酶解法研究三种薯类淀粉的壳层和小体结构

摘要

淀粉是食物最重要的组成部分，其颗粒结构是目前淀粉领域的研究热点。壳层是淀粉颗粒的结构层次之一，小体是构成壳层的结构单元。当前对于淀粉颗粒壳层和小体结构的研究还不成熟，因此，本研究通过α-淀粉酶、β-淀粉酶和普鲁兰酶的单独作用及复合作用，对马铃薯、红薯和木薯淀粉颗粒分别进行有限酶解以探究薯类淀粉的壳层和小体结构。同时对酶解颗粒的粒径、直链淀粉含量、热力学性质、黏度特性、凝胶特性、淀粉糊的透明度以及淀粉颗粒的结晶性质进行测定分析，验证酶解作用对淀粉理化性质的影响。通过偏光显微镜和扫描电镜观察了酶解淀粉的颗粒形貌、壳层和小体结构。
　　马铃薯淀粉颗粒的酶解率远低于红薯和木薯淀粉，说明马铃薯淀粉的抗酶解性高，这是因为马铃薯淀粉颗粒的比表面积小且其颗粒表面致密性比红薯和木薯淀粉的高。而经α-淀粉酶作用的淀粉酶解率大约是β-淀粉酶与普鲁兰酶作用的20倍，说明淀粉颗粒表面主要是α-1,4糖苷键，而非还原末端与支链分子的分支点（α-1,6糖苷键）主要位于颗粒内部。
　　经酶解的三种薯类淀粉的粒径、直链淀粉含量、糊化温度、黏度、凝胶特性、淀粉糊的透明度以及结晶性质变化均较小，与原淀粉的理化性质相似，说明酶解淀粉的结构接近原淀粉的结构。
　　经α-淀粉酶单独或与其他酶复合作用时，三种薯类淀粉的颗粒均发生了不同程度的破裂，且破裂的马铃薯和木薯淀粉颗粒出现了空腔结构，而红薯淀粉颗粒则未发现空腔结构，但经其他酶处理的淀粉颗粒几乎不会破裂。经α-淀粉酶单独或与其他酶复合作用后的三种薯类淀粉颗粒表面均出现划痕，且红薯和木薯颗粒酶解后表面出现了随机分布的孔洞，而马铃薯淀粉酶解颗粒表面未出现孔洞。由此得知，马铃薯和木薯淀粉颗粒的致密程度不均匀，颗粒中心疏松，外围致密，而红薯淀粉颗粒中心和外围的致密性差异小。同时，红薯和木薯淀粉颗粒表面致密程度不均匀，而马铃薯淀粉颗粒表面致密性差异小。
　　另外，破裂的马铃薯和红薯淀粉颗粒内部有同心环交替的壳层结构出现，马铃薯淀粉壳层的厚度约为300～400 nm，红薯淀粉壳层的为100～280 nm，而破裂的木薯淀粉颗粒内部壳层结构不明显。经α-淀粉酶单独或与其他酶复合作用后的三种淀粉颗粒表面均出现了规则排列的小体结构，其中马铃薯淀粉颗粒表面的小体排列紧凑，尺寸为30～65 nm，而红薯和木薯淀粉颗粒表面小体的排列较疏松，尺寸分别为30～60 nm和32～73 nm。马铃薯、红薯和木薯淀粉颗粒的平均粒径分别为28.8μm、13.5μm和12.9μm，通过对比分析三种淀粉的粒径，壳层厚度和小体尺寸，推测壳层的厚度与淀粉颗粒大小有关，而小体尺寸与淀粉颗粒大小没有明显的相关性。
　　综上所述，α-淀粉酶单独作用或与其他酶复合酶解薯类淀粉时，淀粉颗粒出现了壳层和表面小体结构，但β-淀粉酶或普鲁兰酶单独作用时，薯类淀粉颗粒未出现壳层和表面小体，因此，α-淀粉酶最适合用于淀粉颗粒的壳层与小体结构的研究。

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1 引言

1.1 淀粉酶概述

1.1.1 单一酶作用

1.1.2 多酶协同作用

1.1.3 影响酶解的因素

1.2 淀粉概述

1.2.1 淀粉分类

1.2.2 淀粉性质

1.2.3 淀粉颗粒结构

1.2.4 淀粉颗粒结构的研究进展

1.3 本课题的主要目的、意义和研究内容

1.3.1 研究目的和意义

1.3.2 研究内容

2 实验材料与方法

2.1 材料与仪器

2.1.1 原料与试剂

2.1.2主要仪器与设备

2.2 实验方法

2.2.1 酶解淀粉颗粒样品制备

2.2.2 淀粉的性质分析

2.2.3 淀粉颗粒结构观察

2.2.4 统计分析

3 结果与讨论

3.1 三种薯类淀粉的酶解结果

3.1.1α-淀粉酶酶解结果

3.1.2β-淀粉酶酶解结果

3.1.3 普鲁兰酶酶解结果

3.1.4α-淀粉酶与β-淀粉酶复合酶解结果

3.1.5α-淀粉酶与普鲁兰酶复合酶解结果

3.1.6β-淀粉酶与普鲁兰酶复合酶解结果

3.2 淀粉性质测定结果

3.2.1 粒径分析

3.2.2 直链淀粉含量测定结果

3.2.3 热力学性质测定结果

3.2.4 黏度特性测定结果

3.2.5 凝胶特性测定结果

3.2.6 透明度测定结果

3.2.7 结晶性质测定结果

3.3 淀粉颗粒结构观察结果

3.3.1 偏光显微镜观察结果

3.3.2 扫描电镜观察结果

4 结论

5 论文创新点

致谢

参考文献

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