挤压调控复合米食用品质加工过程中米谷蛋白-淀粉分子结构演化规律研究
批准号:
32072139
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
肖志刚
依托单位:
学科分类:
食品原料学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
肖志刚
中文摘要
流变、热力和质构等特性对复合米食用品质影响显著,而米谷蛋白和淀粉的结构变化是决定其物性的根本因素,但二者挤压复合过程中精细结构演变规律、主导复合物(复合米)品质形成的关键结构及形成机制尚不明确。针对不同挤压条件制备的米谷蛋白-淀粉复合物,利用动态剪切流变仪和质构仪,考察复合物储能模量、损耗模量和回复性等变化,建立关联复合条件的挤压动力学模型;采用高效体积排阻色谱、1H NMR、X-射线衍射和固体核磁共振结合魔角旋转/交叉极化技术,研究淀粉分子链结构、晶体结构、blocklets止水塞等层级结构;通过傅里叶红外光谱、圆二色谱和ANS荧光探针技术,获取米谷蛋白亚基组成、空间构象、分子间作用力等高级结构信息;采用分子模拟技术模拟米谷蛋白-淀粉分子结构变化及挤压互作关系,明确致复合物宏观属性差异的关键结构。阐明米谷蛋白-淀粉精细结构挤压演变规律,揭示调控挤压复合米食用品质的分子基础以指导定向加工。
英文摘要
Rheological, thermal and textural properties have a significant effect on the edible quality of texturized rice produced by the extrusion processing, furthermore, the structural changes of starch and rice glutenin are the fundamental factor determining their physicochemical properties, however, the fine structure evolution, key structures dominating the quality development of texturized rice and formation mechanism of rice glutenin-starch complexes in the extrusion melting processing are not clear yet. The rice glutenin-starch extruded complexes obtained under different extrusion conditions are selected as the materials to investigate their storage modulus, loss modulus and adhesiveness by dynamic rheometer and texture analyzer, and build the extrusion kinetics model to correlate extrusion conditions with physicochemical properties of extruded complexes. High-performance size exclusion chromatography (HPSEC), nuclear magnetic hydrogen spectrometry (1H-NMR spectroscopy), X-ray diffraction (X-Ray) and solid-state cross polarization magic angle spinning carbon-13 nuclear magnetic resonance (CP/MAS 13C NMR) are employed to analyze changes in the molecular chains, crystalline structure, blocklets and other multi-levels structure of rice starch in the extruded complexes. FTIR, circular dichroism (CD) and ANS fluorescent probe are applied to obtain the detail information about structural changes in the sub-unit composition, spatial conformation and intermolecular forces of rice glutenin in the extruded complexes. To clarify the critical structure resulted in the difference in the macroscopic properties of extruded complexes, the molecular simulation techniques are employed to simulate the interaction between starch and rice glutenin and characterize structural changes of them at the molecular level. The study will elucidate the fine structure evolution of rice glutenin-starch under extrusion processing, and reveal the molecular basis that regulate the edible quality of extruded texturized rice to guide the directional specific processing.
本项目聚焦于以不同挤压条件制备的米谷蛋白 - 淀粉复合物,深入研究其特性及结构变化。通过对复合物中的米谷蛋白和淀粉进行分离提取,并运用激光粒度分析仪、X - 射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、圆二色谱(CD)、ANS 荧光探针、等先进分析技术,全面揭示了挤压环境与复合物物化特性之间的关联,明确了导致复合物物性改变的淀粉多层级结构以及米谷蛋白高级结构在挤压过程中的演变规律,精准识别出决定复合物宏观属性差异的结构,并深入探究了主导复合物食用品质的米谷蛋白 - 淀粉结构变化的分子基础。.研究结果表明,不同的挤压参数对挤压复合物的糊化特性和流变学性质有着显著影响。具体表现为峰值黏度、谷底黏度、储能模量和损耗模量发生明显改变,同时结晶度和热稳定性降低,流变特性中的剪切应力下降,且 G' 高于 G" 值,显示出弹性减弱、以黏性为主的状态。此外,米谷蛋白显著影响了淀粉的结构特性,提高了淀粉的短程有序性和相对结晶度,增加了淀粉分子内部螺旋结构的含量,促使淀粉分子短链聚集成长链,增厚了淀粉晶体片层,进而使直链淀粉形态从颗粒状转变为块状和片层状。.利用拉曼光谱、固体核磁等现代技术表征发现,复合物中米谷蛋白与淀粉之间不仅存在弱共价结合(美拉德反应),还通过氢键、疏水相互作用和静电相互作用等非共价方式结合。进一步对米谷蛋白高层级结构的分析显示,米谷蛋白分子空间结构与复合米品质之间存在明显的构效关系。其中,疏水相互作用在维持米谷蛋白稳定结构中起主要作用,并对 β - sheet 结构具有协同效应;氢键和离子键则主要正向调控 α - helix 结构,而这些二级结构的转变又进一步影响了复合米的质构和颜色性质。.本项目的研究成果对于指导挤压加工过程中复合米食用品质的定向调控具有重要的应用价值,有望为相关食品工业提供科学依据和技术支持,推动挤压加工技术在食品领域的优化与创新。
挤压调控复合米食用品质加工过程中米谷蛋白-淀粉分子结构演化规律研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:58万元
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批准年份:2020
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负责人:肖志刚
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依托单位:
国内基金
海外基金