支链聚合度对菠萝蜜淀粉凝胶化和老化特性的影响研究

发布时间：2020-05-27 13:30

【摘要】：淀粉凝胶化后在贮藏过程中无定型分子发生重结晶的老化过程导致其口感、质构变差一直是研究的热点问题,但支链聚合度对淀粉凝胶化和老化特性的影响研究未见报道,凝胶化和老化特性与结构间的关系有待进一步深入研究。因此,本文以不同聚合度菠萝蜜支链淀粉和相同菠萝蜜品种直链淀粉为研究对象,以分子结构、精细结构、微观形貌、冻融稳定性、双螺旋结构、糊化性质、短程分子有序度、粒径分布、质构性质、重结晶成核方式、老化速率、老化程度和结晶结构为考察指标,研究不同支链聚合度对菠萝蜜淀粉(Jackfruit starch,Jfs)凝胶化和老化的影响,建立支链聚合度影响Jfs老化特性理论模型,揭示不同支链聚合度Jfs与凝胶化和老化特性间的关系,为解析支链聚合度对Jfs凝胶化和老化特性的影响机理提供理论参考。选用5种菠萝蜜品种(M1、M5、M6、M11和X17)提取淀粉,将其分离成直链和支链淀粉。Jfs重均分子量(Weight-average molar mass,Mw)和平均旋转半径(Average radius of gyration,Rg)分别为1.74×10~7g/mol-4.61×10~7g/mol和115.40-144.20nm。品种M1直链淀粉Mw和Rg最高(3.79×10~6 g/mol和69.10 nm),支链淀粉Mw和Rg最低(3.07×10~7 g/mol和114.10nm);品种X17直链淀粉Mw和Rg最低(1.42×10~6g/mol和55.30 nm),支链淀粉Mw和Rg最高(6.99×10~7g/mol和132.80 nm)。品种M1直链淀粉和X17支链淀粉表现出更致密的结构。品种M1支链聚合度最低(189506),品种X17支链聚合度最高(431481)。Jfs的A和B1链比例较高、B2和B3+链比例较低、平均链长较短(33.89-38.33%,39.06-39.58%、17.13-18.43%、4.96-8.62%和DP 18.27-19.71)。B2和B3+链比例随直链淀粉Mw和Rg增加而增加,而A和B1链比例则降低。相同品种直链淀粉(M1,30%)混合5种不同类型支链淀粉(M1、M5、M6、M11和X17,70%),制备具有不同支链聚合度凝胶化Jfs(Gelatinized Jfs,GJfs:G-M1、G-M5、G-M6、G-M11和G-X17)。5种GJfs样品微观形貌从致密(G-M1)到疏松(G-X17)显著变化。高脱水收缩(22.73-45.56%)形成致密结构(G-M1),低脱水收缩(19.71-40.47%)形成松散结构(G-X17)。支链聚合度增加,5种GJfs样品凝胶化焓、峰值黏度、回生值、吸光度比、平均粒径、硬度、粘性和咀嚼性分别从3.75 J/g、2229 cP、996 cP、0.39、11.69μm、1911.25 g、-118.93 g.sec、204.54 mJ(G-M1)降低至1.26 J/g、1503 cP、824 cP、0.34、3.39μm、1036.36 g、-150.26 g.sec、166.70 mJ(G-X17),但转变温度、糊化温度、弹性、内聚性、胶粘性和回复性分别从48.14℃、59.43℃、68.45℃、50.15℃、8.26%、0.26、193.28、0.27(G-M1)升高至50.56℃、61.49℃、69.93℃、57.50℃、12.55%、0.47、283.52、0.70(G-X17)。热力学性质、糊化性质、短程分子序列结构、粒径分布和质构性质与微观形貌和脱水收缩结果一致。凝胶化淀粉贮藏过程中无定型分子重结晶,形成具有不同支链聚合度的老化Jfs(Retrograded Jfs,RJfs:R-M1、R-M5、R-M6、R-M11和R-X17)。5种RJfs样品表现出从致密(R-M1)到松散结构(R-X17)的显著微观形貌变化。支链聚合度增加导致5种RJfs样品重结晶速率从0.14(R-M1)降低到0.10(R-X17),Avrami指数从0.77(R-M1)增加到0.96(R-X17)。冻融稳定性与微观形貌结果一致。R-M1样品脱水收缩最高(58.24-75.39%)形成致密结构,R-X17样品脱水收缩最低(55.16-67.14%)形成松散结构。支链聚合度增加,5种RJfs样品转变温度、弹性、内聚性、胶粘性和回复性分别从51.84℃、60.83℃、71.43℃、6.99%、0.05、101.71、0.19(R-M1)升高至57.16℃、65.49℃、74.83℃、10.01%、0.39、205.74、0.68(R-X17),而老化焓、老化度、相对结晶度、吸光度比、平均粒径、硬度、粘性和咀嚼性分别从10.92 J/g、68.16%、11.58%、0.55、10.01μm、2858.76 g、-100.58 g.sec、355.28 mJ(R-M1)降低至7.03 J/g、56.33%、7.29%、0.49、1.51μm、2002.31 g、-132.22 g.sec、247.84 mJ(R-X17)。热力学性质、结晶结构、短程分子有序度、粒径分布和质构性质的结果证实不同支链聚合度RJfs老化特性。结论,本实验从分子结构和精细结构入手,分析不同支链聚合度对Jfs凝胶化和老化特性的影响规律,揭示Jfs凝胶化和老化特性与支链聚合度间的相互关系,结果表明支链聚合度是影响Jfs凝胶化特性和贮藏过程中老化特性的重要结构因素。
【图文】：

淀粉颗粒结构概述[6]

图 1-2 直链淀粉结构[18]Fig1-2 Structure of amylose支大分子，通过 D-吡喃葡萄糖残基链形成，具 5%的α-1，6 糖苷键[18]。支链淀粉是一种比直，平均每 20-26 个α-1，4 糖苷键连接的葡萄糖架是由支链淀粉组成的，有 1 个还原性末端和构，其利于水分子和氢键结合，，因此易溶于
【学位授予单位】：黑龙江八一农垦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS231

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本文编号：2683603