食品与生物工程学院食品营养与安全团队发表论文:新食品原料速乐可-β葡聚糖(Salecan)对小麦淀粉糊化和老化特性的影响

作者:陈祥贵教授团队来源:食品与生物工程学院发布时间:2023-09-18浏览次数:455

近日,我校食品与生物工程学院“食品营养与安全”团队陈祥贵教授课题组在国际食品领域期刊LWT -Food Science and TechnologyQ1IF: 6.0)发表题为“Effects of Salecan on the gelatinization and retrogradation behaviors of wheat starch”的研究论文。食品与生物工程学院硕士研究生刘庆中和副教授陈鹏飞博士为论文的共同第一作者,美国马里兰大学王芹教授和食品与生物工程学院陈祥贵教授为共同通讯作者。

随着人民生活水平的提高及科学技术的发展,主食工业化已成为我国食品工业的发展趋势和重大课题,米饭、馒头、面条等淀粉为主的食物是我国人民的传统主食,而淀粉老化和发霉是制约这些主食工业化生产的两大难题。随着冷链物流的发展,食品的低温贮藏运输在很大程度抑制的霉菌的生长从而保障食品安全,有效延长了货架期,但同时也常常加剧淀粉质食品的老化。老化是不可逆的过程,不仅会使食品口感变差,而且消化吸收率也随之降低,每年全球因淀粉老化问题导致大量的食物浪费。如何抑制淀粉老化成为食品工业长期以来面临的共性关键技术问题。

相对于化学改性和酶处理,添加食品级亲水多糖的物理改性法是一种经济、安全、有效延缓淀粉老化的方法。速乐可葡聚糖(Salecan)是从土壤杆菌ZX09分泌的胞外多糖中分离纯化出的一种全新结构的水溶性线性β-葡聚糖,目前已通过FDA-GRAS认证、国家卫健委新食品原料的审批,由四川合泰新光生物科技有限公司生产和销售,拥有优良的流变、增稠及凝胶特性,有望用作淀粉质食品的抗老化剂,然而其对淀粉糊化和老化特性的影响规律未见报道。

本文的主要研究结果与亮点如下:

1、通过对葡聚糖-淀粉复合体系的糊化、流变及质构特性的研究,表明了Salecan可有效延缓小麦淀粉的短期老化和长期老化。

2、借助差示扫描量热(DSC)分析、傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析、X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)和低场核磁共振(LF-NMR)分析揭示了速乐可葡聚糖抗淀粉老化的主要机制在于:

1Salecan与直链淀粉和/或支链淀粉之间的氢键作用促进了复合凝胶形成,并改善其结构稳定性。

2Salecan通过激烈的水分子竞争,减少了淀粉的重排和结晶。

3、速乐可葡聚糖的添加有效延缓了小麦馒头在冷藏期间的老化,提升了馒头的品质。

本研究系统地评价了新食品原料速乐可葡聚糖对淀粉糊化和老化特性的影响,并以我国传统主食小麦馒头为代表,研究了其实际应用价值,为淀粉质食品的品质和功能提升提供新的技术与策略。

Graphical abstract

Fig. 1.The pasting properties of WS and WS-Salecan suspensions. (─, Control; ─, 5 g/kg Salecan; ─, 10 g/kg Salecan; ─, 15 g/kg Salecan; ─, 20 g/kg Salecan).

Fig. 3. Frequency dependence of storage modulus (G′, solid legend) and loss modulus (G″, hollow legend) (a), and the dumping factor (tan δ) (b), of the gelatinized samples with different Salecan concentrations. (■, Control; ●, 5 g/kg Salecan; ▲, 10 g/kg Salecan; ▼, 15 g/kg Salecan; ◆, 20 g/kg Salecan).

Fig. 5. Relationship of hardness of retrograded starch gels containing different Salecan concentrations (stored at 4oC) with storage duration(a). X-ray diffraction analysis of freeze-dried WS and WS-Salecan gels (5 g/kg Salecan) (b). (■, Control;●,5 g/kg Salecan;▲,10g/kg Salecan;▼, 15g/kg Salecan; ◆, 20 g/kg Salecan; ─, untreated WS; ─, WS gel-0 d; ─, WS gel-7 d; ─, WS-Salecan gel-0 d; ─, WS-Salecan gel-7 d).

Fig. 6.Microstructure of freeze-dried WS and WS-Salecan gels (5 g/kg Salecan). (A) WS gel-0 d, (B) WS-Salecan gel-0 d, (C) WS gel-7 d, and (D) WS-Salecan gel-7 d.

Fig. 7. Textural properties of steamed bread with various Salecan concentrations stored at 4oC. (■, Control; ●,2.5 g/kg Salecan;▲, 5 g/kg Salecan;▼, 7.5 g/kg Salecan;◆, 10g/kg Salecan; ◀,15 g/kg Salecan).

Fig. 8. Distributions of T2 relaxation times on steamed bread with different content of Salecanstored at 4oC (Take 15g/kg Salecan as an example). (■, Control-0 d; ▲, Control-7 d; ●,15 g/kg Salecan-0 d;▼, 15 g/kg Salecan-7 d)

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作者简介

陈祥贵,博士,PG赏金女王-赏金女王游戏规则与爆分技巧食品与生物工程学院教授,长期从事食品营养与安全的教学与科研工作,先后主持国家自然科学基金等国家项目4项、省部级项目15项及企业委托项目30余项,发表学术论文100余篇,其中SCI论文40余篇,获省级科技成果奖4项、教学成果奖2项。目前兼任四川省委省政府决策咨询委员会委员、四川省专家评议(审)委员会成员、四川省食品安全学会副理事长、四川省营养学会副理事长、四川省食品安全专家委员委员,四川省食品科学与工程类教学指导委员会副主任委员。先后获国务院政府特殊津贴专家、四川省有突出贡献的优秀专家、四川省教书育人名师、四川省劳动模范等荣誉。

陈鹏飞,博士,PG赏金女王-赏金女王游戏规则与爆分技巧食品与生物工程学院副教授,硕士生导师,现任生物工程系主任,主要研究方向为功能因子的稳态及靶向递送、食品功能营养评价等。先后主持及主研四川省自然科学基金青年基金,四川省重点研发项目等省级项目4项,企业委托项目4项;以第一作者/通讯作者在Food Science and Human WellnessLWT-Food Science and TechnologyIndustrial Crops and Products等期刊发表研究论文十余篇;授权国家发明专利1项。主持教育部产学合作协同育人项目1项,参与编写规划教材2