高RS4功能性稻米的制备、形成机理及对Ⅱ型糖尿病的预防作用

论文摘要

功能性稻米因其可作为主食的独特优势,可方便地干预营养缺乏或代谢性疾病,而具有诱人的前景;抗性淀粉因其在防治心血管疾病、糖尿病、肠胃道癌症等方面的积极效果,已被接受为一种新型的优质膳食纤维;我国早籼稻因食味性差导致过剩积压。提高早籼米的食味性或功能性,将其制备成为一种高抗性淀粉含量的主食,无论是对于应对当前全球性的粮食危机,还是“高脂低纤”膳食导致的全球性的公共健康问题,具有重要的意义。本研究利用低值早籼米为原料,采用冷冻法强化传质,对整粒稻米中的淀粉进行乙酰化改性,制备高RS4含量稻米并对其食味性进行了评价:采取了仪器分析手段探讨RS4的形成机理;通过毒理学试验进行了初步安全性评价,并在此基础上系统评价了高RS4功能性稻米对Ⅱ型糖尿病的预防作用。主要研究结果如下:1、稻米和Na2CO3溶液按照1g:3ml的比例,经冷冻6h后,在30℃,pH10,液料比2.0mL:10g时,反应5h,可制备出最高含量为73.19%的高RS4稻米。且单因素小试中所有样品RS4含量均＞53%,乙酰基含量0.59%-5.30%。经统计分析,RS4含量与乙酰基含量无显著相关性,提示实际生产中可选择更加环保、温和、经济的工艺条件。改性后稻米中慢速消化淀粉含量亦有所增加,经干热处理后,RS含量均有明显升高。2、采用FT-IR、SEM、XRD、DSC探讨RS4的形成机理。结果表明在冷冻强制渗透作用下,部分结晶区域为生长的冰晶所破坏,强化了醋酸酯化反应,颗粒稻米中的淀粉分子可发生低度取代,且该取代并不仅限于无定形区,结晶区也同时发生反应。α-淀粉酶水解因传质阻碍取代密度较低的颗粒内层,主要为无定形区中未取代的部分,而形成中空的颗粒结构。低取代度淀粉的晶型结构变化不大,仅当乙酰基含量高至3.25%后,部分微晶区（2θ18°）被少许破坏,结晶度下降,晶体熔解所需热量下降,糊化温度下降,糊化焓值亦表现为降低。SEM、XRD、DSC均提示低取代度乙酰化淀粉的抗酶解性,更多的是通过官能团对结晶区的封闭作用获得的。3、高RS4稻米的胶稠度、碱消度以及RVA、TPA测定等均表明,其食味性较原稻米有所改善,消减值降低约3/4,表明烹饪后高RS4稻米更耐老化。但因淀粉结构遭到破坏的原因,直链淀粉的含量的测定已不再适合作为食味性评价的关键指标;稻米颗粒完整性的变化,使得蒸煮特性亦不能有效评价高RS4稻米蒸煮品质,因此,评价改性后稻米的食味性应建立新的评价指标。4、急性毒性实验证实高RS4含量稻米属无毒级,30d喂养实验说明高RS4含量稻米长期食用对动物的生长发育、造血功能和肝肾功能均无损害作用。估计最大无作用剂量大于50g/kg,属安全性食品。高RS4含量稻米可能具有氨基酸节约效应,使大鼠体重增加;在实验剂量下,可降低TC（总胆固醇）、TG（甘油三酯）和BUN（尿素氮）的水平,具有减轻肾脏泌氮负担,保护肾脏及调节和改善脂类代谢的功能。5、添加高RS4含量稻米的饲料干预Ⅱ型糖尿病模型大鼠表明,RS4可降低餐后血糖,减少肝糖原分解,减少肝糖输出,提高胰岛素敏感性,能够改善Ⅱ型糖尿病大鼠脂代谢及糖代谢紊乱。组织病理学观察表明RS4对高糖高脂饲料诱发的脂肪肝的积极预防作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1 功能性稻米
• 1.1 功能性稻米种类
• 1.1.1 巨胚营养米
• 1.1.2 蒸谷米
• 1.1.3 发芽糙米
• 1.1.4 留胚米
• 1.1.5 营养富集（强化）米
• 1.2 功能性稻米开发
• 2 第4类抗性淀粉
• 2.1 RS4制备技术
• 2.2 抗性淀粉的测定
• 3 RS和糖尿病
• 3.1 糖尿病与胰岛素抵抗
• 3.2 抗性淀粉预防Ⅱ型糖尿病机理研究进展
• 3.2.1 降低餐后血糖、增强胰岛素敏感性
• 3.2.2 对餐后血糖转运的影响
• 3.2.3 对血脂代谢的影响
• 3.2.4 RS发酵产生SCFA的影响
• 3.3 RS4预防糖尿病研究进展
• 4 研究目的和意义
• 5 主要研究内容与创新点
• 5.1 主要研究内容
• 5.2 创新点
• 第二章 高RS4含量稻米的制备及与取代度的相关性
• 1 引言
• 2 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 材料与试剂
• 2.1.2 主要仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 乙酰化稻米的制备
• 2.2.2 乙酰基含量的测定
• 2.2.3 抗性淀粉含量的测定
• 2.2.4 快速消化淀粉（RDS）及慢速消化淀粉（SDS）含量的测定
• 2.2.5 热处理对抗性淀粉含量及乙酰基含量的影响
• 3 结果与分析
• 3.1 最佳制备工艺
• 3.2 RDS及SDS的含量
• 3.3 乙酰基含量与RS、RDS、SDS含量的相关性
• 3.4 热处理对RS4及乙酰基含量的影响
• 4 讨论
• 第三章 抗性淀粉形成机理的初步研究
• 1 引言
• 2 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 材料与试剂
• 2.1.2 主要仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 抗性淀粉的纯化
• 2.2.2 傅立叶红外光谱（FT-IR）分析
• 2.2.3 扫描电镜（SEM）分析
• 2.2.4 X-射线衍射（XRD）分析
• 2.2.5 差示扫描量热（DSC）分析
• 3 结果与分析
• 3.1 FT-IR分析
• 3.2 SEM分析
• 3.3 XRD分析
• 3.4 DSC分析
• 4 讨论
• 第四章 高RS4含量稻米食味性评价
• 1 引言
• 2 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 材料与试剂
• 2.1.2 主要仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 胶稠度的测定
• 2.2.2 碱消度的测定
• 2.2.3 直链淀粉含量的测定
• 2.2.4 米粒延伸率的测定
• 2.2.5 蒸煮特性测定
• 2.2.5.1 稻米吸水率的测定
• 2.2.5.2 膨胀体积的测定
• 2.2.5.3 米汤pH值测定
• 2.2.5.4 米汤干物质含量测定
• 2.2.5.5 米汤碘蓝值测定
• 2.2.6 RVA测定
• 2.2.7 米饭质构特性测定
• 3 结果与分析
• 3.1 胶稠度
• 3.2 碱消度
• 3.3 直链淀粉含量
• 3.4 米粒延伸率
• 3.5 蒸煮特性
• 3.5.1 稻米吸水率
• 3.5.2 膨胀体积
• 3.5.3 米汤pH值
• 3.5.4 米汤干物质含量
• 3.5.5 米汤碘蓝值
• 3.6 RVA测定
• 3.7 质构特性测定
• 4 讨论
• 第五章 高RS4含量稻米的安全性毒理学评价
• 1 引言
• 2 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 材料与试剂
• 2.1.2 主要仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 动物
• 2.2.2 饲料
• 2.2.3 小鼠急性毒性实验
• 2.2.4 大鼠30d喂养实验
• 2.2.4.1 一般临床症状
• 2.2.4.2 体重和食物利用率
• 2.2.4.3 血液学常规检查
• 2.2.4.4 血液生化检查
• 2.2.4.5 组织病理学检查
• 2.2.5 数据统计
• 3 结果与分析
• 3.1 小鼠急性毒性实验
• 3.2 大鼠30d喂养实验
• 3.2.1 动物一般情况
• 3.2.2 体重、进食量及食物利用率
• 3.2.3 血液学常规检查
• 3.2.4 血液生化检查
• 3.2.5 组织病理学检查
• 3.3.5.1 脏器称重及脏体比（脏器系数）
• 3.2.5.2 病理切片观察
• 第六章 高RS4稻米对Ⅱ型糖尿病的预防作用研究
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 材料与试剂
• 2.1.2 主要仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 动物分组及饲养
• 2.2.2 大鼠Ⅱ型糖尿病模型的建立
• 2.2.3 血糖测定
• 2.2.4 胰岛素测定
• 2.2.5 胰岛素敏感指数
• 2.2.6 糖耐量实验（OGTT）
• 2.2.7 血脂测定
• 2.2.8 组织病理切片观察
• 3 结果与分析
• 3.1 胰岛素抵抗
• 3.2 大鼠体重变化
• 3.3 糖耐量实验
• 3.4 血脂测定
• 3.5 组织病理学观察
• 3.5.1 脏器系数
• 3.5.2 组织病理切片观察
• 3.5.2.1 胰腺组织病理切片
• 3.5.2.2 肝脏组织病理切片
• 3.5.2.3 肾脏组织病理切片
• 4 讨论
• 第七章 结论与展望
• 1 结论
• 2 展望
• 参考文献
• 致谢