浸泡和發(fā)芽對(duì)高粱功能特性及大分子組分的影響研究.pdf

1、高粱含有豐富的微量營養(yǎng)素，如礦物質(zhì)和維生素；也含有大量的常量營養(yǎng)素，如碳水化合物、蛋白和脂質(zhì)。高粱中抗性淀粉的存在使得高粱受到糖尿病和肥胖病人的喜愛。此外，高粱還可能是谷朊過敏患者的一種食物選擇。發(fā)芽高粱表現(xiàn)出可以與發(fā)芽大麥相當(dāng)?shù)牡矸勖富钚裕虼税l(fā)芽高粱能夠作為原料用于加工多種工業(yè)食品。關(guān)于以高粱為原料的食品研究在發(fā)達(dá)及發(fā)展中國家都有所研究。這些研究成果主要集中于研究浸泡和發(fā)芽對(duì)高粱嬰兒麥片、顆粒食品、區(qū)域性啤酒以及其他農(nóng)產(chǎn)品工業(yè)加工品

2、，如貯藏啤酒、面包等。
　　 本文首先對(duì)浸泡和發(fā)芽條件進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)發(fā)芽和浸泡對(duì)高粱顆粒的物重?fù)p失、可溶性固形物(SS)含量、冷糊黏度、淀粉酶活性、單寧及蛋白含量的影響進(jìn)行研究。所研究的影響因素主要有浸泡時(shí)間、浸泡溫度、發(fā)芽時(shí)間和發(fā)芽溫度。經(jīng)研究分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)芽提高了高粱的物重?fù)p失、SS含量、淀粉酶活性和蛋白含量，同時(shí)發(fā)芽降低了高粱淀粉冷糊黏度和單寧含量；經(jīng)響應(yīng)面優(yōu)化得出高粱浸泡發(fā)芽的最佳條件為31℃浸泡24h和30℃發(fā)芽4.5d

3、，該條件經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證與預(yù)測(cè)值相符，所優(yōu)化條件可取。在上述實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)發(fā)芽高粱的出粉率進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)發(fā)芽后高粱的出粉率顯著提高，這豐要是因?yàn)榘l(fā)芽高粱表皮比較脆弱，從而使得磨粉時(shí)出粉率提高；對(duì)所得高粱粉的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行研究，在原高梁中共檢測(cè)到16個(gè)峰，檢索到14種化合物，經(jīng)浸泡和發(fā)芽處理后產(chǎn)生了一些新的風(fēng)味物質(zhì)，在浸泡高粱、發(fā)芽3d高粱、發(fā)芽5d高粱中分別檢測(cè)到20、23、25個(gè)峰，說明在浸泡和發(fā)芽過程中產(chǎn)生一些新的醛類、酮類、酯類和酸類

4、，而且這些風(fēng)味物質(zhì)隨著發(fā)芽時(shí)間的延長而增加，發(fā)芽后高粱呈甜甜的花香味，這主要是由于其中較高含量的乙酸乙酯、3-甲基丁醛、戊醛、2-戊酮、乙酸、2-甲基丙酯、丁酸乙酯、己醛、1-辛烯-3-醇、安息香醛。
　　 高粱天然含有植酸、單寧等抗?fàn)I養(yǎng)因子，這些抗?fàn)I養(yǎng)因子的存在降低了高粱營養(yǎng)成分的膳食利用率。因此，本文研究了木灰提取物浸泡法對(duì)這些抗?fàn)I養(yǎng)因子的影響，并評(píng)價(jià)了浸泡和發(fā)芽對(duì)高粱粉營養(yǎng)特性的影響。結(jié)果得出，采用木灰提取物浸泡24h后單

5、寧含量顯著降低了50.2％而且降低的趨勢(shì)隨著隨后發(fā)芽時(shí)間的延長更為顯著，發(fā)芽5d后高粱中的單寧含量降低了69.3％、植酸降低了66.4％，同時(shí)高粱中的灰分、脂質(zhì)、纖維和淀粉含量也有輕微降低；發(fā)芽顯著提高了高粱蛋白、必需氨基酸和糖類中果糖、葡萄糖、麥芽糖的含量，高粱蛋白質(zhì)的體內(nèi)消化性隨著發(fā)芽時(shí)間的延長顯著提高，高粱淀粉呈現(xiàn)更利于淀粉酶作用的多孔形態(tài)。
　　 發(fā)芽對(duì)高粱功能特性及對(duì)蛋白酶、淀粉酶活性影響研究結(jié)果表明：發(fā)芽3d時(shí)，蛋白

6、酶、淀粉酶活性最高；與未發(fā)芽高粱相比，發(fā)芽高粱具有較好的蛋白溶出率及蛋白溶解性（pH6時(shí)蛋白溶解度最高）、最低凝膠濃度為8％(未發(fā)芽的為18％)、較低的容重、較好的吸水(131～142％)吸油性(90～108％)、乳化性及乳化穩(wěn)定性提高、起泡性及泡沫穩(wěn)定性得到改善且均隨著發(fā)芽時(shí)間的延長而提高。功能性評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)一步表明，發(fā)芽能夠改善高粱粉的功能特性，這使得發(fā)芽高粱粉具有滿足制備新食品的條件。
　　 采用超聲波提取高粱淀粉，并研究以

7、超聲功率(X1)、超聲時(shí)間(X2)、料液比(X3)為考察對(duì)象的響應(yīng)面優(yōu)化工藝，經(jīng)統(tǒng)計(jì)方差分析得出各因子對(duì)淀粉提取率的影響顯著性為：X1、X2、X3、X12、X22對(duì)淀粉提取率有顯著影響，其次為X2X3交互項(xiàng)(p＜0.05)。優(yōu)化后得出最優(yōu)模型及最優(yōu)方程，求解后得到最佳提取條件為：超聲功率600W、提取時(shí)間4min、液料比30(V/W)，在此條件下淀粉提取率預(yù)測(cè)值為17.06％，經(jīng)驗(yàn)證試驗(yàn)所得實(shí)測(cè)值為17.08±0.33％，兩者無顯著差異

8、，模型結(jié)果可取。進(jìn)一步對(duì)提取的淀粉進(jìn)行了物理化學(xué)和功能特性研究。結(jié)果得出：在低于50℃時(shí)浸泡高粱淀粉和發(fā)芽高粱淀粉具有相當(dāng)?shù)娜苊浂群腿芙庵笖?shù)，然而在高于50℃時(shí)發(fā)芽高粱淀粉表現(xiàn)出較浸泡高粱淀粉和原淀粉低的溶脹度和較高的溶解指數(shù)；采用RVA研究淀粉糊的性質(zhì)，結(jié)果表明發(fā)芽高粱淀粉具有較原高粱淀粉(454BU)低的峰值黏度(86BU)；X-射線衍射表明兩種淀粉衍射峰均呈典型的谷物淀粉峰A-型，相對(duì)結(jié)晶度為9.62～15.50％;DSC測(cè)得原高

9、粱淀粉的焓變溫度為78.06℃，凝膠玻璃化焓值為2.83J/g，而發(fā)芽5d的高粱淀粉焓變溫度為47.22℃，凝膠玻璃化焓值為2.06J/g;流變測(cè)定得出所有淀粉懸液的貯存模量和損失模量隨測(cè)定溫度的增加逐漸增加，在70℃時(shí)達(dá)到最大，之后逐漸降低；對(duì)淀粉的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)淀粉表面呈多孔狀，這種結(jié)構(gòu)可能更有利于淀粉酶酶解作用?？偠灾莺桶l(fā)芽對(duì)高粱淀粉的物理化學(xué)和功能特性產(chǎn)生了較大影響。
　　 以蛋白提取率為指標(biāo)，選取超聲時(shí)

10、間、pH、提取時(shí)間和料液比為考察因素，利用響應(yīng)面優(yōu)化高粱蛋白的提取率，得到相關(guān)性良好的二級(jí)模型(R2=0.967)，經(jīng)模型計(jì)算最優(yōu)提取條件為：超聲功率400W、pH8、提取時(shí)間40min、液料比20(V/W)，此條件下蛋白得率預(yù)測(cè)值為5.36g/100g高粱粉，經(jīng)試驗(yàn)得實(shí)測(cè)值為5.43g/100g高粱粉，實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值無顯著差異，說明模型可取。在以上結(jié)果基礎(chǔ)上，采用SDS-PAGE對(duì)所提蛋白進(jìn)行分析，并采用茚三酮比色法測(cè)定了游離氨基酸總

11、量以及采用DSC分析蛋白的熱力學(xué)特性。SDS-PAGE結(jié)果表明經(jīng)浸泡后高梁中的大分子量蛋白增加，進(jìn)一步說明由于淀粉的降解使得醇溶蛋白的提取率和含量增加；經(jīng)浸泡后分子量為66.2KDa條帶無明顯差異，但是經(jīng)發(fā)芽3d時(shí)顯著降低，然而繼續(xù)發(fā)芽到5d該條帶沒有變化，分子量為43.0kDa條帶顏色在浸泡后有輕微下降，經(jīng)發(fā)芽后相應(yīng)的轉(zhuǎn)化為31.0kDa條帶；氨基酸總量分析表明發(fā)芽5d后總游離氨基酸含量增為原來的四倍，這主要是由于內(nèi)脂酶、蛋白酶、淀粉

12、酶等水解酶類作用的結(jié)果；DSC表征的高粱蛋白的熱力學(xué)特性結(jié)果表明，經(jīng)發(fā)芽后高粱蛋白的熱變性溫度由原來的70.83℃升高到84.30℃，變性焓值無顯著差異由3.09J/g變?yōu)?.05J/g。
　　 采用清除DPPH自由基和ABTS法對(duì)浸泡和發(fā)芽高粱的抗氧化性進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明浸泡和發(fā)芽顯著影響高粱的抗氧化性。如前所述，高粱中含有較高含量的單寧和植酸，這些物質(zhì)賦予高粱具有較高的抗氧化性。原料高梁具有最高的DPPH清除率(21.0μM

13、 Trolox/100g)，其次為浸泡高梁(18.8μM Trolox/100g)，然后為發(fā)芽3d的高粱(13.0μM Trolox/100g)，最后為發(fā)芽5d的高梁(11.2μM Trolox/100g)。經(jīng)發(fā)芽后，高粱的抗氧化性顯著降低。采用ABTS法測(cè)定結(jié)果得出：原高粱的ABTS清除率為3.1μM Trolox/100g，而浸泡高粱的為2.3μM Trolox/100g，發(fā)芽5d的最低為1.6μM Trolox/100g，其次為發(fā)