苦荞中淀粉-槲皮素低消化体形成机制的研究
苦荞在加工过程中存在苦荞淀粉（Tartarybuckwheatstarch，简称TBS）与槲皮素的共糊化，进而形成共糊化体（Tartarybuckwheatstarchco-gelatinizedwithquercetin，简称TBSH），该结构是影响苦荞制品品质的重要因素。本文研究发现苦荞中的TBSH具有低消化特性，这可以作为一种控制餐后血糖的新方式，对2型糖尿病（Type2diabetesmellitus，简称T2DM）的控制具有重大意义。同时也为开发降糖苦荞制品提供新的理论依据，现主要研究结论如下： （1）通过水热加工方式（95℃，20min）模拟苦荞加工中存在的TBSH的结构。扫描电镜（Scanningelectronmicroscope，简称SEM）的结果显示TBSH出现的网状空腔结构并出现细丝交联；通过傅里叶红外光谱仪（Fouriertransforminfraredspectroscopy，简称FT-IR）发现槲皮素添加量为2%-4%时，可使TBSH结构的有序程度升高。但在FT-IR图谱中并未发现新峰，进一步通过碘结合力（Iodine-bindingcapacity，简称IBC）和X-射线衍射仪（X-raydiffraction，简称XRD）测定可推测，槲皮素主要通过疏水作用力与苦荞直链淀粉形成V型复合物，并在氢键驱动下与苦荞支链淀粉形成夹合物。 （2）利用酶学和光谱学方法，通过对槲皮素与α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的作用情况进行研究。发现，槲皮素对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的半抑制浓度（Halfmaximalinhibitoryconcentration，简称IC50）值分别为270±3.13和544±9.01μg?mL-1；槲皮素对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制类型分别为竞争性抑制和混合型抑制，其中对α-淀粉酶的竞争性抑制常数（Competitiveinhibitionconstant，简称Ki）为203.94μg?mL-1，对α-葡萄糖苷酶的Ki和非竞争抑制常数（Noncompetitiveinhibitionconstant，简称Kis）为22.37和0.098μM；进一步通过荧光猝灭研究发现，槲皮素可以导致两种酶的最大发射波长（Maximumemissionwavelength，简称λmax）出现少量蓝移并猝灭其中的色氨酸（Tryptophan，简称Trp）和酪氨酸（Tyrosine，简称Tyr）残基；通过Stern-Volmer得出槲皮素与α-淀粉酶/α-葡萄糖苷酶上只可能存在一个/类结合位点的静态猝灭；通过van''t-Hoff方程得出，静电力和氢键分别是槲皮素与α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的主要结合力；此外，通过FT-IR发现α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的无规则卷曲含量都显著下降，使得酶蛋白的二级结构从无规则向有序转变。以上酶学及光谱学方法得到的IC50，Ki，Ka值以及λmax的变化均显示槲皮素与α-淀粉酶的结合力能力和抑制能力均强于α-葡萄糖苷酶。 （3）利用体外模拟试验对TBSH的消化性质进行研究发现，TBSH中快速消化淀粉（Rapidlydigestiblestarch，简称RDS）含量显著下降且抗性淀粉（Resistantstarch，简称RS）含量显著增加（plt;0.05）。通过一阶动力学和斜率对数曲线（Logarithmofslopemodel，简称LOS）拟合测定消化各阶段的消化参数，发现TBSH的初始消化速度是由淀粉的层次结构决定的，而消化终点的淀粉含量（Thecorrespondingconcentrationattheendpoint，简称C∞）还受酶活性等其他因素的制约；对于消化液中槲皮素的释放速率研究发现，所有样品的槲皮素含量在初始阶段（0-40min）急剧增加。槲皮素含量为3%时，释放时间最长。可见槲皮素的释放行为是淀粉凝胶有序结构和槲皮素抑制酶活性协同作用的结果；此外，通过Pearson相关性分析TBSH结构参数与其消化参数发现，慢消化淀粉（Slowlydigestiblestarch，简称SDS）含量与淀粉短程有序性显著相关（p＜0.05）。碘结合强度与淀粉消化速率（k）显著相关（p＜0.05），消化速率常数（Thekineticconstantimplyingthereactionspeedofhydrolysis），简称k），RDS和C∞的极显著相关（p＜0.01）。 以上结果显示，高含量的槲皮素（3%和4%）会与苦荞直链和支链淀粉链结合形成并堆积为紧密的共糊化体（TBSH）结构，从而延缓消化速率。TBSH通过消化酶水解处理后，其结构变得松散且槲皮素逐渐暴露于α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶中，从而又抑制了消化酶对苦荞支链淀粉的可及性。有序结构会抑制消化酶对TBSH的可及性，也降低了槲皮素从TBSH中释放程度。因此，TBSH对消化酶的抗性是TBSH有序的结构与槲皮素的抑制能力形成的共同效应。
苦荞制品;苦荞淀粉;苦荞槲皮素;低消化体;降糖效应
上海应用技术大学
硕士
生物化工
周一鸣
2021
中文
TS218
2022-04-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）