揮[24]。形成有序短鏈結(jié)構(gòu)減少，促使淀粉冷藏回生時(shí)相對(duì)結(jié)晶度下降，SDS含量隨之減少[25]。因此，選取淀粉漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%、20%、25%進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。但總體而言，淀粉漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)SDS含量影響不明顯，各個(gè)底物濃度條件下，SDS含量差別不大。

2.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.2.1 模型的建立及顯著性檢驗(yàn)

選取酶作用時(shí)間、酶添加量、酶解溫度、淀粉漿濃度4個(gè)單因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用Box-Benhnken中心組合實(shí)驗(yàn)，考察各個(gè)因素對(duì)SDS含量的影響，進(jìn)行4因素3水平的響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)及結(jié)果

續(xù)表2

通過(guò)Design-Expert軟件對(duì)表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合分析后，預(yù)測(cè)回歸模型為：

Y=37.42+1.32A+0.62B+0.59C+0.33D+0.072AB-0.24AC-0.22AD-0.16BC-0.027BD-0.15CD-3.03A2-1.44B2-2.49C2-2.29D2

表3表明，模型的F值為1.25(>0.05)、P<0.000 1，結(jié)果表明所建立的回歸方程模型極顯著。預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間具有較好的相關(guān)性，這進(jìn)一步表明該模型具有良好的擬合度和較小的實(shí)驗(yàn)誤差。

表3 方差分析

該回歸方程可用于酶法制備慢消化玉米淀粉的過(guò)程進(jìn)行初步分析和預(yù)測(cè)。二次回歸方程中A、B、C、A2、B2、C2和D2對(duì)SDS含量的影響極顯著(P<0.01)，其他差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。因此，各測(cè)試因子對(duì)響應(yīng)值的影響顯示出二次拋物線關(guān)系。此外，在酶作用時(shí)間、酶添加量、酶解溫度和淀粉漿濃度這4個(gè)關(guān)鍵因素中，對(duì)SDS含量的影響順序?yàn)椋好缸饔脮r(shí)間(A)> 酶添加量(B)>酶解溫度(C)>淀粉漿濃度(D)。擬合F值的缺失為0.69>0.05，P=0.711 7>0.05，表明未知干擾因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響很小，模型擬合良好，測(cè)試誤差小。該模型可用來(lái)顯示每個(gè)因素和響應(yīng)值之間的差異。

2.2.2 響應(yīng)面分析

通過(guò)Design-Expert V8.0.6軟件，對(duì)各種因素之間的相互作用進(jìn)行響應(yīng)面分析。隨著A(酶作用時(shí)間)、B(酶添加量)、C(酶解溫度)、D(淀粉漿濃度)的增加，SDS含量(響應(yīng)值)均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。作用時(shí)間曲線和BE添加量曲線具有相對(duì)陡峭的斜率，因此其對(duì)SDS含量具有顯著影響；淀粉漿濃度曲線和作用溫度曲線比較平滑，響應(yīng)值隨該值變化不大，因此對(duì)SDS含量影響很小。同時(shí)，這4個(gè)因素之間存在一定的相互作用，但交互作用不顯著(P>0.05)；較高的SDS含量都出現(xiàn)在每個(gè)因素的中心附近，這表明在這種條件下制備的慢消化玉米淀粉的慢消化率可能最好。

2.2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

通過(guò)Design-Expert V8.0.6軟件響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，對(duì)各工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析后，SDS質(zhì)量分?jǐn)?shù)預(yù)測(cè)值為37.66%，其對(duì)應(yīng)的因素為酶作用時(shí)間為6.5 h，需添加BE用量為320.0 U/g，酶反應(yīng)溫度為75.5 ℃，淀粉漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)21.0%。在最佳工藝條件下設(shè)定最佳工藝參數(shù)，并進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)，制備酶修飾的慢消化玉米淀粉，SDS質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為37.2%、36.9%、37.7%，平均值為(37.28±0.34)%，接近模型的預(yù)測(cè)值，表明使用Box-Benhnken中心組合獲得的工藝參數(shù)和響應(yīng)面分析準(zhǔn)確可靠，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

2.3 慢消化淀粉相關(guān)性能分析

2.3.1 顆粒形貌分析

利用掃描電鏡觀察淀粉顆粒大小及改性前后表觀特征，將樣品分別于2 000和5 000倍數(shù)下進(jìn)行拍攝觀察。如圖2所示，天然玉米淀粉顆粒大多呈棱角圓滑的多面體結(jié)構(gòu)，少許呈球形，表面凹凸不平狀，部分有細(xì)孔[26]。糊化處理使淀粉內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，結(jié)晶區(qū)被破壞，已完全失去顆粒形態(tài)。如箭頭所指處，酶解后出現(xiàn)分布致密規(guī)則的孔洞，深入的通向內(nèi)部結(jié)構(gòu)，部分還出現(xiàn)空殼現(xiàn)象。

圖2 天然玉米淀粉和酶改性6.5 h玉米淀粉的顆粒形貌

2.3.2 鏈段分布分析

通過(guò)HPAEC-PAD對(duì)淀粉樣品進(jìn)行鏈長(zhǎng)分布測(cè)定。對(duì)各峰進(jìn)行積分處理，鏈段分布結(jié)果如圖3所示。根據(jù)聚合度(DP)將不同長(zhǎng)度的鏈段分為3個(gè)部分：A鏈(DP≤10)，B鏈(10

表4 酶改性前后玉米淀粉鏈段分布變化

2.3.3 相對(duì)結(jié)晶度分析

天然玉米淀粉和酶改性淀粉的XRD衍射圖譜如圖4所示，天然玉米淀粉衍射角度2θ在15°、17.5°、19°和 23°出現(xiàn)了4個(gè)強(qiáng)度較高的特征衍射峰，這屬于典型的A型晶體衍射圖譜。經(jīng)BE酶解6.5 h的淀粉樣品，僅在17.5°和22°處有較強(qiáng)的衍射峰，屬于標(biāo)準(zhǔn)B型晶體結(jié)構(gòu)。X-衍射峰強(qiáng)度取決于淀粉內(nèi)部雙螺旋結(jié)構(gòu)重排的情況以及分子鏈相互作用，因此酶改性淀粉衍射峰下降可能是因?yàn)槊笇?duì)長(zhǎng)鏈的水解轉(zhuǎn)苷作用，使鏈段連接發(fā)生變化[28]。利用Jade 6.5軟件對(duì)淀粉相對(duì)結(jié)晶度進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果顯示，酶改性淀粉相對(duì)結(jié)晶度為27.11%，比天然淀粉減少了18.10%，這可能是因?yàn)槊撝幚硎沟矸畚⒕ЫY(jié)構(gòu)發(fā)生變化，長(zhǎng)鏈有序結(jié)構(gòu)減少，短支鏈結(jié)構(gòu)增加，從而導(dǎo)致相對(duì)結(jié)晶度降低[29]。

圖4 酶改性前后玉米淀粉XRD衍射圖

2.3.4 溶解度與膨脹度分析

溶解度和溶脹度反映淀粉和水結(jié)合的程度，并且與淀粉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)密切相關(guān)[30]。根據(jù)表5得出，天然玉米淀粉幾乎不溶于水；經(jīng)酶改性6.5 h的淀粉，溶解度達(dá)到29.12%，比天然玉米淀粉提高了20.50%。這可能是因?yàn)檫@種現(xiàn)象與酶水解后無(wú)定形區(qū)域的直鏈淀粉浸出有關(guān)，糊化破壞了淀粉結(jié)晶區(qū)域的雙螺旋結(jié)構(gòu)，并經(jīng)酶修飾暴露了更多的氫鍵，親水基團(tuán)增加，水合性能增強(qiáng)，從而導(dǎo)致淀粉樣品的溶解度增加。天然玉米淀粉的膨脹度為23.58%，酶改性6.5 h后的膨脹度為12.35%，降低了11.23%。 這歸因于BE可以催化α-1,4-糖苷鍵斷裂，增加分支點(diǎn)比例，使質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合能力增強(qiáng)從而降低膨脹速率。

表5 酶改性前后淀粉溶解度和膨脹度的變化

2.3.5 體外消化性能分析

根據(jù)淀粉的體內(nèi)消化速率，可將淀粉分為快消化淀粉、慢消化淀粉、抗性淀粉。以天然玉米淀粉為底物進(jìn)行酶法修飾，利用體外模擬消化對(duì)所得改性淀粉的消化性能進(jìn)行分析。如表6所示，天然玉米淀粉含有較高的RDS，SDS質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅有23.12%。隨著酶作用時(shí)間的增加，RDS含量下降，SDS和RS含量有了顯著提高。酶改性6.5 h，SDS和RS質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加了14.01%和5.43%，可能是因?yàn)槊父男圆粌H增加淀粉短鏈數(shù)量、縮短鏈長(zhǎng)，還增加短簇鏈段的分支度，降低淀粉多尺度結(jié)構(gòu)，增加α-1,6-糖苷鍵比例，從而有助于慢消化性能的提高。

表6 酶改性前后淀粉消化性能的變化

3 結(jié)論

根據(jù)中心組合設(shè)計(jì)原理，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)4因素3水平的響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，并以酶作用時(shí)間6.5 h、BE添加量為320 U/g、酶解溫度為75.5 ℃、淀粉漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)21%為條件，得到酶法改性玉米慢消化淀粉的最佳制備工藝條件。在此條件下制備的SDS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37.28%，接近預(yù)測(cè)值37.66%。研究結(jié)果表明，SDS含量與淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。觀察其微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)具有較高慢消化速率的淀粉顆粒表面在酶水解6.5 h后均出現(xiàn)致密規(guī)則的孔洞，這為酶水解提供了孔道結(jié)構(gòu)。通過(guò)觀察其精細(xì)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)具有較高SDS含量的改性淀粉短鏈比例較高和相對(duì)結(jié)晶度較低，這表明酶的轉(zhuǎn)糖基化可以使淀粉產(chǎn)生具有較高支鏈和短鏈的有序結(jié)構(gòu)，促使消化性能降低，經(jīng)酶改性后的玉米淀粉具有良好的溶解性和膨脹性。