凝胶组成和结构对淀粉糖化酶固定化效果的影响

不同淀粉对魔芋葡聚糖凝胶特性的影响及复合凝胶的制备目录1. 内容简述 (2)1.1 魔芋葡聚糖的基本性质与用途 (2)1.2 淀粉材料概述 (4)1.3 复合凝胶的研究背景与意义 (5)2. 实验材料与方法 (6)2.1 主要实验材料 (7)2.1.1 魔芋葡聚糖 (9)2.1.2 高淀粉含量材料 (10)2.1.3 其他辅助材料 (11)2.2 实验设备 (12)2.2.1 凝胶制备设备 (13)2.2.2 研究工具 (13)2.3 实验步骤 (15)2.3.1 魔芋葡聚糖与淀粉的预处理 (15)2.3.2 不同配比的凝胶制备过程 (16)2.3.3 凝胶特性的测试与分析 (17)3. 结果与讨论 (19)3.1 魔芋葡聚糖与不同淀粉的凝胶特性比较 (20)3.1.1 凝胶强度与稳定性的对比 (21)3.1.2 凝胶溶胀性与持水性的研究发现 (22)3.1.3 凝胶机械性能的探讨 (24)3.2 魔芋葡聚糖和淀粉的复合凝胶特性 (25)3.2.1 凝胶形态与结构的描述 (26)3.2.2 复合凝胶的物理化学性质分析 (27)3.2.3 复合凝胶在应用上的潜在优势 (28)3.3 机制与影响因素 (29)3.3.1 不同分子结构对凝胶化过程的影响 (30)3.3.2 各种复合条件下的相互作用机理 (31)3.3.3 温度、pH值等环境因素的探讨 (32)1. 内容简述本研究探讨了不同淀粉类型对魔芋葡聚糖凝胶特性（如凝胶强度、破乳性、微观结构等）的影响，并探究了魔芋葡聚糖与不同淀粉复合凝胶的制备方法及性质。

对比不同淀粉（如玉米淀粉、魔芋淀粉、红薯淀粉等）对魔芋葡聚糖凝胶特性的影响：通过观察凝胶的力学性质、微观形貌及口感等方面，阐明不同淀粉与魔芋葡聚糖之间的相互作用机制。

优化魔芋葡聚糖与不同淀粉复合凝胶的制备工艺：考察不同搅拌速度、温度、pH值等因素对复合凝胶结构和特性的影响，找到最佳凝胶形成条件。

淀粉结构和糊化关系
淀粉是一种多糖，由两种分子组成：α-葡萄糖和β-葡萄糖。

淀粉的基本结构可以分为两种形式：支链淀粉（amylopectin）和直链淀粉（amylose）。

支链淀粉：支链淀粉由许多α-葡萄糖分子构成，其中部分分
子通过α-1，6-糖苷键连接形成分支。

支链淀粉的分子结构分
散且较大，因此具有较低的溶解性。

直链淀粉：直链淀粉由许多连续的α-葡萄糖分子构成，其通
过α-1，4-糖苷键连接而成。

直链淀粉的分子结构较简单且较小，因此具有较高的溶解性。

糊化是指将淀粉加热时，其分子结构发生一系列的变化。

糊化可分为两个阶段：
1. 渗透：当淀粉加热时，水分渗入淀粉分子中，导致分子间的氢键断裂，使淀粉分子膨胀。

2. 胶化：当淀粉温度进一步升高时，分子内部的氢键也会断裂，使淀粉分子进一步扩展。

扩展的淀粉分子形成了一种粘稠的混合物，被称为糊化的淀粉。

糊化使淀粉分子从原有的凝胶态转变为胶体态，这种胶体具有黏性和粘性。

糊化的淀粉在食品加工中广泛应用，可以用作增稠剂、稳定剂和胶凝剂，使食品具有更好的口感和质感。

一名词解释1.水分活度：水分活度是指食品中水的蒸汽压与同温度下纯水饱和蒸汽压的比值。

2.组织化：处理植物组织蛋白使其具有类似于动物蛋白口感和质地的方法。

3.淀粉的糊化：生淀粉在水中加热至结晶束全部崩溃，淀粉分子形成单分子，并为水所包围而形成溶液状态，由于淀粉分子是链状或分支状，彼此牵连如果形成具有黏性的糊状溶液。

这种现象称为糊化。

4.同质多晶：所谓同质多晶是指化学组成相同的物质，可以有多种不同的结晶方式。

但融化后生成相同的液相。

5.发色团及助色团：在紫外和可见光区（200~800nm）具有吸收峰的基团称为发色团。

色素中有些基团的吸收波段在紫外区，本身并不产生颜色，但当与共轭体系或发色团连接时，可使整个分子的吸收波长向长波长方向迁移而产生颜色，这类基团为助色团。

6.食品化学:严格来讲，食品化学是把从化学角度研究食品所得到的知识系统化而形成的一门科学；是关于食品的组成、特性极其产生的化学变化的科学。

7. 塑性脂肪:外观表现为凝固状的所谓“脂肪”，如猪油、牛油、乳脂、起酥油、人造奶油，并非完全固体，而是由液相和含有微小三甘油酯的固相所构成的混合脂。

这样的脂肪称为塑性脂肪，其塑性（稠度、密度）取决于两相相对比例。

8.直链淀粉:是葡萄糖以α-1.4糖苷键连接的大分子物质，其分子结构可近似看作为完全均匀的链状结构；在直链淀粉中存在着有限的以α-1.6糖苷键连接的、含有数千个葡萄糖残基的分支。

9.支链淀粉:是带有侧链分支的多聚葡萄糖，主链间以α-1.4糖苷键连接，分支链由15～30个葡萄糖残基单位组成并与主链以α-1.6糖苷键连接。

10.蛋白质的变性作用：通常把蛋白质二级结构以上的高级结构在酸、碱、盐、热、有机溶剂等的作用下发生的变化，叫做蛋白质变11.斯特勒克(Strecker)降解反应：答：在二羰基化合物的存在下，氨基酸可发生脱羧，脱氨作用，成为少一个碳的醛，氨基则转移到二羰基化合物上，这一反应称为斯特勒克三判断1.蛋白质变性意味着失去某些性质。

固定化酶在食品中的应用（生物科学与技术学院袁定清）摘要:固定化酶技术将酶工程提高到一个新水平，实现了酶的重复使用及产物与酶的分离。

而且它已在食品领域得到了迅速的发展和广泛的应用。

本文主要介绍了固定化酶技术的特点、固定方法、食品工业方面的应用和发展趋势的预测，是酶工程的核心技术之一。

关键词：固定化酶；食品制造；固定化技术Application of immobilized enzyme in food(College of biological science and technology Yuan Dingqing ）Abstract:The technology of immobilized enzyme is one of the core technology for enzyme engineering, it enzyme engineering to a new level, to achieve the separation of enzyme reuse and product with the enzyme. And it has been in the food area of rapid development and wide application. This paper describes the characteristics of the immobilized enzyme technology, fixation methods, applications and development trends in the food industry forecast.Key words:immobilized enzyme; food industry; immobilization technology; prospects1 固定化酶的定义和特点固定化酶技术是用人工方法将酶固定在特定载体上，进行催化生产，因而固定化酶一般可以被认为是不溶性酶，与水溶性酶相比，其优点如下：易于将固定化酶与底物、产物分离，便于后续的分离和纯化；可以在较长时间内连续生产；酶的稳定性和最适温度提高；酶反应条件容易控制；可以增加产物的收率提高产物质量；酶的使用效率高，成本低；适于产业化、连续化、自动化生产。

118淀粉凝胶化分析技术的研究进展*郭 丽,杜先锋(安徽农业大学茶与食品科技学院,安徽合肥,230036)摘 要 淀粉凝胶化是水中淀粉粒在加热过程中,淀粉颗粒内部结构由有序状态转变为无序状态。

它不仅使淀粉更易于人体消化,并且还能有效控制淀粉基产品的质量与质构。

文中综述了近年来淀粉凝胶化分析技术,重点阐述扫描电子显微技术、X 射线衍射、核磁共振和差示扫描量热法这些主要分析技术在淀粉凝胶化研究的发展态势,探讨了各项技术存在的优点和缺陷,并提出了相关建议,以便使各种分析技术能更广泛而深入地应用于淀粉凝胶化研究,更能真实地反映淀粉凝胶化的特性和行为。

关键词 淀粉凝胶化,分析技术,研究进展第一作者:博士(杜先锋教授为通讯作者)*国家自然科学基金项目(20776002)资助 收稿日期:2008-05-21淀粉是多数食品的主要组成成分之一,也是人类营养最重要的碳水化合物来源。

它不仅为人类提供营养和热量(>80%),而且价格低廉,在食品工业中被广泛用作增稠剂、黏合剂、稳定剂、泡沫稳定剂等。

淀粉分子结构上虽有许多羟基,但由于羟基之间通过氢键缔合形成完整的淀粉粒而不溶于冷水,这大大地限制了淀粉的广泛应用。

为了解决这一问题,人们将水中淀粉粒进行加热,随着温度的不断上升,淀粉分子振动也随之加剧,致使淀粉分子之间的氢键断裂,导致淀粉分子有更多的位点可以和水分子发生氢键缔合。

水滲入淀粉粒,使更多和更长的淀粉分子链分离,致使结构的混乱度增大,同时结晶区的数目和大小均减少。

继续加热,淀粉发生不可逆溶胀。

此时支链淀粉由于水合作用而出现无规卷曲,淀粉分子的有序结构受到破坏,最后完全转变成无序状态,双折射和结晶结构也完全消失,淀粉的这一过程即为淀粉凝胶化[1]。

淀粉凝胶化不仅使淀粉更易于人体消化,并且还能有效控制淀粉基产品的质量与质构[2]。

因此,淀粉凝胶化在许多食品加工过程中是一项重要的加工过程,并具有重要的应用价值。

1 淀粉凝胶化机理淀粉凝胶化的本质是微观结构从有序转变成无序,其分为3个阶段[3]。

食品加工过程中玉米淀粉的酶解玉米淀粉是一种常见的食品添加剂，广泛应用于食品加工过程中。

在食品工业中，玉米淀粉被用来增加食品的黏性和稠度，改善食品的质感和口感。

玉米淀粉的酶解过程是一种重要的食品加工技术，在不同的酶解条件下，可以得到不同特性、不同用途的产品。

玉米淀粉酶解是指通过添加特定的酶来降解玉米淀粉分子，使其在温度和pH条件下发生变化。

酶解主要涉及两个关键酶：α-淀粉酶和β-淀粉酶。

α-淀粉酶主要作用在淀粉分子内部，将淀粉链内的α-1,4-糖苷键酶解为低聚糖；β-淀粉酶则作用于淀粉链的末端，将淀粉链上的α-1,4-糖苷键酶解为葡萄糖。

淀粉酶解的过程可以分为两个步骤：凝胶化和糊化。

凝胶化是指在水中加热淀粉溶液时，淀粉分子与水分子相互作用形成三维结构的凝胶。

糊化是指在凝胶化的基础上，通过酶解作用使淀粉分子更加均匀地分散在体系中。

在食品加工过程中，玉米淀粉的酶解可以实现多种产品的生产，例如：玉米糖浆、果冻、糖果、果酱等。

不同的酶解条件可以得到不同颜色、口感和稠度的产品。

例如，在较高温度下酶解可以得到透明度较高的产品，而在较低温度下酶解则可以得到较浑浊的产品。

酶解过程中，酶的选择和添加量对产品的质量和性质起着重要作用。

选择适当的酶种类和酶活性能够更好地调控产品的黏稠度、凝胶强度和糊化程度。

同时，酶的添加量也需要根据产品的要求进行调整，过高或过低的酶添加量都可能影响产品的品质。

在食品加工过程中，玉米淀粉的酶解技术不仅仅用于改善产品质量，还有助于提高食品加工的效率和可持续性。

通过酶解技术，可以将玉米淀粉相关的副产物转化为有价值的产品，减少资源的浪费。

同时，酶解过程也可以帮助食品企业实现生产工艺的优化，提高产品的市场竞争力。

然而，需要注意的是，玉米淀粉的酶解过程也存在一些问题和挑战。

首先，酶解过程需要较高的温度和pH条件，可能导致酶的活性降低或失活，进而影响产品的质量。

其次，酶解过程需要耗费较长的时间，增加了生产过程的复杂性和成本。

4-α-糖基转移酶在淀粉基热可逆凝胶制备中的应用淀粉是一种常见的多糖类物质，具有广泛的应用前景。

其中，淀粉基热可逆凝胶是一种具有重要应用价值的淀粉制品。

淀粉基热可逆凝胶是通过淀粉分子的悬浮和交联形成的凝胶，具有良好的稳定性、可逆性和可持续性。

在制备淀粉基热可逆凝胶的过程中，4-α-糖基转移酶是一种重要的催化酶，可以在淀粉分子中引入或加强分子间交联结构，从而提高凝胶的特性，并拓展其应用领域。

4-α-糖基转移酶是一种催化酶，可以将一个糖基转移到另一个糖基上，形成新的糖基结构。

在淀粉分子中，4-α-糖基转移酶可以将一个糖基从一条淀粉链上转移到另一条淀粉链上，形成分子间交联结构，从而增强凝胶的物理特性。

同时，在淀粉分子内部，4-α-糖基转移酶也可以引入新的分支结构，增加分子之间的交互作用，增强凝胶的稳定性和可持续性。

1、淀粉预处理。

在制备淀粉基热可逆凝胶前，需要对淀粉进行预处理，以改变其分子结构和特性，从而提高凝胶的形成性和稳定性。

一般来说，淀粉预处理可采用酸化、碳酸化、超声波处理等方法。

2、加入4-α-糖基转移酶。

在淀粉预处理过后，可以直接在淀粉水溶液中加入4-α-糖基转移酶，并恰当调节酶的加入量和反应条件，以达到预期的反应效果。

3、反应和交联。

在4-α-糖基转移酶的催化下，淀粉分子间的交联结构得到加强，同时淀粉分子内部的分支结构也得到改变。

这一过程既可以在室温下进行，也可以在高温下进行。

在反应的过程中，需要对反应时间、酶浓度、温度等因素进行精细控制，以确保凝胶的形成和稳定。

4、成型和固化。

在反应结束后，可以对淀粉水溶液进行成型，如挤出、压制等方式。

成型后，需要将淀粉基热可逆凝胶在低温下进行固化，以保持其稳定性和可逆性。

在应用方面，4-α-糖基转移酶制备的淀粉基热可逆凝胶具有广泛的应用前景。

一方面，由于凝胶的稳定性和可持续性，可以作为食品添加剂、工业材料等领域的高附加值产品；另一方面，由于其可逆性和低毒性，可以作为药物制剂、眼药剂等领域的新型治疗药物。

不同亲水胶体对玉米淀粉糊化进程的影响及作用机理的研究
玉米淀粉的糊化是指在加热和搅拌作用下，淀粉分子逐渐膨胀、溶胀、糊化的过程。

亲水胶体是一种可以增加食品黏度、稳定性和品质的重要添加剂，但其对玉米淀粉的糊化过程的影响和作用机理尚不清楚。

研究表明，不同类型的亲水胶体对玉米淀粉糊化的影响存在差异。

一般来说，亲水胶体的加入可以增加淀粉糊化的黏度和温度，减慢淀粉糊化的速率，延长淀粉糊化的时间。

其中，树胶、黄原胶、聚酰胺等高分子亲水胶体对玉米淀粉的糊化具有较显著的影响。

在作用机理方面，亲水胶体的加入可以引起淀粉分子更均匀地分散在水中，增加淀粉分子间的相互碰撞和交流，从而更容易形成氢键、聚集和凝聚，提高淀粉颗粒的稳定性和黏度。

另外，亲水胶体的高分子结构也可以与淀粉分子形成复合物，增加复合物的分子量和稳定性，提高淀粉糊化的黏度和稳定性。

总之，亲水胶体的加入可以显著影响玉米淀粉糊化的过程和性质，具有一定的应用潜力。

但加入量和种类的选择需要根据具体情况和要求进行调整和优化。

；淀粉的凝胶性质淀粉具有凝抗性，影响应用。

淀粉通常是由链淀粉和支淀粉两种葡聚多糖高分子组成，二者又结合成结晶性颗粒存在，不溶于水，难被酶解。

这是一种好性质，能长期贮存，难被破坏。

淀粉的用途广泛，但应用淀粉颗粒，一般是加热淀粉乳，破坏原颗粒结构，糊化成淀粉糊，应用所得的糊，在糊中链淀粉和支淀粉分子都是溶解状态存在，但二者的性质不同，链淀粉为直链分子，糊的温度降低则趋向平行排列，经氢键结合成结晶性结构，温度降低到室温，糊变成半固体凝胶，流动性消失。

这是由于链淀粉分子间结合，发生凝沉现象所致。

温度降低捉进凝沉的发生强度和速度。

若再降低温度，则凝沉的结晶结构强而大，不能溶解于水，发生白色沉淀，有水分析出，原来的胶体被破坏。

这是由于链淀粉分子凝结而沉淀，称为凝沉（Retrogadation）。

此沉淀难再受热溶解。

淀粉的这种凝沉性影响糊和凝胶稳定性，不利于应用。

不同品种淀粉含链淀粉量不同，分子大小也不同，都影响凝抗性，例如，玉米淀粉含链淀粉对27％，聚合度200~1200，马铃薯淀粉含直链锭粉20％，聚合度l000~6000，二者的凝沉性大不相同。

玉米淀粉的凝胶强度高，不透明，糊丝短而易断。

马铃薯淀粉的凝胶强度弱，很透明，糊丝长而不易断。

一种玉米品种称为糯玉米的，其淀粉全部由支淀粉组成，没有链淀粉．没有凝沉性，其糊不能形成凝胶。

曾经做过实验，链淀粉聚合度100～200的凝沉性最强，玉米淀粉中直链淀粉长度接近此值，所以凝沉性强。

支淀粉分子具有支叉结构，没有凝沉性。

但近来报道，在较高浓度或较低温度条件下，有时支淀粉分子的侧键间也能凝沉，但程度是低的，支淀粉侧链短，聚合度20－25。

淀粉凝沉不利于若干应用的性质，工业上已能用变性方法引基团入淀粉分子以降低或消除凝沉性，如引人羟乙基，乙酰基等，一般为低取代度产品，在0.l以下，组成淀粉的脱水葡萄糖单位有3个游离经基，C2、C3和C6碳原子，十个葡萄糖单位共有30个羟基，其中只有1个或更少个被羟乙基取代，即能达到要求性质的改变程度，效果是高的。

发酵生产中玉米淀粉糖化的优化玉米淀粉是一种重要的生物质资源，其含有大量的淀粉和酶。

糖化是将淀粉转化为可发酵的糖的过程，是酿酒和啤酒生产的关键步骤之一。

糖化的过程包括淀粉的凝胶化和酶的作用，而糖化的效率直接关系到发酵的产量和质量。

本文以玉米淀粉糖化发酵为研究对象，通过单因素实验和正交试验，对糖化条件进行优化，以提高其产量和效率。

材料和方法实验材料包括玉米淀粉、葡萄糖酸钠、酵母等，实验设备包括恒温器、PH计、离心机等。

实验分为两步：糖化和发酵。

糖化分为淀粉凝胶化和酶水解两个阶段。

具体步骤如下：1. 玉米淀粉的凝胶化将一定量的玉米淀粉加入适量的蒸馏水中，搅拌均匀，彻底混合后加入1%的葡萄糖酸钠，调整pH值至5.5左右，然后将淀粉溶液放入150℃的恒温器中，在持续搅拌的情况下进行加热2小时，待淀粉凝胶化后降温至50℃。

2. 酶水解将相应的酶加入淀粉凝胶中进行酶解。

实验中使用α-淀粉酶和葡萄糖异构酶，α-淀粉酶是用于将淀粉链水解成小分子糖的酶，葡萄糖异构酶是用于将葡萄糖异构成果糖的酶。

实验按照正交试验设计，对糖化条件进行了探究。

选择培养温度、α-淀粉酶浓度、pH值和反应时间这四个因素进行设置，每个因素有三个水平，具体设计如下：因素水平1 水平2 水平3温度50℃ 55℃ 60℃α-淀粉酶 0.1% 0.2% 0.3%pH值 5.5 6.0 6.5反应时间 4小时 6小时 8小时采用文献法确定不同因素的值，并进行正交表的设计。

实验内容如下表所示：试验编号温度α-淀粉酶 pH值反应时间1 50℃ 0.1% 5.5 4小时2 50℃ 0.2% 6.0 6小时3 50℃ 0.3% 6.5 8小时4 55℃ 0.1% 6.0 8小时5 55℃ 0.2% 6.5 4小时6 55℃ 0.3% 5.5 6小时7 60℃ 0.1% 6.5 6小时8 60℃ 0.2% 5.5 8小时9 60℃ 0.3% 6.0 4小时测定反应液的可还原糖含量，其中包括葡萄糖、果糖等可发酵的糖。