魔芋葡甘聚糖对淀粉消化性的影响规律及其作用机理研究

Konjac glucomannan (Konjac Glucomannan, KGM) could be added to improve texture and processing performance of starch foods. However, the starch digestibility is also influenced at the same time. At present, the effect of KGM on starch digestibility and its mechanism is still unclear. Based on our previous results, this project intends to adopt KGM and starches as materials and in vitro digestion method as model. The effects of KGM chain length, starch kinds and KGM addition amounts on the starch digestibility will be systematically explored by measuring starch digestion kinetics curves. Based on these results, interactions between KGM and starch as well as starch amylase have been used as two starting points in mechanism study. The effects of KGM on starch gelatinization, thermodynamics, rheology, microscopic morphology, crystallinity, single helix, double helix, amorphous structure and theirs content as well as amylase activity, fluorescence quenching degree and secondary structure content will be systematically explored. Then the correlation of digestibility with physical characteristics, structure characteristics and amylase activity will be analyzed. At last, the mechanism of the effect of KGM on the starch digestibility will be elucidated. All the results will provide a scientific basis for application of KGM on the starch foods.

魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan，KGM）可以添加在淀粉基食品中起到改善质构和提高加工性能的作用，但同时又对淀粉的消化性产生着影响。目前，KGM对淀粉消化性的影响规律及其作用机理尚不明晰。本项目拟以KGM和淀粉为实验材料，在申请人前期探索实验的基础上，采用体外消化模型，通过测定淀粉的消化动力学曲线，系统研究KGM分子量、淀粉种类以及KGM添加量等因素作用下KGM对淀粉消化性的影响规律。在此基础上，以KGM与淀粉以及淀粉酶的相互作用为研究的两个切入点，系统研究KGM对淀粉的糊化、流变、热力学、微观形貌以及结晶度、单螺旋、双螺旋和无定型区结构及含量的影响，以及KGM对淀粉酶活性、淀粉酶荧光淬灭程度和二级结构含量的影响，进而分析淀粉消化性与物性、结构特性以及淀粉酶活性之间的相关性，探究KGM影响淀粉消化性的作用机理。研究结果将为KGM在淀粉基食品中的应用提供科学依据。

魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan，KGM）可以添加在淀粉基食品中起到改善质构和提高加工性能的作用，但同时又对淀粉的消化性产生着影响。项目首先利用高压均质法制备得到了不同分子量的KGM样品，在此基础上研究了KGM对淀粉（大米、玉米、马铃薯以及豌豆等4种淀粉）消化性、淀粉物化特性以及淀粉酶活性的影响，并探讨分析了KGM影响淀粉消化性的作用机理。研究结果发现，KGM可以在不同程度上降低淀粉的消化速率和消化程度，相比于原淀粉体系，淀粉-KGM复配体系的快消化淀粉含量下降、慢消化淀粉和抗性淀粉含量升高、预测血糖指数降低，且这一影响效果随KGM添加量和分子量的增加而加剧；KGM的添加降低了淀粉体系中水分子的运动性，从而减少了渗透到淀粉颗粒中的水分子的数量，抑制了淀粉糊化，提高了淀粉黏度。同时，淀粉糊的粘弹性也随KGM的添加而升高，说明KGM和淀粉发生了一定程度上的分子间协同作用并由此形成较多的缠结点，且随KGM的分子量和添加量的增加，缠结点逐渐增多，淀粉凝胶的网络结构也因此进一步增强。淀粉体系黏度的增加和凝胶网络结构的增强引起的淀粉与淀粉酶之间相互接触几率下降、淀粉糊化程度的降低以及KGM的空间位阻效应均是其影响淀粉消化性的可能作用机理。除此之外，研究结果也发现KGM与淀粉酶相互作用导致的酶活力下降也是其影响淀粉消化性的重要原因之一。项目获得的研究数据和结果不仅有助于人们深入认识魔芋葡甘聚糖影响淀粉和淀粉基食品消化性的作用机理，而且也将为魔芋和魔芋葡甘聚糖在淀粉类食品中的应用提供科学依据。