呂政義臺灣大學：食品科技研究所許榮成Hsu, Rong-ChengRong-ChengHsu2007-11-272018-06-292007-11-272018-06-292004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/56299本研究旨探討澱粉與β-葡聚醣之間交互作用對澱粉-β-葡聚醣混合系統物性及水分子移動性的影響。採用三種不同品種的米澱粉[台中在來1號(TCN1; 29.5 % amylose)、台農67號(TNu67;12.7 % amylose)及台中秈糯1號(TCSW1; 1.2 % amylose)]和四種不同分子量(10-58萬)的大麥β-葡聚醣為樣品。快速連續黏度分析(RVA)的結果顯示，不同分子量大麥β-葡聚醣的添加會降低非糯性澱粉懸浮液(TCN1及TNu67)的糊化起始溫度(To)，其降低的程度隨分子量愈高愈大。在整體黏度方面，高分子量(58萬)大麥β-葡聚醣的添加，會明顯地提高澱粉懸浮液在加熱過程中整體的黏度，但低分子量(10-22萬)大麥β-葡聚醣反而會降低該黏度，而且分子量愈低所致降低程度愈大，尤其對高直鏈澱粉含量的TCN1最明顯，依次為TNu67及TCSW1。大麥β-葡聚醣的存在幾乎不影響20%澱粉懸浮液的糊化熱性質，但會降低5%澱粉熱糊的儲存模數(G')、降溫過程中G'的上升程度以及冷卻至25℃後的G'，降低效應以TCN1最明顯，且隨β-葡聚醣分子量愈低降低程度愈大。除高分子量大麥β-葡聚醣的添加會造成相反的影響外，其損耗模數(G")的變化大致與G'一致。大麥β-葡聚醣樣品的添加會提高澱粉系統的tanδ及G'或G"對頻率的依賴性，提高程度隨β-葡聚醣分子量愈高而愈大。脈衝式核磁共振(PNMR)分析顯示，添加大麥β-葡聚醣皆會降低澱粉糊液的自旋-自旋弛緩時間(T2b)值，尤其對糯性澱粉影響最明顯，且降低的程度隨分子量愈高而愈大。光學顯微鏡及掃描式電子顯微鏡觀察發現，大麥β-葡聚醣的添加對糊化後澱粉顆粒的型態有些影響。整體而言，低分子量大麥β-葡聚醣的添加會造成澱粉系統黏彈性及T2b的下降，除T2b之外，其餘影響程度隨β-葡聚醣分子量下降而上升。可見大麥β-葡聚醣分子量及澱粉直鏈澱粉含量在兩類多醣間的交互作用和混合物性上扮演很重要的角色。This study was to investigate the influence of the interaction between starches and barleyβ-glucans on the physical properties and water mobility of starch-barleyβ-glucan mixtures. Rice starch from three cultivars, Taichung Native 1 (TCN1; 29.5% amylose), Tainung 67 (TNu67; 12.7% amylose) and Taichung Sen Waxy 1 (TCSW1; 1.2% amylose) and barleyβ-glucans with four different molecular weights (Mw) (10×104∼58×104) were used as samples. The results of Rapid Visco Analyser (RVA) analysis showed that the addition of barleyβ-glucans with different Mw caused the decrement in the initial pasting temperature of nonwaxy rice starches (TCN1 and TNu67). The decrement increased with increasing the Mw of the β-glucans. For the viscosity parameters during heating of starch pastes, they increased significantly by adding barleyβ-glucans of a high Mw (58×104), but lowered by those of a low Mw (10×104∼22×104) to an extent more remarkable for a lower Mw and especially for the TCN1 with a high amylose content, followed by TNu67 and TCSW1. The existence of barleyβ-glucans hardly affected the thermal properties of 20% starch suspensions during gelatinization but decreased the storage moduli (G') of hot pastes, the G' increase during cooling and the G' after cooling to 25℃of 5% starches. The decreasing effects were the most remarkable for TCN1 between the starches examined and more significant for a β-glucan with a lower Mw. The changes of G" were generally similar to the G' mentioned above, except for the systems of the high-Mw β-glucan that showed the opposite effects. The addition of barleyβ-glucans elevated the tanδand the frequency dependencies of G' and G" of the starch gels to an extent greatening with the increment of barley β-glucans molecular weights. Pulsed nuclear magnetic resonance (PNMR) analysis indicated that the addition of barleyβ-glucans caused a decline of liquid-like spin-spin relaxation time (T2b) more remarkably for barleyβ-glucan of a greater molecular weight and especially for waxy starch TCSW1. Microscopy images displayed that adding barleyβ-glucans somewhat altered the morphology of starch granules after gelatinization. Generally speaking, the addition of low-Mw barleyβ-glucans resulted in the decreases in viscosity, elasticity and T2b of starch-barleyβ-glucan mixtures. The decreases in these parameters except T2b, rose with reducingβ-glucans molecular weights. Accordingly, the Mw of barley β-glucans and the amylose content of starches played a important role in their interactions and in turn the physical properties of their mixtures.目 錄 頁次 壹、前言…………………………………………………………..……………………1 貳、文獻整理…………………………………………...…………… …….………….2 一、 澱粉………………………………………...….…………… ……………..2 1. 糊化、成糊及回凝……………………………… …………………..……...2 1) 糊化.………....……………….......................………...…………….....2 2) 成糊……………………………...................……….………………....2 3) 回凝........................................................................................................2 2. 多醣的影響……………………………...… …………………….………...3 1) 對澱粉糊化的影響.………....……....…………...…...…………….....3 2) 對澱粉回凝的影響………………...……………….………………....4 3. 不同分子量多醣的差異…………………...……….…….………………...5 二、 榖類中之(1→3)(1→4)-β-葡聚醣………………...……………..………..7 1. 來源、組成與結構………………………….......….…………...………...…7 2. 物性及生理活性………………………………………………...………….8 3. 對澱粉系統的影響………………………….…...………...……………….9 1) 澱粉膠體……...……………………….....…………...……………...10 2) 澱粉製品…………………………………...……….………………..11 4. 部分降解方法…………….………………...………….………………….11 參、材料與方法………………………………………...…….…...……….…………16 一、 實驗材料………………………...…….………………….………………16 1. 稻米……………………………….. ….……………….………………….16 2. 大麥…………………………...……..………...………….……………….16 二、 實驗方法…………………. …..…………………….……………………16 1. 米澱粉製備……………………. …..………………….………………….16 2. 大麥中β-葡聚醣之萃取及純化……………………………………….…17 3. 大麥β-葡聚醣酸水解……………………………...……………………..18 4. 成分分析……………………………………………………….……….…18 1) 水分含量………………………….….……………...…….…………...18 2) 粗脂肪含量…………………………....……………......………...……18 3) 視直鏈澱粉（apparent amylose）量………. …....…...……………........19 4) β-葡聚醣純度測定……………………………………………………19 5) β-葡聚醣分子量測定…………………………………………………19 6) 鈉原子含量測定………………………...……………………………..20 5. 示差掃描熱分析測定………………….…...……….………………….…20 6. 連續糊化黏度分析測定………………………………….……………….21 7. 動態流變性質分析測定……………. …..…....……….………………….21 8. 脈衝式核磁共振分析測定……………………………….……………….22 9. 顯微觀察法………………………………............………….…………….22 1) 光學顯微鏡觀察…………………………...………….……………..23 2) 電子顯微鏡觀察…………………………...………….……………..24 10. 統計分析…...……………………...…………........……..………………24 肆、結果與討論………………………………...….......………….…….…………....26 一、 樣品特性……………………………...…….......………….…..…………26 1. 澱粉組成……………………………….....….......………….…………….26 2. 大麥β葡聚醣樣品組成……………...…...………..……….…………….28 二、 示差掃描熱分析…………………………..….……………..……………31 三、 連續糊化黏度測定……………...……….....………….………………....36 四、 動態流變性質之測定……………………………….……………………47 1. 降溫過程……………………………………………………….………….47 2. 貯存過程……………………….....……...........……….………………….57 3. 頻率掃描……………………………….……….……...………………….69 五、 混合系統之水分子移動性…………..…….........………………………..73 六、 光學顯微鏡觀察……………………..………….........…………………..82 七、 掃描式電子顯微鏡觀察……………………...……………………….….90 伍、 結 論…..…………………….………...………….......……...………………..94 陸、 參考文獻…………………………...………...………………......………..……96 表 目 錄 頁次 表一、不同榖類β-葡聚醣的結構差異……………..……………….....……………13 表二、榖類β-葡聚醣物性與其結構的關係……………….…………......…………14 表三、台中在來1號、台農67號與台中秈糯1號米澱粉之成分分析…...…………27 表四、大麥β-葡聚醣樣品的性質………………………. ……………….…………30 表五、大麥β-葡聚醣對20 % (w/w) TCN1澱粉熱性質之影響………....…………33 表六、大麥β-葡聚醣對20 % (w/w) TNu67澱粉熱性質之影響…………..….……34 表七、大麥β-葡聚醣對20 % (w/w) TCSW1澱粉熱性質之影響….……....………35 表八、大麥β-葡聚醣對8 % (w/w) TCN1澱粉成糊性質之影響…………..………43 表九、大麥β-葡聚醣對8 % (w/w) TNu67澱粉成糊性質之影響…..……...………44 表十、大麥β-葡聚醣對8 % (w/w) TCSW1澱粉成糊性質之影響……….....……..45 表十一、大麥β-葡聚醣對5 % (w/w) TCN1澱粉流變性質之影響….….....………65 表十二、大麥β-葡聚醣對5 % (w/w) TNu67 澱粉流變性質之影響.……..………66 表十三、大麥β-葡聚醣對5 % (w/w) TCSW1澱粉流變性質之影響.…......………67 表十四、添加大麥β-葡聚醣對10 %(w/w)TCN1混和系統之自旋-自旋弛緩時間 (T2)之影響….. …………………………………………….......……………..………78 表十五、添加大麥β-葡聚醣對10 %(w/w)TNu67混和系統之自旋-自旋弛緩時間 (T2)之影響…………………………………………….. ………...……………..……79 表十六、添加大麥β-葡聚醣對10 %(w/w) TCSW1混和系統之自旋-自旋弛緩時間 (T2)之影響……………………………………….. …….......……………………80 圖 目 錄 頁次 圖一、榖類β-葡聚醣的結構…………..………………………………..…..………12 圖二、β-葡聚醣降血糖能力與其分子量大小的關係…………………......………15 圖三、大麥β-葡聚醣樣品的分子量分布情形……………………….…....………..29 圖四、TCN1澱粉(8 % w/w)添加大麥β-葡聚醣之快速連續黏度圖………...……40 圖五、TNu67澱粉(8 % w/w)添加大麥β-葡聚醣之快速連續黏度圖…….....……41 圖六、TCN1澱粉(8 % w/w)添加大麥β-葡聚醣之快速連續黏度圖……….…..…42 圖七、8 %(w/w)不同直鏈澱粉含量米澱粉系統成糊參數變化與所添加大麥β-葡聚醣的分子量之關係…………………………...……………………………...……46 圖八、TCN1澱粉(5 % w/w)添加大麥β-葡聚醣於冷卻過程中儲存模數之變化51 圖九、TCN1澱粉(5 % w/w)添加大麥β-葡聚醣於冷卻過程中損耗模數之變化52 圖十、TNu67澱粉(5 % w/w)添加大麥β-葡聚醣於冷卻過程中儲存模數之變化53 圖十一、TNu67澱粉(5 % w/w)添加大麥β-葡聚醣於冷卻過程中損耗模數之變化..................................................................................................................................54 圖十二、TCSW1澱粉(5 % w/w)添加大麥β-葡聚醣於冷卻過程中儲存模數之變化..................................................................................................................................55 圖十三、TCSW1澱粉(5 % w/w)添加大麥β-葡聚醣於冷卻過程中損耗模數之變化..............................................................................................................................…56 圖十四、TCN1澱粉(5 % w/w)添加大麥β-葡聚醣於儲存過程中儲存模數之變化…..........................................................................................................................…59 圖十五、TCN1澱粉(5 % w/w)添加大麥β-葡聚醣於儲存過程中損耗模數之變化…..........................................................................................................................…60 圖十六、TNu67澱粉(5 % w/w)添加大麥β-葡聚醣於儲存過程中儲存模數之變化…..........................................................................................................................…61 圖十七、TNu67澱粉(5 % w/w)添加大麥β-葡聚醣於儲存過程中損耗模數之變化…..........................................................................................................................…62 圖十八、TCSW1澱粉(5 % w/w)添加大麥β-葡聚醣於儲存過程中儲存模數之變化..............................................................................................................................…63 圖十九、TCSW1澱粉(5 % w/w)添加大麥β-葡聚醣於儲存過程中損耗模數之變化..............................................................................................................................…64 圖二十、5 %(w/w)不同直鏈澱粉含量米澱粉系統冷卻至25℃後流變參數變化與所添加大麥β-葡聚醣的分子量之關係………………………………....………….68 圖二十一、TCN1澱粉(5%w/w)添加大麥β-葡聚醣於頻率掃描過程中儲存模數及損耗模數之變化…………………..……………….. …………….......……..………70 圖二十二、TNu67澱粉(5%w/w)添加大麥β-葡聚醣於頻率掃描過程中儲存模數及損耗模數之變化…………………………..…..…………………………..………71 圖二十三、TCSW1澱粉(5%w/w)添加大麥β-葡聚醣於頻率掃描過程中儲存模數及損耗模數之變化…………………………….....…….... …………………………72 圖二十四、TCN1澱粉(10 % w/w)添加大麥β-葡聚醣之自旋-自旋弛緩訊號..…75 圖二十五、TNu67澱粉(10 % w/w)添加大麥β-葡聚醣之自旋-自旋弛緩訊號…76 圖二十六、TCSW1澱粉(10 % w/w)添加大麥β-葡聚醣之自旋-自旋弛緩訊號…77 圖二十七、10 %(w/w)不同直鏈澱粉含量米澱粉系統自旋-自旋弛緩時間(T2b)的變化與所添加大麥β-葡聚醣的分子量之關係……………....……………….………81 圖二十八、TCN1澱粉(5 %w/w)添加1.5 %(w/w)β-葡聚醣之碘染色光學顯微鏡圖…..............................................................................................................................84 圖二十九、TCN1澱粉(5 %w/w)添加1.5 %(w/w)β-葡聚醣之相位差光學顯微鏡圖…..............................................................................................................................85 圖三十、TNu67澱粉(5 %w/w)添加1.5 %(w/w)β-葡聚醣之碘染色光學顯微鏡圖……..........................................................................................................................86 圖三十一、TNu67澱粉(5 %w/w)添加1.5 %(w/w)β-葡聚醣之相位差光學顯微鏡圖…..........................................................................................................................…87 圖三十二、TCSW1澱粉(5 %w/w)添加1.5 %(w/w)β-葡聚醣之碘染色光學顯微鏡圖..............................................................................................................................…88 圖三十三、TCSW1澱粉(5 %w/w)添加1.5 %(w/w)β-葡聚醣之相位差光學顯微鏡圖…..............................................................................................................................89 圖三十四、TCN1澱粉(5 %w/w)添加1.5 %(w/w)β-葡聚醣之掃描式電子顯微鏡圖…........................................................................................................................…..91 圖三十五、TNu67澱粉(5 %w/w)添加1.5 %(w/w)β-葡聚醣之掃描式電子顯微鏡圖…..............................................................................................................................92 圖三十六、TCSW1澱粉(5 %w/w)添加1.5 %(w/w)β-葡聚醣之掃描式電子顯微鏡圖…..............................................................................................................................933927655 bytesapplication/pdfen-USβ-葡聚醣澱粉分子量物性水分子移動性β-glucansmolecular weightstarchphysical 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