改性魔芋中葡甘露聚糖并测定其物理化学性质外文翻译资料

英语原文共 7 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

改性魔芋中葡甘露聚糖并测定其物理化学性质

摘 要：将魔芋葡甘露聚糖提取出，随后在四种条件下研磨：KGM1（33%固含量，90℃），KGM2（24%固含量，90℃），KGM3（24%固含量，90℃，模具限制），KGM4（24%固含量，110℃）。SEM和粒度分析显示，提取的KGM具有稍大和较粗糙粒子。吸水指数降至47.92-128.80，而153.64控制（KGMC）。KGM3和KGM4样品的结晶度指数提高到2.97和3.42，对照为1.72。0.5％溶液的零剪切粘度降至0.36-3.01 Pa。 所有样本是剪切稀疏的，数据最好通过Cross模型拟合。基于毛细管粘度计，分子量降低到2.7times;10⁵-9.9times;10⁵，而对照组为1.2times;10⁶。在大多数情况下，性能最大程度上是通过较高的温度和剪切力以及原料中固体含量较低而改变。

关键词：挤压、魔芋、葡甘露聚糖、吸水流动行为

1.正文

魔芋葡甘露聚糖（KGM）是魔芋块茎的主要成分（Amorphophallus konjac）。KGM是中性杂多糖其由beta;-1,41染色的D-甘露糖和D-葡萄糖组成，比例为1.6:1。 部分C-3位置有短小的分支结构，5-10%的葡甘露聚糖骨架在C-6的位置上有O-乙酰基取代基。KGM具有相对较高的105-106分子量（MW），结晶度低。 KGM（0.5%）的分散体之间的粘度最高。，测试了12种多糖，并显示剪切稀化行为。此外，KGM吸水量非常高，每克的样品吸收多达100g水。强弹性凝胶是形成的KGM浓度大于2%碱。

KGM通常被认为是安全的被证明可以提供几种健康益处。 它不水解通过消化酶在人类体内分解，并促进健康微米可以被认为是益生元。 还已经证明降低胆固醇水平和2型糖尿病心脏病相关危险因素。KGM用于各种应用，包括药物递送，作为涂层的一部分包封材料，乳化剂和化妆品成分。它也被用作胶凝和食物中的填充剂，以及作为固体软化剂。虽然KGM对食品，健康和营养保健品有着坚实的保证，对于粉末高吸水率的窒息风险有一些担忧。此外，提供更广泛的KGM属性是有用的。因此，有助于改变KGM以改变吸水性，粘度或其它性能的方法。KGM的化学修饰已经完成，包括乙酰化，甲基化和氧化。然而，这些程序有些涉及并具有有限的吞吐量。还尝试了复杂的物理修改方法，包括超声处理、照射和压力、温度处理。

挤压法通常用于在提供对温度，压力和剪切条件的优异控制的系统中产生规则成型的食品，聚合物，药物甚至金属产品。还可以改性材料结构，并且可以在已知为反应性提取的方法中用作聚合反应器和其它化学反应物。这是修改食物多糖的非常实用和有效的方法，通过破坏聚合物链或增加抗淀粉消化。关于食品成分的挤出改性有三个广泛的研究领域。淀粉，谷物和其他淀粉材料的提取是普遍的，并且在提取过程中对淀粉的改性进行了大量研究.第二个研究领域涉及淀粉与非淀粉多糖的共析出。例如，Adamu在具有特定添加剂的情况下用瓜尔胶挤压玉米淀粉，并且能够增加抗性淀粉的量。最后，对使用挤压蒸煮来修饰非淀粉多糖已经做了很少的研究。例如，Cote和Willett研究了超声波，高压喷射蒸汽蒸煮和双螺杆挤出，以降低葡聚糖的分子量和粘度。 Sereno，Sandra和Mitchell使用挤出和干燥来制备具有改进的流变性质的更加分散的黄原胶生物聚合物。

这项研究的目的是调查挤出烹饪用于改性KGM的用途。一个关键的兴趣是减少吸收和肿胀，这可能会在粉末样品摄入时引起窒息风险。本文还研究了改性KGM对流变行为和分子结构的影响。 基于以前的研究，检查了四个不同的挤出环境，并检查了对几种物理性能的影响，包括颗粒结构，吸水性，可溶性固体，结晶度，流动性，分子量和形成凝胶的能力。

2.材料和方法

2.1.材料

KGM（92.6％葡甘露聚糖含量）购自DKK（泰国）有限公司。优级级乙醇（95%纯度）根据需要与蒸馏水混合以进行挤出。

2.2. 挤出条件

在同向旋转双螺杆挤出机中进行挤出，其长径比为33:1。使用和不使用出口模具进行挤出。出口孔的直径为30mm。使用时，模具有4个方孔，每个3times;3mm。桶包含七个部分。第一个（进料端）到第五个区域的温度曲线保持在30，40，50，70和90℃。将第六区域的温度设定为90℃或110℃，将第七区域的温度保持在低于第六区域的温度10℃。将魔芋葡甘露聚糖进料到料斗中并与20％乙醇混合以得到所需的固体含量。初步研究表明，KGM不能成功地用水挤出。在相对较低的固体含量（20％，w/w）下，观察到许多团块在混合物中并且它是如此厚以致于难以连续地操作螺杆。在较高的固体含量（80-90％）时，挤出的KGM在仅使用水作为溶剂时燃烧。然而，在20％乙醇中，混合物产生适合挤出而不滑动的粗糙织构。基于初步研究，考虑了四种挤出条件（除了对照），其中使用响应面法来分析KGM吸水性质。基于初步研究，考虑了四种挤出条件（除了对照），其中使用响应面法来分析KGM吸水性质。选择条件以提供广泛的WAI。这些包括（表1）：KGMC-非挤压控制; KGM1-33％固体，90℃，不带模具; KGM2-24％固体，90℃，不带模具; KGM3-24％固体，90℃，带模具; 和KGM4-24％固体，110℃，不带模具。挤出的KGM样品在45℃下干燥15小时，然后用研钵和杵研磨，并通过100目筛子筛分至150pm。将KGM粉末用聚乙烯 - 铝层压袋中的硅胶袋密封。

2.3.扫描电子显微镜

扫描电子显微镜（SEM）在JEOL（JSM-5410LV）显微镜上以15kV的加速电压进行。将干燥的KGM样品喷洒在先前用双面胶带覆盖的短截线上，然后镀金。检查每个样品的各个区域，以200times;500倍的倍率拍摄形态特征。

2.4.粒度的测定

使用装备有Scirocco 2000干粉进料器（Malvern Instruments-Ltd.，UK）的Mastersizer 2000测定粒径。将干燥的样品（3-5g）吹入密封的流动池中进入光散射激光的路径。报告的尺寸均为平均粒度和粒度分布。

2.5.测定WAI和WSI

通过吸水指数（WAI）和水溶性指数（WSI）测量吸水性和溶解性。该方法基于安德森，康威，Pfeifer和Griffin进行了一些修改。称取样品（0.150士0.001克干基），并用30毫升蒸馏水分散到含有磁力搅拌棒的50ml离心管中。将混合物涡旋并倒置以破坏任何团块。将悬浮液在磁力搅拌板上搅拌30分钟。除去搅拌棒后，将混合物以1500times;g离心15分钟。最后，将上清液部分倒入去皮金属罐中，并在80℃下干燥24小时。干燥物质的重量代表可溶性固体。 取出上清液后称量带有剩余沉淀物的管。

2.6.结晶度的测定

使用XPert Pro X射线衍射仪（XRD）（PANalytical，Singapore）测定干燥样品的结晶度。管电压和电流分别为40 kV和30 mA。粉末样品以5.000分钟的速率连续扫描，范围为5-60°。从峰值计算结晶度指数（结晶与非结晶物质的比例）高度（1P）除以半高的全宽（w1/2）( Herdianita,Browne, Rodgers,amp;Campbell, 2000):

还报道了峰高处的每秒计数。

2.7.流动行为的确定

KGM样品的流动行为使用配备有温度控制的Couette电池的SR5000动态流变仪（Rheometrics Scientific，Piscataway，NJ）测定。将样品（0.5％,w/w）在室温25℃下溶解在去离子水中15小时。在剪切速率为0.1至1000s-1的速度下，在30℃的恒温下收集粘度数据。其中no是零剪切时外推的零粘度; K是与断裂结构联系有关的常数; n是无量纲常数。

2.8.特性粘度和分子量的测定（Mw）

使用型号OC Ubbelohde粘度计（CannonInstrument Co.，State College，PA）测定KGM样品的特性粘度和分子量。通过将KGM溶解到去离子水中至0.05g / dL的浓度制备样品并在25℃的室温下混合15小时。将分散体以1500times;g离心，并将上清液组分用于稀释0.04，0.03，0.02和0.01g/dL。通过将流动时间乘以毛细管常数来计算运动粘度（n/p）。通过与纯水的测量粘度比较来确定相对粘度(n/no)。比较粘度计算为[(n/no)-1c]。最后，将比较粘度相对于浓度（c）绘制，并且通过外推至零浓度确定的特性粘度[n]。使用Mark-Houwink方程确定KGM样品的分子量（MW），其常数由Kishida等人确定。：

2.9.统计分析

本研究采用完全随机的块设计。重复测定粒径，WAI，WSI，流动行为，特性粘度，MW和XRD。 使用SPSS 12.0 for Windows（Somers，NY）进行多因素方差分析（ANOVA）。

3.结果与讨论

3.1.挤出条件对形态和粒度的影响

未挤出和挤出的KGM样品的扫描电子显微镜照片如图1所示。非挤出样品没有显示规则的颗粒结构。 魔芋面粉由白色椭圆形囊组成，KGM提取过程中破碎颗粒。挤出后，所有挤出样品的表面粗糙度增加，经历更高温度和剪切的表面粗糙度最大。在较低温度（和无模具）下生产的颗粒硬边缘较锐，表面压痕少。对改性淀粉的研究表明，所得颗粒挤出后的粗糙度也呈现增加的趋势。没有关于KGM或类似水胶体的研究。

样品颗粒尺寸显示在对照和挤出的分布图2中。非挤出样品的平均峰值粒径为112.4pm KGM1，KGM2，KGM3和KGM4分别为116.1 pm，126.4 pm，136.4 pm和144.3 pm。后三组的颗粒略微明显大于对照组。KGM1和KGM2颗粒的形状和粗糙度没有显着差异，由于这些组在33%和24%固体处理，在相同的温度下，固体的降低不影响部分形态。然而，KGM2颗粒的平均尺寸大于KGM1颗粒。非挤压组在10pm处也具有微小的颗粒分数。对于在90℃下挤出并且没有模具的样品，该部分不存在，但是在用模具制备的样品中在110℃下显现更小的部分。在SEM显微照片中也看到了相对较小颗粒碎片的证据。

3.2.挤出条件对WAI，WSl的影响

挤出条件对吸水指数（WAI）和水溶性指数（WSI）的影响见表2。对于非挤压KGM，WAI范围为153.64，KGM3样品为47.92。一般来说，在较高剪切和温度条件下挤出的样品的吸水率降低。WSI的范围从非挤压KGMC的0.71到KGM3的0.33。从而，随着温度和剪切条件的增加，水溶性固体的量降低。与KGM1组（128.8和0.63）相比，KGM2组（85.71和0.47）的样品的WAI和WSI值显着更小。这表明进料中固体含量的降低对产品的吸水性和溶解性有深远的影响。应注意，在进料流中使用乙醇与水一起使用增塑剂。 因此，降低的固体含量将与乙醇/水分数的增加相一致，并且可能是更加流动且粘度较低的糊状物。在给定的螺杆转速下，这允许混合和混合的更大的混合和剪切。 实际上，在后续部分的结果显示KGM2的平均分子量在24％固体和900℃下挤出的比在33％固体和90℃下挤出的KGM1低。一个理论是，KGM2样品的WAI较低，因为较短的聚合物链较少能够缠结和截留水分。另一种可能性是WAI和WSI由于较低的脱乙酰化而降低固体和较高的机筒温度。

增加的挤出温度在WAI和WSI中产生了更大的变化。 将挤出温度从90℃（KGM2）改变到110℃（KGM4），并且没有模具将WAI从85.71降低到55.49，WSI从0.47降低到0.37。在90℃时，模具的包含将WAI降低到47.92，将WSI降低到0.33。巧妙地，引入模具产生更大的剪切条件，并且确实当引入模具时挤出机的压力要大得多。

如前所述，KGM有几种健康益处和可能的应用，但高吸水率（高达100g水/克干KGM）一直是关注的重点。因此，挤出是以可控方式生产具有较低WAI的KGM的良好替代方案。

3.3.挤出条件对结晶度的影响

为了进一步了解挤出对KGM性能的影响，收集了改性KGM粉末的X射线衍射图。所有样品的大约2theta;= 20°。KGM3和KGM4样品具有稍窄的峰，表明结晶度增加。 这是由crys-tallinity指数（表3）所示。对于KGMC，KGM1和KGM2样品，结晶度指数（Xc）从1.69变化到1.77，尽管治疗组之间的Xc或Peals强度（500-534计数/ s）没有显着差异。对于KGM3和KGM4样品，结晶度较大（2.97和3.42），并且峰值强度较大（589和613计数/秒）。

葡甘聚糖在自然界中作为植物细胞壁的一部分存在，特别是在软木和鳞茎中。 它是将结晶纤维素肌原纤维保持在原位的半纤维素多糖的一部分，并且最终可以作为能量储备厂。葡甘聚糖不具有广泛的纤维素晶体结构，但是有几项研究表明，肌原纤维和结晶度原位存在。在拉伸水合膜上的研究显示KGM以甘露聚糖II多晶型形式结晶。

增加的结晶度可能是导致KGM3和KGM4处理组的吸水率和溶解度指数降低的一个因

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[137266]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word