魔芋面团形成及热加工过程中的成分相互作用解析与消化性评价

发布时间：2019-10-17 16:34

【摘要】：市场上已有许多高纤类功能性面制品,它们的研发初衷是通过提高膳食纤维类多糖成分来满足消费者日益增强的保健需求。但这些产品往往未达到研发预期,除了口感不佳,外观缺陷外,其声称的如降糖降脂、控制体重等保健功效,也未有明确的实验数据加以佐证。为了有针对性地调控面团结构,改善膳食纤维类多糖强化面团的产品品质,验证该类产品的缓慢消化效果,本文以魔芋葡甘露聚糖(KGM)面团为研究对象,深入研究了 KGM在加工过程中可能出现的结构特点变化,阐释了基于面团加工过程的主要成分间相互作用,并尝试结合以上结果验证该类型产品的缓慢消化功效,主要研究结果如下:1.在碱性条件下持续加热,KGM会发生包含诱导期和两步胶凝过程的热致碱诱导凝胶反应。分子水平上,KGM的结构演化过程,采用原子力显微镜、核磁共振技术,结合微观流变和热分析的方法来研究表征。KGM的脱乙酰反应在碱性条件下迅速发生,消除乙酰基后的KGM分子链脱水自发聚集成势能较低的球状胶团。在50 ℃左右,分子内氢键键合位点改变。持续加热至凝胶温度,胶团不完全解聚集,相邻KGM分子的非乙酰化链部分聚集成凝胶胶核区。相较于胶核形成所在温度区间50-70 ℃,第二步纳米纤维的凝聚过程只在高温区70-90 ℃才能实现。2.尽管本文中大量实验证实KGM在面团形成及热加工过程中并不能与淀粉、蛋白交联,但可以确认KGM对于面团的结构及其宏观流变学性质都有显著影响。一方面,KGM可显著增加面团吸水量,强化固有结构,抵抗过度揉制导致的面团结构软化坍塌,另一方面,面筋蛋白无法形成连续的面筋网络,不利于面团的延伸性,特别是在面团醒发后,面团的抗拉伸强度显著下降。以上魔芋面团结构的异化被认为是KGM通过改变体系的非共价键键合状态,从而影响整体水分状态、相容性等物理性质产生的间接结果。KGM与蛋白分子链缠绕降低了面筋蛋白分子链流动性,导致检测得到的二硫键含量减少。KGM引起的整体低水分含量环境非常不利于形成稳定的面筋蛋白结构,二硫键的构象也趋于不稳定状态。研究还发现KGM与淀粉同时存在于体系中时,KGM倾向于附着于淀粉团粒表面,产生明显的相分离现象,各组分局部浓度上升,极大增加体系黏度。在热加工过程中,KGM还可延缓淀粉的糊化及面筋蛋白的受热变性,抑制淀粉粒膨胀、崩解及淀粉分子的重结晶。3.KGM本身的结构性质以及KGM与淀粉、面筋蛋白在加工过程中发生的相互作用都会作用于魔芋面团的消化过程。尽管体外模拟消化试验表明,KGM浓度越高,小麦淀粉、面筋蛋白的酶解过程越缓慢,但是对比研究了KGM强化面制品、直接补充KGM的消化性后发现,直接补充KGM不利于控制升糖反应,而KGM与淀粉、面筋蛋白在加工过程中发生的相互作用可以延缓消化过程,并抑制饥饿感。综上所述,在加工过程中KGM的超分子结构会显著改变。KGM与小麦淀粉、面筋蛋白的非共价相互作用是整体面团结构乃至加工性能改变、消化吸收减缓的主要因素之一。
【图文】：

魔芋,化学结构,甘露糖,主链

Ｕ．１魔芋葡甘露聚糖的结构逡逑在分子水平上，ＫＧＭ是由Ｄ－甘露糖和Ｄ－葡萄糖按１．６：１比例随机分布，Ｗ邋Ｐ－１，４－糖昔键连逡逑接形成的杂多糖（图１－１）。在主链甘露糖的Ｃ３位上存在极少量通过ｐ－ｌ，３－糖巧键连接的支链，逡逑占主链邋１．５％左右（ＫａｔｓｕｒａｙａＫＷａ／．，２００３；邋ＮｉｓｈｉｎａｒｉＫ幻ａ／．，１９９２）。天然的邋ＫＧＭ邋分子的主链逡逑上每９－１９个甘露糖残基的Ｃ６位上有１个己憸基取代，仅占单糖总量的５％－１０％，但对于ＫＧＭ逡逑本身的结构及其洛解性、胶凝性都十分重要。逡逑ＣＨｊＯＨ逦ＣＨ＾ＯＣＯＣＨｇ逦ＣＨ＾ＯＨ逦ＣＨｇＯＨ逦—逡逑Ｈ邋ＯＨ逦Ｈ邋ＯＨ逦ｆｉ邋Ｈ逦Ｈ邋Ｈ逡逑图１－１魔芋葡甘露襄糖的化学结构逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｋｏｎｊａｃ邋ｇｌｕｃｏｍａｎｎａｎ逡逑ＫＧＭ不仅分子组成多样，结构存在不确定性，特别是ＫＧＭ的水溶性样品制备有一定难度，逡逑而它对外界环境条件（如ｐＨ、温度、含水量）还十分敏感，所Ｗ传统的结构表征手段难Ｗ表征逡逑其二级结构，对于ＫＧＭ的结构在学术界还没有定论。近年来报道的分子动力学模拟结果显示，逡逑在常温的水溶液环境中，ＫＧＭ二级结构主要是非典型的半柔性螺旋链（见图１－２），己憸基是维逡逑持ＫＧＭ分子螺旋结构的重要基团，螺旋链的形态结构与分子聚合度有关（ＪｉａｎＷＷ邋ａ／．，２０１０）。逡逑紫外可见光吸收光谱及圆二色谱证据表明在常温ｐＨ＝７下

魔芋葡甘露聚糖,来源

Ｕ．１魔芋葡甘露聚糖的结构逡逑在分子水平上，ＫＧＭ是由Ｄ－甘露糖和Ｄ－葡萄糖按１．６：１比例随机分布，Ｗ邋Ｐ－１，，４－糖昔键连逡逑接形成的杂多糖（图１－１）。在主链甘露糖的Ｃ３位上存在极少量通过ｐ－ｌ，３－糖巧键连接的支链，逡逑占主链邋１．５％左右（ＫａｔｓｕｒａｙａＫＷａ／．，２００３；邋ＮｉｓｈｉｎａｒｉＫ幻ａ／．，１９９２）。天然的邋ＫＧＭ邋分子的主链逡逑上每９－１９个甘露糖残基的Ｃ６位上有１个己憸基取代，仅占单糖总量的５％－１０％，但对于ＫＧＭ逡逑本身的结构及其洛解性、胶凝性都十分重要。逡逑ＣＨｊＯＨ逦ＣＨ＾ＯＣＯＣＨｇ逦ＣＨ＾ＯＨ逦ＣＨｇＯＨ逦—逡逑Ｈ邋ＯＨ逦Ｈ邋ＯＨ逦ｆｉ邋Ｈ逦Ｈ邋Ｈ逡逑图１－１魔芋葡甘露襄糖的化学结构逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｋｏｎｊａｃ邋ｇｌｕｃｏｍａｎｎａｎ逡逑ＫＧＭ不仅分子组成多样，结构存在不确定性，特别是ＫＧＭ的水溶性样品制备有一定难度，逡逑而它对外界环境条件（如ｐＨ、温度、含水量）还十分敏感，所Ｗ传统的结构表征手段难Ｗ表征逡逑其二级结构，对于ＫＧＭ的结构在学术界还没有定论。近年来报道的分子动力学模拟结果显示，逡逑在常温的水溶液环境中，ＫＧＭ二级结构主要是非典型的半柔性螺旋链（见图１－２），己憸基是维逡逑持ＫＧＭ分子螺旋结构的重要基团，螺旋链的形态结构与分子聚合度有关（ＪｉａｎＷＷ邋ａ／．，２０１０）。逡逑紫外可见光吸收光谱及圆二色谱证据表明在常温ｐＨ＝７下
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS213.2

【参考文献】