摘要
山药作为一种药食两用的植物，在我国种植广泛，其块茎含有丰富的多糖，包括非淀粉多糖和淀粉多糖。现阶段都是利用热水提取法得到山药非淀粉多糖，并对其进行结构和功能的研究，而对酶解辅助提取的非淀粉多糖的结构、活性及应用报道很少。另外，淀粉类多糖的研究主要集中在结构、性质及改性等方面，而关于干燥预处理方法、冻融处理对淀粉类多糖影响的研究较少。本课题对非淀粉多糖的结构、活性、应用以及淀粉多糖的结构、物理化学、功能性质进行研究，以期为山药多糖及其相关产品的开发利用奠定理论基础。主要的研究内容及结论如下： 1.采用纤维素酶辅助提取山药多糖，并对其结构及抗氧化性活性进行了分析。对加酶量和提取时间进行了优化，结果表明当纤维素酶用量为8000U/g、提取时间为80min时，粗多糖的提取率最高，为10.5%(w/w)。提取的粗多糖经除蛋白后，进行DEAE-52纤维素柱纯化，依次用蒸馏水、0.1MNaCl、0.2MNaCl溶液洗脱，收集洗脱液，得到三种多糖组分，分别命名为CYP1、CYP2和CYP3。CYP1是中性多糖，其单糖组成为阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖；CYP2和CYP3为酸性多糖，与CYP1相比，它们的单糖组成中还含有半乳糖醛酸。三种多糖组分的外貌形态结构差别很大。CYP3的均一性比较好，且分子量较小(9256 Da)。因此，对CYP3进行甲基化和核磁共振分析，结果表明CYP3的主链由1,2,3-linked-D-Glcp和1,3,6-linked-D-Glcp组成，侧链由1,6-linked-D-Galp、1,3,6-linked-D-Manp、1,3-linked-D-Glcp、1,6-linked-D-Glcp、1,4-linked-D-Galp组成，且含有两个非还原性末端1-linked-L-Araf和1-linked-D-Glcp。生物活性评价显示CYP3具有较强的DPPH清除能力和中等的羟基自由基清除能力，这使得其具有在功能性食品中作为生物活性成分的应用潜能。 2.采用酶解辅助法提取山药多糖，对其结构和乳化性能进行了研究，并与传统热水法提取的山药多糖进行比较。将热水法、木瓜蛋白酶(4000、6000、8000、10000、12000 U/g)及纤维素酶(8000 U/g)辅助提取法得到的多糖分别标记为HW、PA4、PA6、PA8、PA10、PA12和CA。这七种多糖样品的单糖组成相同，但是含量存在差异。PA8、PA10、PA12和CA，这四个样品中的总蛋白含量较低，为12.3-16.1%，PA4(23.4%)，PA6(21.4%)和HW(23.7%)的总蛋白含量相近且较高。PA6样品的重均分子量最大(9.5×106g/mol)，其次是PA10样品(5.9×106g/mol)和HW样品(5.2×106g/mol)，其它样品的重均分子量在2.2×106-3.4×106g/mol之间。HW和CA样品的表观粘度较低。通过重力相分离、粒度分布和Zeta电位测量实验，发现PA4、PA6、PA8、PA10和PA12这五个样品具有较好的乳化性及乳化稳定性，尤其是PA12样品，乳化性及乳化稳定性最佳。本实验研究结果为多糖作为乳化剂在食品加工中的应用提供了重要的信息。 3.研究不同的干燥预处理方法对所提山药淀粉结构的影响。应用三种干燥方法(冷冻干燥法、烘干法和亚临界二甲醚脱水干燥法)对山药进行处理，并从冻干、烘干、亚临界二甲醚脱水的山药粉末以及新鲜未处理的山药中提取淀粉，分别标记为FDS、HADS、SDDS和FYS。FYS具有最高的直链淀粉含量(17.93%)；HADS的蛋白质含量最高(1.58%)，其次是SDDS(1.00%)。扫描电子显微镜结果显示四种淀粉样品在外表形态上没有太大差别，淀粉颗粒表面光滑，呈椭圆形、椭球形、多边形或不规则形。SDDS的体积平均粒径最大，HADS次之，FDS的体积平均粒径最小。红外结果显示FDS具有最低的1047/1022值，表明FD破坏了山药淀粉的短程结构。四个淀粉样品均呈现C型晶体结构，HADS的结晶度最高，FDS的结晶度最低。FDS的支链淀粉重均分子量最小，而FYS中直链淀粉的重均分子量最大。与HADS和SDDS相比，FYS和FDS样品的支链淀粉中短链所占比例较大，长链所占较小。三种预干燥方法对山药淀粉的结构特征的影响存在差异。 4.研究了三种预干燥方法(冷冻干燥法、烘干法和亚临界二甲醚脱水干燥法)对所提山药淀粉物理化学和功能性质的影响。从冻干、烘干、亚临界二甲醚脱水的山药粉以及新鲜未处理的山药中提取淀粉，分别标记为FDS、HADS、SDDS和FYS。在85℃和95℃的条件下，FYS的溶解度和膨润度均最高。四个淀粉样品的糊透明度都随着存放时间的延长成下降的趋势，且在第一天下降显著。随着冻融循环次数的增加，所有样品的析水率增大；相比而言，HADS样品的吸水率的最小，SDDS样品的析水率最大。DSC结果表明HADS表现出最高的To(76.36℃)、Tp(85.18℃)、Tc(89.67℃)和凝胶化焓(14.97 J/g)，说明其分子内的结晶程度较高，FDS样品的凝胶化焓最低(7.05 J/g)；RVA实验结果显示HADS样品呈现出最高的糊化温度为(85.2℃)、最终粘度(8133.5 cP)和回生值(3339.5 cP)，说明HAD对淀粉的糊化性质影响较大。 5.研究了冻融循环对山药淀粉结构及理化性质的影响。分别将未经冻融处理、冻融处理1次、3次、5次的山药淀粉，命名为NCYS、1FTS、3FTS和5FTS。扫描电镜结果显示：随着冻融循环的增加，淀粉表面开始出现缺口、变形甚至发生破裂。冻融处理后淀粉样品的表面积平均粒径和体积平均粒径的范围为16.90-17.58μm和27.27-30.72μm，均低于未经冻融处理的淀粉。从X-射线衍射和核磁共振分析结果可以看出四个淀粉样品均呈现C型晶体结构，但是结晶度随着冻融次数的增加呈现出先升高后降低的趋势。冻融处理使得山药淀粉的To和△Hgel有所升高。RVA分析结果显示1FTS和3FTS样品呈现出较高的糊化温度；经过冻融处理后，淀粉的峰值粘度、崩解值降低，但是糊化温度和回生值升高。支链淀粉链长分布结果显示NCYS中短链所占比例最大，长链所占比例最小，而5FTS的短链所占比例最小，长链所占比例最大。
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