开题报告书1号

硕士学位论文开题报告书姓名朱哲学号201401028指导教师刘良忠所在学院食品科学与工程学院（盖章）学科专业食品营养与安全研究方向水产品深加工与贮藏工程论文题目微波-酶法制备RS3抗性淀粉以及其在水产品中的应用报告日期：2015年11月21日填表说明1.研究生须认真填写本表相关内容。2.凡所列栏目内容填写不够的，可以另加附页。3.本表须保持原格式不变，纸张限用A4，装订要整齐。页面设置（页边距为上、下：2.5cm,左为2.6cm,右为2.1cm；字体为宋体小四，行间距为1.25。）4.本开题报告一式四份，导师、研究生处、所属学院、学生本人各一份。-1-学号201401028姓名名朱哲性别男年龄龄25专业名称食品营养与安全导师姓名刘良忠所在院系食品科学与工程学院开题时间2015-11选题来源□国家计委、科委项目□国家经贸委项目□国家自然科学基金项目□国务院其他部门项目□主管部门（部委级）项目□省、市、自治区项目□学校级项目□国际合作项目□自选项目■其它项目项目名称：项目编号：论文类型□基础研究□应用研究■开发研究□其它一、立论依据（包括：选题背景，课题研究的目的和意义）1.1选题背景1.1.1抗性淀粉和定义和分类目前，欧洲抗性淀粉研究协调行动委员会(EURESTA)给抗性淀粉(ResistantStarch，简称RS)的定义是：“在健康的人类小肠中不能被消化，但能在大肠中发酵或部分发酵的淀粉和淀粉降解产物。抗性淀粉另一个定义为：“在体外实验中，不能被淀粉酶类水解的淀粉”。根据淀粉的来源和人体试验结果，我们将抗性淀粉分为4个类型[1]：（1）RS1物理包埋淀粉（PhysicallyTrappedStarch）这种抗性淀粉的产生是由于细胞壁或者蛋白质成分阻碍了淀粉酶接近淀粉质，使淀粉质被包埋于食物的基质中，因而产生酶抗性。此类抗性淀粉容易受到饮食时的咀嚼作用和加工粉碎及碾磨作用影响而转变成可消化淀粉。（2）RS2抗性淀粉颗粒（ResistantStarchGranules）RS2是指未经糊化的生淀粉颗粒及未成熟的淀粉颗粒，此类淀粉存在特殊的构象和结晶结构，对α-淀粉酶具有高度的抗消化性。常存在于绿香蕉、生马铃薯、生豌豆中。（3）RS3老化淀粉（RetrogradedStarch）糊化淀粉在冷却或储藏过程中部分重结晶，致使酶难以靠近葡萄糖苷键，淀粉酶的活性基团与淀粉分子难以结合，从而产生抗酶解性。差示扫描量热仪(DSC)显示，RS3抗性淀粉在120～160℃附近出现了吸收峰。直链淀粉老化后很难被酶作用，而支链淀粉抗酶解性相对要小一些，且加热可以逆转。由于RS3是通过加工形成的，因此是最为重要的一类抗性淀粉，它常存在于面食、冷米饭及一些油炸食品中。（4）RS4化学改性淀粉（ChemicallyModifiedStarch）这类抗性淀粉是通过基因改造或者化学改性制得的，它由于淀粉分子结构变化从而产生了抗酶解性，如接枝共聚淀粉、交联淀粉等。RS1和RS2在加热过程中经糊化其抗性消失，所以其应用意义不大，而RS3即回生淀粉，是抗性淀粉中最重要的一类，其对热十分稳定，RS4为化学改性淀粉，-2-一般很少有入单独研究这类抗性淀粉。1.1.2抗性淀粉的形成机理抗性淀粉RS3主要是由回生的短直链淀粉相互之间通过氢键结合力形成的[2]。作为线型高分子化合物，直链淀粉回生(结晶)趋势很强，在水溶液中直链淀粉分子快速凝聚并超过胶体尺寸，从而导致沉淀或形成凝胶。回生速度依赖于分子尺寸、浓度、温度、pH值和其他化学物质的存在等。支链淀粉的空间位阻大，从而影响淀粉分子的运动，不利于分子的相互接近形成结晶。由于形成结晶区，分子排列紧密，淀粉酶无法靠近结晶区内的α-l，4葡萄糖苷键，从而赋予了直链淀粉结晶抗淀粉酶解的能力[3]。1.1.3影响抗性淀粉RS3形成的因素（1）影响抗性淀粉形成的内因主要包括原料的组成、直链淀粉与支链淀粉的比率、淀粉颗粒的大小、淀粉分子的聚合度或链长等。①原料的组成。食品中的水其实充当着增塑剂的角色，它可以降低食品的玻璃态转变温度(Tg)，因而可以改变食品相态转移的动力学和淀粉回生的进程。大量的研究发现内源脂类影响RS3的形成，质量较小的物质(如醇类、脂类)能与自身质量6倍的直链淀粉结合形成复合物。直链淀粉与油脂结合后就不再参与直链双螺旋的形成，因而降低RS3的含量。Escarpa等[4]人作了细致的研究，发现当淀粉回生时会在直链淀粉分子之间形成氢键。外加蛋白质也能与直链淀粉分子形成氢键而使淀粉分子被束缚，从而抑制了直链淀粉的回生，降低了食物中的抗性淀粉含量。②直链淀粉与支链淀粉的比率。食物中直链淀粉与支链淀粉的比率大小对抗性淀粉的形成有显著的影响，一般说来，比值大，抗性淀粉含量越高，这是因为直链淀粉比支链淀粉更易回生[5].③聚合度、链长和淀粉颗粒大小。淀粉颗粒大小、聚合度和链长对抗性淀粉的形成也有影响。不同来源的淀粉粒其大小亦有差异，其中马铃薯淀粉粒平均直径较大，约100μm，而豌豆、小麦和玉米淀粉粒度相对较小，平均直径约20-30μm，所以，前者与后者的比表面积相差约20倍淀粉分子的假设淀粉酶的作用发生在淀粉粒的表面，这必然会导致在同样条件下马铃薯淀粉水解速率低于其它淀粉。淀粉分子的链长也会影响抗性淀粉的形成。平均聚合度DP，在40-610的淀粉，分子平均聚合度越小，抗性淀粉含量越低。平均聚合度还与抗性淀粉的聚合度(19—26)和淀粉粒的结构有关.聚合度(DP)为100左右的直链淀粉最易形成结晶[6]。（2）影响抗挫淀粉RS3形成的外因影响抗性淀粉形成的外因主要包括处理方式、处理工艺、食品形态以及非常规食品添加物[7]。①处理工艺对抗性淀粉形成的影响。赵凯、张守文等[8]详细的研究了以普通玉米淀粉为原料，通过压热处理制备抗性淀粉他们研究了抗性淀粉的压热温度、-3-时间、pH、水分含量、冷冻冷藏时间及干燥温度对抗性淀粉得率的影响。冷冻处理可以提高抗性淀粉的得率，低温干燥有剩于抗性淀粉的形成。水分过高或过低都不利于抗性淀粉的形成，当水分含量较低时，淀粉糊粘度相对较大，不利于直链淀粉分子的定向排列，形成结晶。而水分含量较高时，由于淀粉浓度太低，直链淀粉分子群互接近的概率减少，也不利于抗性淀粉的形成。抗性淀粉的形成是由于淀粉糊化回生形成的，淀粉回生最体的形成和压热温度、时间、冷冻冷藏时间及干燥温度都有一定的关系，都会影响抗性淀粉的含量。②添加物对抗性淀粉形成的影响。罗志刚等对糖、脂、盐等添加物对抗性淀粉形成的影响作了较为深入的研究。在湿热处理过程中，淀粉水分保持30％的低水分不变，糖(葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖)在整个体系中充当增塑剂的作用，因此混和体系的自由体积增大，为淀粉分子的某些链段或整个分子运动提供了自由空闻，淀粉分子间的迁移和相互作用交联加剧，对形成抗性淀粉有利。但当糖的浓度超过一定的界限后，糖的粘度又反而阻止了淀粉分予的运动，对形成抗性淀粉产生了不良影响，即降低了抗性淀粉的含量[9]。脂与淀粉之间的亲和力大于淀粉之间的亲和力，在湿热处理过程中，易与链淀粉形成复会物，降低了链淀粉之间的结合，不利于湿热处理抗性淀粉的形成。而形成的复合物在抗性淀粉测定时又能被酶消化，故抗性淀粉含量降低[10]。由于盐在溶液中会发生电离，水分子失去了形成四面体结构的能力，水分子与淀粉分子结合力因而下降，由予淀粉分子之间比较容易将水分子“挤出”而相互结合。适当的盐能够促进抗性淀粉的形成，随添加量的增加，盐的作用又对淀粉之间氢键的形成产生不利的影响，盐有一个最适添加量[11]。③其它因素对抗性淀粉形成的影响。影响抗性淀粉形成的因素还很多，比如一些化学试剂的加入会导致淀粉结构的改变，某些化学改性如交联会使得淀粉分子相互靠近，适当的交联度会促进抗性淀粉RS3的形成。当糊化反应完成后凝胶的水分含量也会影响淀粉的重结晶，凝胶水分的高低在淀粉的回生过程中是一个非常重要的因素。1.1.4抗性淀粉的生理功能及在食品中的应用（1）抗性淀粉的生理功能抗性淀粉在人体小肠内不会被消化吸收，而是直接进入大肠，在大肠内发酵产生一些短链的饱和脂肪酸和其它物质[12-13]，这些物质对人体有益生作用，通常被认为是膳食纤维，但仍然与膳食纤维有所不同。抗性淀粉的生理功能包括以下几个方面：①抑制餐后血糖升高[14]。饮食中含抗性淀粉量高能减少胰岛素反应，尤其是对非胰岛素依赖型的病人，通过摄食高抗性淀粉含量的食物，能有效地抑制餐后血糖升高，从而控制糖尿病病情。但抗性淀粉的这一益生功能仍有待进一步研究②降低血清中胆固醇和甘油三酸酯[15-16]。1993年，DeDeckere等人进行抗性-4-淀粉动物试验时发现，高抗性淀粉含量饮食能有效降低血清中总胆固醇值(TC)和三羧酸甘油酯(TAG)。分析其原因，抗性淀粉降低血清中总胆固醇值是因为它能有效减少胆固醇的吸收与合成，并增大胆固醇和胆酸的排出。抗性淀粉能降低三羧酸甘油酯则与脂质的吸收及脂肪酸的合成减少有关。1996年，Ranhotra等人经研究发现，抗性淀粉还能有效降低血和肝脏中的脂质含量。③预防肠道疾病[17]。抗性淀粉对许多肠道疾病有防治功效。由于抗性淀粉能增大老鼠粪便体积，对预防便秘、肛门-直肠机能失调和肠憩室病都有重要的作用。此外，抗性淀粉经肠内菌发酵，产生的短链脂肪酸中含有丁酸，它与直肠癌的防治相关密切，而抗性淀粉是体内发酵产生丁酸的重要来源。表1-2列出了不同食品中的短链脂肪酸含量。④控制体重[18]。抗性淀粉能有效控制人体体重，其原因有两个方面，一是抗性淀粉本身几乎不含热量，进食高抗性淀粉含量的食品能减少对热量的摄取；二是抗性淀粉对某种增加脂肪排泄的机制有积极作用，从而影响人体能量平衡，控制体重。⑤促进维生素和矿物质吸收[19]。研究发现，膳食纤维含量高的饮食由于其植酸含量相较高，对食品中矿物质和维生素的吸收会产生阻碍作用，而抗性淀粉却不具此功能。1993年，Schulz通过试验发现，饮食中天然的RS2抗性淀粉经肠内菌发酵能使pH值降低，从而促使钙、镁通过人体上皮细胞被吸收，而RS3不具备此种功能。（2）抗性淀粉在食品中的应用抗性淀粉特殊的理化性质及类似于膳食纤维的生理功能，使其在食品工业中的应用越来越广泛，具体包括以下几个方面：①食品增稠剂抗性淀粉良好的黏度稳定性、高流变学特性和较低的持水性，可作为增稠稳定剂添加到饮料、乳制品及汤料等食品中。抗性淀粉不溶于冷水，用在不透明的黏稠性饮料中能增加饮料的不透明度和悬浮度，而且不会产生沙砾感，不会掩盖饮料原有风味，还能使饮料具备抗性淀粉的生理功能。②膳食纤维营养强化剂[20]抗性淀粉适宜添加到水分含量适中的谷类食品中，生产保健型高纤维食品。添加抗性淀粉的高纤维含量面包不仅在膳食成分上得到了强化，且在颜色、体积、气孔结构及均匀性等感官品质上也比添加其它传统膳食纤维的面包好。其次，饼干由于糖油含量高，水分含量少，对面粉筋力要求较低，方便较大比例添加抗性淀粉，故而可以制作出具备抗性淀粉生理功能的保健型饼干。糕点的制作过程含有大量水分，添加抗性淀粉，由于其具有一定的持水力，能吸附部分水分，从而有利于产品的凝固和保鲜，同时使糕点具备了良好的保健功能。③提高膨化系数。抗性淀粉能显著提高小吃食品和挤压谷物食品的膨化系数。研究发现，在使用含TDF40%的抗性淀粉、抗性淀粉与燕麦纤维重量比为50/50-5-及7/25的配比来制作谷物食品，经挤压膨化后，含抗性淀粉比例最大的谷物食品膨化体积最大，而且抗性淀粉比例越高，其膨化系数越好。抗性淀粉还可以有效地改善挤压食品的膨化状况，降低其它纤维对膨化食品的负面影响。在膨化食品中添加一定的抗性淀粉，在改善食品风味的同时还能增加其保健功能[21]。④益生元。抗性淀粉可用在一些乳制品、酸奶及谷物饮料中作为益生元。将抗性淀粉添加到酸奶等发酵食品中，可以为乳酸杆菌、双歧杆菌等益生菌提供良好的基质，而且能防止菌体死亡[22]。研究显示，添加抗性淀粉可以明显提高酸奶中乳酸杆菌的数量，饮用后其通过上部胃肠道的存活率也显著提高。不同的RS产品可以有选择性地促进益生菌的生