大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目申請書項目編號 項目名稱名榔支鏈淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)與功能性質(zhì)的研究項目負(fù)責(zé)人譚林彬聯(lián)系電話所在學(xué)院 輕工與食品工程學(xué)院學(xué) 號—專業(yè)班級食品類2019級1班指導(dǎo)教師 筱珍 E-maiI 申請日期 2021年4月9日廣西大學(xué)就榔淀粉正丁垸沉淀法

色港分離法支鏈做的精強(qiáng)構(gòu)支鏈淀粉的精細(xì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的相關(guān)性2、實驗技術(shù)手段研究支鏈淀粉的提取方法：主要依據(jù)2種原理：(1)以溶解度為依據(jù)。以溶解度為依據(jù)的提取方法包括混合溶劑分離法、溫水抽提法、鹽類分離法、聚合物控制結(jié)晶法等。目前，實驗室中常用來提取支鏈淀粉的方法是混合溶劑法中的正丁醇沉淀法。(2)依據(jù)直鏈/支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)差異：以直、支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)差異為依據(jù)的提取方法主要包括色譜分離法、纖維素吸附法。目前關(guān)于支鏈淀粉鏈長分布的測定方法很多。主要分為兩大類，一類為電泳法,另一類為色譜法。(1)熒光糖電泳法(Fluorophore-assistedcarbohydrateelectrophoresis,FACE):FACE是利用還原胺化反應(yīng)，在支鏈淀粉脫分支支鏈的還原末端進(jìn)行熒光基團(tuán)衍生標(biāo)記，并利用熒光基團(tuán)帶有的電荷實現(xiàn)電泳分離的鏈長分布分析法。(2)色譜法：色譜法的原理是不同物質(zhì)在固定相和流動相中具有不同的分配系數(shù),當(dāng)兩相作相對移動時，使這些物質(zhì)在兩相間反復(fù)多次分配，原來微小的分配差異產(chǎn)生明顯的分離果，從而按先后順序流出色譜柱。(3)酶法：利用酶法測定支鏈淀粉結(jié)構(gòu)是采用B—淀粉酶、異淀粉酶、普魯蘭酶這3種酶對支鏈淀粉進(jìn)行酶解，從而獲得3—淀粉酶水解率、CL、ECL、ICL、A：B值等支鏈淀粉結(jié)構(gòu)參數(shù)，這些參數(shù)可更好地反映支鏈淀粉的精細(xì)結(jié)構(gòu)。功能特性的測定方法(1)糊化特性：采用RVA儀對桃榔淀粉糊化性質(zhì)進(jìn)行測定，根據(jù)RVA的曲線，分別獲得峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、回生值、崩解值、糊化溫度和峰值時間。(2)老化特性：采用MCR流變儀的動態(tài)時間掃描程序測定樣品的老化特性。(3)消化特性：運(yùn)用體外模擬酶水解法進(jìn)行測定。具體計算公式如下：TOC\o"1-5"\h\zRDS=(mti-mFG)X0.9 ①SDS=(mt2-mti)X0.9 ②RS=nrrs—(RDS+SDS) ③式中：mu為淀粉酶水解tlmin后產(chǎn)生的葡萄糖質(zhì)量；fdfg為酶水解處理前淀粉中游離葡萄糖質(zhì)量；mt2為淀粉酶水解t2min后產(chǎn)生的葡萄糖質(zhì)量；hits為樣品中總淀粉質(zhì)量。(4)流變特性：采用流變儀對機(jī)榔淀粉流變學(xué)性質(zhì)進(jìn)行測定。3.預(yù)期成果(1)形成桃榔淀粉加工制備的成熟體系，為優(yōu)榔淀粉的提取加工提供借鑒。(2)明確擾榔支鏈淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)與功能性質(zhì)的相關(guān)性，構(gòu)建擾榔支鏈淀粉的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其分支模型，為相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域研究提供理論支撐。(3)論文：預(yù)計發(fā)表SCI論文1篇，申請國家發(fā)明專利1項。(4)學(xué)術(shù)交流：參加國內(nèi)國際重要學(xué)術(shù)交流會議1次。(5)人才培養(yǎng)：培養(yǎng)碩士研究生2名，指導(dǎo)本科生科技創(chuàng)新項目1項。（六）項目研究進(jìn)度安排本申請工作擬在1年內(nèi)完成，在此期間，湍1以研究論文或?qū)＠男问奖M快報道研究結(jié)果。項目的具體進(jìn)度為：2021.05-2021.08:查找相關(guān)文獻(xiàn)，收集相關(guān)材料。對擾榔支鏈淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測定。2021.08-2021.12:對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集統(tǒng)計及分析，做出相關(guān)數(shù)據(jù)圖及模型。2021.12-2022.05:確定支鏈淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)與功能特性的關(guān)系。通過物理及化學(xué)方法改變桃榔粉性質(zhì)，開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。并針對本產(chǎn)品加以改進(jìn)，申請相關(guān)專利，論文發(fā)表，完成結(jié)題報告。（七）已有基礎(chǔ).與本項目有關(guān)的研究積累和已取得的成績導(dǎo)師課題組在淀粉提取、功能性質(zhì)的測定和結(jié)構(gòu)表征已進(jìn)行了相應(yīng)的研究，相應(yīng)的成果已發(fā)表在FoodHydrocolloids,CarbohydratePolymers,InternationalJournalofFoodScience&Technology,Starch,FoodStructure,卡口食品研究與開發(fā)等國內(nèi)外雜志上，同時項目前期研究已申請了2項專利。.已具備的條件，尚缺少的條件及解決方法廣西大學(xué)擁有一批進(jìn)口儀器設(shè)備，食品加工、分析測試設(shè)備配套齊全。項目申請人所在的輕工與食品工程學(xué)院擁有現(xiàn)代化的物性分析設(shè)備實驗室，擁有良好的工作條件和許多精密儀器，如擁有掃描顯微鏡、高效液相色譜、分子量表征系統(tǒng)，DSC、激光納米粒度儀、核磁共振成像儀、質(zhì)構(gòu)儀、傅立葉紅外光譜、拉曼光譜儀、質(zhì)譜儀和流變儀等分析設(shè)備可實現(xiàn)淀粉功能性質(zhì)與淀粉分子結(jié)構(gòu)和精細(xì)結(jié)構(gòu)的分析，這些都將為本項目技術(shù)的實現(xiàn)提供可靠的設(shè)備和技術(shù)保障。三、經(jīng)費預(yù)算（單位：元）財政撥款學(xué)校撥款申請金額合計02000020000開支科目預(yù)算經(jīng)費主要用途階段下達(dá)經(jīng)費計劃（元）前半階段后半階段1.業(yè)務(wù)費16000100006000（1）計算、分析、測試費760048001800（2）能源動力費000（3）會議、差旅費200010001000（4）文獻(xiàn)檢索費400200200（5）論文出版費6000400020002.儀器設(shè)備購置費0003.實驗裝置試制費0004.材料費400030001000四、指導(dǎo)教師意見同意推薦導(dǎo)師（簽章）：年?月―日五、院系大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃專家組意見同意推薦專家組組長（簽章）：六、學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃專家組意見同意推薦負(fù)責(zé)人（簽章）：年月日填寫說明1、本申請書所列各項內(nèi)容均須實事求是，認(rèn)真填寫，表達(dá)明確嚴(yán)謹(jǐn)，簡明扼要。2、申請人，可以是個人，也可以是團(tuán)隊（不超過5人），但項目負(fù)責(zé)人只設(shè)一人。申請書首頁只填負(fù)責(zé)人。“項目編號”一欄不填。3、本申請書請用A3紙打印，中縫裝訂。編輯時可自行加頁，但格式、內(nèi)容、大小均須與本模板一致。4、本申請書，請申請人自行打印后，交所屬二級學(xué)院教學(xué)辦公室。打印份數(shù)，依各二級學(xué)院項目評審需要確定并通知學(xué)生。5、本申請書電子檔，請以“負(fù)責(zé)人姓名+學(xué)號+創(chuàng)新訓(xùn)練申請書”方式命名，如“張三創(chuàng)新訓(xùn)練申請書”。一、基本情況項目名稱桃榔支鏈淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)與功能性質(zhì)的研究起止時間2021年5月至2022年5月所屬專業(yè)類食品科學(xué)與工程類姓名性別學(xué)號民族出生年月所在學(xué)院專業(yè)班級聯(lián)系電話手機(jī)E-mail項目中的分工是否負(fù)責(zé)人譚林彬女漢族2001年8月輕工與食品工程學(xué)院食品類2019級1班實驗設(shè)計是劉雨欣女苗族2001年8月輕工與食品工程學(xué)院食品類2019級1班義獻(xiàn)查閱否王啟寧男壯族2001年6月輕工與食品工程學(xué)院食品類2019級1班數(shù)據(jù)分析否段貴亭男漢族2000年6月輕工與食品工程學(xué)院食品類2019級1班樣品檢測否黃天仁男壯族1999年11月輕工與食品工程學(xué)院食品類2019級1班樣品檢測否指導(dǎo)教師姓名職稱 ]玦系電話（宅） 手機(jī)E-mail符珍講師項目簡介桃榔粉是廣西飲譽(yù)國內(nèi)外的四大名粉之一，桃榔粉具有良好的食療和保健作用而深受廣大消費者歡迎。目前，桃榔淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)與其功能性質(zhì)間相關(guān)性研究偏少。因此，本項目利用HPSEC-和FACE對桃榔支鏈淀粉分子結(jié)構(gòu)和精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，同時表征其功能特性；構(gòu)建桃榔支鏈淀粉的分子模型，分析比較桃榔支鏈淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)與其功能性質(zhì)間的關(guān)系，揭示桃榔支鏈淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)變化間的規(guī)律，可為桃榔淀粉的改性和功能化提供理論依據(jù)。負(fù)責(zé)人曾經(jīng)參與科研的情況無指導(dǎo)教師承擔(dān)科研課題情況主要從事食品大分子加工改性研究，目前以第一或通信作者在CarbohydratePolymers、FoodHydrocolloids、UltrasonicsSonochemistry>Starch>食品研究與開屋等期刊發(fā)表論文近20篇，申請國家發(fā)明專利6項。主要主持參與國家及省部級項目8項。指導(dǎo)教師對本項目的支持情況本項目來源于導(dǎo)師廣西自然科學(xué)基金面上項目的部分內(nèi)容，導(dǎo)師會全力支持指導(dǎo)。二、立項依據(jù)（可加頁）(一)研究目的才光榔，拉丁名Arengapinnata(WurmbJMerr,桃榔在植物分類學(xué)上屬棕桐科植物，是一種常綠的喬木。林榔粉是廣西崇左市龍州縣極具特色的食物，以生長在廣西西南地區(qū)深山中的老齡桃榔樹為原材料，取其樹心并將其研磨為粉狀，而制作成的一種可供人們食用的淀粉。《本草綱目》等古書有記載：“桃榔粉味甘平，無毒，作餅炙食腴美，令人不饑，補(bǔ)益虛贏損，腰腳乏力，久服輕身辟谷”。擾榔粉的纖維含量高，熱能低，無脂，含有人體所需的多種微量元素，如鈣、鎂、鐵、鋅和B族維生素等。有去除濕熱和營養(yǎng)滋補(bǔ)等功效，方便食用，口感與味道極佳，老人和兒童均適合食用，是人們?nèi)粘Ｉ钪辛己玫臓I養(yǎng)佳品。然而受歷史、地域以及交通等因素的限制，人們對桃榔粉的認(rèn)知還非常少，本文欲促使人們對機(jī)榔粉進(jìn)行更深一步的認(rèn)識和利用。淀粉來源廣泛，分離提取方法簡單，所以成本較低，且屬于自然可再生多糖,因此在食品科學(xué)及其他眾多領(lǐng)域中均有廣泛應(yīng)用。狀榔粉作為一種純天然的可食用淀粉，因其含有人體所需的微量營養(yǎng)元素，近年來市場對優(yōu)榔粉需求量越來越大，但目前對于桃榔粉的研究成果較少，商業(yè)化商品單一，市場上大部分是天然無加工的桃榔粉，產(chǎn)品種類還有很大發(fā)展空間，有待進(jìn)一步擴(kuò)展。因此，擾榔支鏈淀粉與功能特性之間的關(guān)系可為擾榔淀粉的改性和功能化提供理論依據(jù)，為利用機(jī)榔粉開發(fā)新型食品，以及對制藥方面的應(yīng)用進(jìn)行更深一步研究，以獲得新型營養(yǎng)的保健品或藥品。同時，充分發(fā)揮擾榔粉的經(jīng)濟(jì)價值作用，在山區(qū)少數(shù)民族的脫貧致富路上，能助其一臂之力。(二)研究內(nèi)容本文的目的是研究機(jī)榔淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)與功能性質(zhì)，為其生產(chǎn)加工奠定理論基礎(chǔ)，主要從以下幾個方面進(jìn)行研究：(1)研究機(jī)榔支鏈淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)成分：主要包括支鏈淀粉鏈長、鏈長分布、CL、ECL、ICL等支鏈淀粉結(jié)構(gòu)參數(shù)測定。(2)研究機(jī)榔支鏈淀粉的精細(xì)結(jié)構(gòu)對理化性質(zhì)影響：包括流變特性、消化特性、老化性質(zhì)、糊化性質(zhì)等。(3)比較分析桃榔支鏈淀粉功能性質(zhì)變化與精細(xì)結(jié)構(gòu)的變化影響，對桃榔支鏈淀粉功能性質(zhì)與其精細(xì)結(jié)構(gòu)分析和總結(jié)，建立機(jī)榔支鏈精細(xì)結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)的相關(guān)性。(三)國、內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)1、淀粉的結(jié)構(gòu)淀粉是由線性直鏈淀粉和分支型支鏈淀粉構(gòu)成的天然高分子聚合物，二者在淀粉顆粒部形成了結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)，構(gòu)成了淀粉多尺度結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。淀粉結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，目前普遍接受的結(jié)構(gòu)模型為多尺度結(jié)構(gòu)，淀粉的多尺度結(jié)構(gòu)按尺寸分為顆粒，生長環(huán)(120-500nm),小塊(20-50nm),無定形結(jié)構(gòu)和結(jié)晶薄片(9nm),分子結(jié)構(gòu)(直鏈淀粉鏈和支鏈淀粉鏈)，生長環(huán)由小塊組成，小塊由交替的非結(jié)晶和結(jié)晶薄片組成，結(jié)晶區(qū)域由雙螺旋結(jié)構(gòu)形成，雙螺旋結(jié)構(gòu)由淀粉鏈的聚集和纏繞形成(Amaglianietal2016]o淀粉結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。階段六 淀粉顆粒，脂質(zhì)和蛋白質(zhì)淀粉顆粒的同心殼結(jié)構(gòu)圖淀粉的6個超分子階段Fig.1-1Sixsupramolecularlevelsofthestarch2、支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)支鏈淀粉有分支結(jié)構(gòu)，主要是葡萄糖分子通過Q-1,4-糖昔鍵和Q-1,6-糖昔鍵連接而成的，且每個支鏈淀粉分子是由一條主鏈和若干條連接在主鏈上的側(cè)鏈組成，聚合度一般在600以上，分子量大。支鏈淀粉精細(xì)結(jié)構(gòu)包括鏈長和鏈長分布、平均鏈長(AverageChainLength,CL)、平均外鏈長(Averageex-teriorChainlength,ECL)>平均內(nèi)鏈長(AverageIntemalChainLength,ICL)等參數(shù)。支鏈淀粉是高度分支的分子，由三種類型的支鏈組成。A鏈，通過還原端的a-D-（1T6）鍵連接到其他鏈上（B鏈或C鏈），但它們自己不能再分支。B鏈，連接到其他B鏈或C鏈上，但B鏈可在葡萄糖單元的0-6位置連接A鏈或其他B鏈分支。每一個支鏈淀粉分子只有一個C鏈，它帶有分子上唯一的還原末端。在X衍射圖中，與糖原的單峰分布不同的是，支鏈淀粉的平均支鏈長度分布呈現(xiàn)出雙峰分布。支鏈淀粉的支鏈平均長度，隨著淀粉來源、成熟度和分子在團(tuán)粒中的位置而變化。檜作（Hizukuri）等人測量了多種淀粉的平均鏈長度，及它們與各種淀粉的晶質(zhì)淀粉X射線衍射圖的關(guān)系。A、B、C型淀粉的支鏈淀粉重均鏈長度分別為DP19?28、DP29?31、DP25?27。A型淀粉支鏈淀粉分子一般既有短鏈，又有長鏈，短鏈和長鏈都比B型淀粉的小，而短鏈部分所占比例比B型淀粉的高。對于A型淀粉，短鏈和長鏈的摩爾比為8?12,C型淀粉為7?9,B型淀粉為3?7。C型淀粉，例如香蕉、光粒青豌豆、紅薯和銀杏果淀粉，由呈A型、B型X射線圖和A型、B型支鏈圖形式的混合物組成，還包括極長鏈和極短鏈。3、功能性質(zhì)消化特性消化特性是指食物中的淀粉進(jìn)入人體，經(jīng)過腸道的消化作用后產(chǎn)生的變化，然后基于此計算出淀粉在人體的消化速率。精細(xì)結(jié)構(gòu)對淀粉的消化性有影響，比如顆粒大小直接聯(lián)系了消化性，顆粒越大消化效率越低。結(jié)晶結(jié)構(gòu)中塊莖類淀粉（如桃榔粉）具有B型圖譜，消化效率較低。支鏈淀粉的結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)經(jīng)有組織的變大形成球形會使淀粉對淀粉酶的敏感性下降，消化速率下降。支鏈淀粉/直鏈淀粉比例也影響淀粉的消化特性，支鏈淀粉含量與消化速率呈正相關(guān)。因為支鏈淀粉分支多，淀粉酶可以同時作用多個位點，水解效率較高，還有一個原因是支鏈淀粉的中長鏈可以增強(qiáng)分子鏈間的氫鍵作用力，形成較穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而降低淀粉的消化程度。淀粉的短程有序結(jié)構(gòu)可能直接影響消化（。-螺旋與8-折疊）。糊化性質(zhì)淀粉顆粒具有一定的吸水性，但是在冷水中是不溶的。當(dāng)開始對淀粉進(jìn)行加熱時，水分子進(jìn)入淀粉顆粒的無定形區(qū)，無定形區(qū)的直鏈淀粉會不斷滲漏出來，在氫鍵的作用下，與部分水分子結(jié)合而擴(kuò)散，此時，淀粉顆粒發(fā)生可逆性溶脹，黏度增加緩慢。繼續(xù)加熱，淀粉顆粒吸收大量水分，分子間連接的氫鍵斷裂，偏光十字變暗直至消失，此時，淀粉的雙螺旋結(jié)構(gòu)被破壞，黏度迅速增加。在加熱后期，淀粉顆粒發(fā)生不可逆地溶脹，完全破碎，形成黏度很高的膠體體系。因此，可以說淀粉的糊化就是淀粉顆粒吸水膨脹、晶體溶解、雙折射消失、淀粉溶脹破裂的不可逆過程。淀粉的糊化會對食品的黏度、持水力、硬度和彈性等造成很大的影響，所以，適宜的糊化度對淀粉基食品的食品質(zhì)量和貨架期是至關(guān)重要的。老化性質(zhì)淀粉老化是淀粉分子在溫度逐漸冷卻時，從無序到有序的變化過程。加熱糊化后，水分子和熱的聯(lián)合作用，致密有序的淀粉分子陷入雜亂無章狀態(tài)，降溫冷卻發(fā)生后，尤其冷卻到低于晶體融化溫度時，溶液變渾濁，溶解度變差，有絮狀物出現(xiàn)甚至形成沉淀。淀粉體系一旦形成凝膠固化和質(zhì)構(gòu)老化，水分子無法再進(jìn)入淀粉分子內(nèi)部，更無法被淀粉酶水解，故口感變差，消化率下降，產(chǎn)品品質(zhì)變差。淀粉老化包括短期老化和長期老化。長期老化主要由支鏈淀粉高度分支的結(jié)構(gòu)引起，氫鍵穩(wěn)固，長期老化持續(xù)時間較長，決定了淀粉老化的最終程度。在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)淀粉樣品的信息將多種檢測技術(shù)相結(jié)合，更全面地分析淀粉老化特性的變化情況，以延緩淀粉類食品老化，延長產(chǎn)品貨架期。流變特性動態(tài)流變特性：動態(tài)模量包括彈性模量(G')和黏性模量(G")。彈性模量表示物料在形變過程中儲存的能量，反映物料形變后恢復(fù)原狀的能力，彈性模量越大，恢復(fù)能力越強(qiáng);黏性模量表示在形變過程中，物料為了抵抗黏性阻力而損失的能量，反映物料抵抗流動的能力，黏性模量越大，抵抗流動能力越強(qiáng)。342靜態(tài)流變特性：靜態(tài)流變特性研究中，對淀粉糊施加剪切力，由于淀粉內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞的速率與自身恢復(fù)速率之間存在差異，導(dǎo)致剪切應(yīng)力隨剪切速率變化時形成了由上行線(0.1?lOOs-l)和下行線(100?0.1S-1)組成的順時針環(huán)狀回路，稱為