玉米淀粉是目前国内外产量最大的淀粉品种,在食品、纺织、造纸等领域具有广泛的应用。然而,由于玉米淀粉糊易回生,使其应用效果受到显著影响。淀粉分支酶(EC2.4.1.18)属于糖苷水解酶家族13,它能够先切断淀粉分子中α-1,4糖苷键,然后以α-1,6糖苷键将切下的链段转接至受体链上形成新的分支,从而增加淀粉分支度。本论文首先采用来源于热葡糖苷酶地衣芽孢杆菌(Geobacillus thermoglucosidans STB02)的淀粉分支酶对玉米淀粉进行了高支化改性,考察了反应条件对玉米淀粉高支化改性的影响,分析了玉米淀粉高支化改性对其分子结构的影响,探讨了淀粉分支酶对玉米淀粉的作用方式;同时,研究了玉米淀粉高支化改性对其短期回生和长期回生性质的影响,并探究了高支化玉米淀粉的分子结构与其短期及长期回生性质的相关性,为改善淀粉回生性质提供了新的思路,也为淀粉分支酶的工业化应用打下了一定的基础。首先,以淀粉脱支后的还原糖含量为评价指标,考察了反应温度、反应pH、酶添加量及反应时间对淀粉分支酶改性玉米淀粉的影响。结果表明,当反应温度为50°C、反应pH为7.5、酶添加量为300 U/g(以淀粉干基计)、反应时间为24 h时,改性玉米淀粉脱支后的还原糖含量最高,说明玉米淀粉高支化改性效果最好。其次,分析了玉米淀粉高支化改性对其分子结构的影响。结果显示,相比于未改性玉米淀粉,经淀粉分支酶改性得到的高支化玉米淀粉的α-1,6糖苷键比例增加,直链淀粉含量减少,直链淀粉重均摩尔质量减小,支链淀粉重均摩尔质量增大。支链链长分布结果显示,高支化玉米淀粉脱支后向聚合度(DP)低的方向转移,其短链含量增加,长链含量减少。此外,高支化玉米支链淀粉的β-淀粉酶水解率降低,支链平均链长变短。这些现象随着淀粉分支酶作用时间延长越明显。相比于未改性玉米淀粉,经淀粉分支酶作用10 h后得到的高支化玉米淀粉的α-1,6糖苷键比例增加64.6%,直链淀粉含量、支链淀粉β-淀粉酶水解率和支链平均链长分别降低29.5%、15.4%和11.8%。同时,探讨了淀粉分支酶对玉米淀粉的作用方式。结果显示,本研究所用淀粉分支酶对玉米淀粉的作用方式存在以下几种方式可能性较大:(1)淀粉分支酶水解直链淀粉分子中的α-1,4糖苷键,将切下的链段以α-1,6糖苷键转接至支链淀粉分子上;(2)淀粉分支酶水解支链淀粉分子中的α-1,4糖苷键,将切下的链段以α-1,6糖苷键转接至同一支链淀粉分子上;(3)淀粉分支酶水解支链淀粉分子中的α-1,4糖苷键,将切下的链段以α-1,6糖苷键转接至另一支链淀粉分子上。再次,研究了玉米淀粉高支化改性对其短期回生性质的影响及其分子结构与短期回生的相关性。动态时间扫描结果显示,高支化玉米淀粉的储能模量(G’)降低,损耗角正切值(tan??增大;核磁共振结果显示,高支化玉米淀粉的横向弛豫时间(T2)增大;Brabender粘度曲线显示,高支化玉米淀粉的峰值粘度、崩解值、短期回生值和终值粘度均降低,凝胶结构减弱。这些结果均说明高支化改性能够抑制玉米淀粉的短期回生。相比于未改性玉米淀粉,经淀粉分支酶作用10 h后得到的高支化玉米淀粉的短期回生值降低45.7%。进一步分析发现,高支化玉米淀粉的直链淀粉含量与短期回生值呈现显著的正相关(r=0.9948)。因此,高支化改性抑制玉米淀粉短期回生的主要原因可能是淀粉分支酶处理降低了玉米淀粉中直链淀粉的含量。最后,研究了玉米淀粉高支化改性对其长期回生性质的影响及其分子结构与长期回生的相关性。差示扫描量热(DSC)分析结果显示,高支化玉米淀粉的长期回生焓值(ΔHr)减小;红外光谱(FTIR)分析可以得出,高支化玉米淀粉长期回生后氢键含量减少;X-射线衍射(XRD)结果显示,高支化玉米淀粉长期回生后的相对结晶度降低。这些结果均说明高支化改性能够抑制玉米淀粉的长期回生。相比于未改性玉米淀粉,经淀粉分支酶作用10 h后得到的高支化玉米淀粉长期回生后的相对结晶度降低22.0%。进一步分析发现,高支化玉米淀粉支链平均链长与其长期回生后的相对结晶度呈显著正相关(r=0.9889),其直链淀粉含量与长期回生后的相对结晶度也呈显著正相关(r=0.9825)。因此,高支化改性抑制玉米淀粉长期回生的主要原因可能是淀粉分支酶处理同时降低了玉米淀粉中直链淀粉的含量和支链平均链长。