淀粉质能量胶原料的选择及其产品开发

论文摘要

淀粉质能量胶是一种新兴的运动营养食品,它的发展潜力巨大,消费市场广阔,但目前国内研究生产较少,基本处于空白阶段,而国外市场上的产品配方各异,价格较高。本论文按照运动营养类食品的特殊要求——易携带、易吞服、易消化、可快速供能等特点,将马铃薯淀粉酶解为麦芽糊精,研究了作为能量胶供能物质的马铃薯麦芽糊精所应具备的各项性质,并根据能量胶的特点对其进行了性质、结构分析,确定了能量胶的最适原料和配方,制备出性能良好的淀粉质能量胶,同时进一步通过动物实验评价其生理功能,并计算了产品能量释放量。首先,以玉米淀粉、马铃薯淀粉、蜡质玉米淀粉为原料,通过淀粉酶解反应制备了一系列不同DE值的麦芽糊精,根据能量胶的特点,以消化性能为指标对淀粉及其麦芽糊精进行了考察,同时针对能量胶产品具有一定货架期的特性,重点分析比较了麦芽糊精的沉降体积、组分悬浮能力、溶液粘度和透明度等表征贮藏稳定性的指标,通过综合考虑不同DE值的麦芽糊精性质,初步确定了以DE值大于10的马铃薯麦芽糊精作为制备淀粉质能量胶的主要原料。其次,采用耐高温α-淀粉酶作用于马铃薯淀粉浆,在较短时间里得到不同DE值的麦芽糊精,其最适工艺条件为:淀粉质量分数25%,pH值6.0,温度95℃,反应时间25min,改变酶添加量以获得不同降解程度的麦芽糊精。本论文利用粘度快速分析仪（RVA）、扫描电子显微镜（SEM）、高效液相色谱仪（HPLC）、凝胶过滤色谱仪（GPC）和差示扫描量热仪（DSC）等对不同DE值的马铃薯麦芽糊精进行了性质、结构的研究。结果表明:溶液粘度随着DE值的增加而呈下降趋势,但随着浓度的增加而增大;表面颗粒结构、糖分组成、分子量大小和分子量分布的不同是造成麦芽糊精性质差异的主要原因,分子量越大,大分子物质含量越高,分子量分布越不均匀,分子间越易缔合老化,样品的稳定性越差;分子量越小,小分子含量越高,分子量分布越均匀,样品性质越稳定。此外,经过渗透压仪的测定,最终比较分析得出制备淀粉质能量胶的主要原料是DE值为15.82的马铃薯麦芽糊精,为了确定其固形物含量,本文采用流变仪和感官评定相结合的方法,得出能量胶主要原料的最佳固形物质量分数为55%。参照各种运动能量食品的设计方案和运动营养学的要求,最终确定了能量胶的最佳配方:产品总质量45g,含复杂碳水化合物25g,钠40.5mg,钾13.5mg,镁4.5mg。同时为进一步提高这一产品的口感、流动性及稳定性,对其进行了不同均质压力下粘度稳定性的研究,结果发现在压力40MPa下均质的产品可以在5个月内粘度基本保持不变,稳定性好,且颗粒分布均一,主要集中在1-10μm之间,其中尤以4-5μm居多,这与人体舒适口感度所需的粒径大小一致,因此产品具有良好的适口感。同时建立了碳水化合物体外消化实验模型,采用还原糖释放率和还原糖含量两个指标来考察能量胶的消化速度即能量释放速度。实验结果表明,本产品提供能量迅速,可在40min内提供运动所需的能量。与原淀粉和可溶性淀粉比较结果表明,本产品在消化速度上远远高于淀粉,这说明本产品的能量释放速度较好,达到了预期的效果,同时钠、钾、镁电解质的添加不会影响能量胶流变学性质及供能速度。最后,通过动物实验对淀粉质能量胶的生理功效进行了分析,并计算了产品能量释放量。结果表明:淀粉质能量胶可以有效地抑制运动小鼠血糖的下降及加速运动后小鼠血糖的恢复,缓解了运动性疲劳的出现及加速疲劳恢复;长期灌食淀粉质能量胶,不会对小鼠的生长造成不良影响,且能明显延长小鼠负重游泳时间,具有显著的抗疲劳作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 运动营养食品的概述
• 1.1.1 运动营养食品简介
• 1.1.2 国内外运动营养食品的发展历程
• 1.1.3 运动营养食品分类
• 1.2 淀粉质能量胶概述
• 1.2.1 淀粉质能量胶定义
• 1.2.2 淀粉质能量胶研究的国内外现状
• 1.2.3 淀粉质能量胶研制的理论基础
• 1.2.4 淀粉质能量胶的配方设计
• 1.3 立题意义
• 1.4 本课题的研究内容
• 第二章 麦芽糊精消化性能的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料与设备
• 2.2.1 主要原料与试剂
• 2.2.2 仪器设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 基本成分的测定
• 2.3.2 淀粉蓝值的测定
• 2.3.3 直链淀粉含量的测定
• 2.3.4 胰酶的酶活测定
• 2.3.5 消化性能的测定
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 淀粉基本性质
• 2.4.2 淀粉的蓝值
• 2.4.3 直链淀粉含量
• 2.4.4 胰酶的酶活力
• 2.4.5 消化速率体外测定方法的确定
• 2.4.6 淀粉体外消化速率的测定
• 2.4.7 麦芽糊精体外消化速率的测定
• 2.4.8 麦芽糊精消化稳定性的测定
• 2.5 本章结论
• 第三章 麦芽糊精溶液贮藏稳定性的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料与设备
• 3.2.1 主要原料与试剂
• 3.2.2 仪器设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 麦芽糊精溶液的制备
• 3.3.2 麦芽糊精溶液沉降体积的测定
• 3.3.3 麦芽糊精溶液组分悬浮能力的测定
• 3.3.4 麦芽糊精溶液粘度的测定
• 3.3.5 麦芽糊精溶液透明度及透明稳定性的测定
• 3.3.6 统计处理
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 麦芽糊精溶液沉降体积的测定
• 3.4.2 麦芽糊精溶液悬浮能力的测定
• 3.4.3 麦芽糊精溶液粘度的测定
• 3.4.4 麦芽糊精溶液透明度的测定
• 3.4.5 麦芽糊精溶液透明稳定性的测定
• 3.4.6 麦芽糊精胶体溶液稳定性
• 3.5 本章结论
• 第四章 马铃薯麦芽糊精的性质和结构分析
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料与设备
• 4.2.1 主要原料与试剂
• 4.2.2 仪器设备
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 马铃薯麦芽糊精溶液的制备工艺
• 4.3.2 马铃薯麦芽糊精溶液的表观粘度测定
• 4.3.3 扫描电镜（SEM）观察表面颗粒结构
• 4.3.4 高效液相色谱（HPLC）分析
• 4.3.5 凝胶过滤色谱（GPC）分析
• 4.3.6 马铃薯麦芽糊精溶液老化程度的测定
• 4.3.7 渗透压测定
• 4.3.8 流变学性质的测定
• 4.3.9 感官评定
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 马铃薯麦芽糊精溶液制备工艺的参数确定
• 4.4.2 马铃薯麦芽糊精溶液的表观粘度
• 4.4.3 马铃薯麦芽糊精的颗粒结构
• 4.4.4 高效液相色谱分析糖分组成
• 4.4.5 高效液相色谱测定分子量
• 4.4.6 凝胶过滤色谱测定分子量分布
• 4.4.7 差示扫描量热仪（DSC）分析
• 4.4.8 渗透压
• 4.4.9 流变性质分析
• 4.4.10 感官鉴定结果
• 4.5 本章结论
• 第五章 淀粉质能量胶的制备及性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料与设备
• 5.2.1 主要原料与试剂
• 5.2.2 仪器设备
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 均质
• 5.3.2 表观粘度的测定
• 5.3.3 颗粒粒径分布测定
• 5.3.4 体外模拟消化测定产品能量释放速度
• 5.3.5 淀粉质能量胶产品生理性能的测定
• 5.3.6 淀粉质能量胶产品的能量释放量
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 淀粉质能量胶配方设计
• 5.4.2 均质对能量胶产品粘度稳定性的影响
• 5.4.3 添加电解质对产品品质的影响
• 5.4.4 淀粉质能量胶的能量释放速度
• 5.4.5 淀粉质能量胶的生理性能
• 5.4.6 产品能量释放量计算
• 5.5 本章结论
• 主要结论
• 问题与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者在攻读硕士学位期间发表论文及申请专利清单