[发明专利]一种用于淀粉糊化度检测的转子型荧光分子及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种用于淀粉糊化度检测的转子型荧光分子及其制备和应用，该转子型荧光分子具有如下结构：，其结构中含有可自由旋转的苯环结构，对于淀粉糊化液中微区粘度的变化可以敏锐感知，并通过表观荧光信号释放的强弱来反映这种变化，具有很好的可视化检测效果；同时，其具有聚集诱导发光（AIE）特性，适合作为功能纳米粒子工具进行应用。本发明的转子型荧光分子适合用于淀粉糊化液中的复杂溶液环境，通过释放荧光信号来反应淀粉糊化过程中溶液微区粘度的变化，进而判断淀粉的糊化度，能够在淀粉糊化过程中对淀粉糊化度进行有效监控，有助于对食品加工工艺的改进。

技术领域

本发明涉及功能食品应用技术领域，具体涉及一种用于淀粉糊化度检测的转子型荧光分子及其制备和应用。

背景技术

淀粉，一种由基本单位葡萄糖通过α-1,4糖苷键和α-1,6糖苷键连接缩成的高分子碳水化合物。糊化（Gelatinization）是淀粉的一种关键特性，其主要是指当淀粉悬浮液受热后，淀粉颗粒容易吸水，颗粒内部结构中的非晶区和结晶区被水分子破坏，使得其结构发生不可逆的从有序态到无序态的转变，进而产生膨胀现象，最终形成均匀的粘稠糊状溶液。淀粉的糊化特性，在食品工业中有广泛应用，可通过淀粉糊化来改善食品的形态、口感和味道，例如菜肴汁液通过淀粉勾芡变得浓稠，口感味道更佳，增强食欲；另外，淀粉糊化后易被水、淀粉酶渗透到淀粉内部，有利于淀粉的水解，更容易被消化吸收。在含淀粉的食品加工过程中，加工温度、时间等工艺条件会影响淀粉的糊化度，而淀粉糊化度影响着最终产品的物理和感官特性、消化特性和营养特性，因此，加工过程中淀粉糊化度的控制是产品质量好坏的关键。

目前，已开发出部分手段用于测定淀粉糊化度。中国专利201611250606.6公开了一种玉米淀粉糊化度的测定方法，主要是先添加淀粉酶来降解淀粉，然后通过淀粉指示剂进行滴定测得糊化度，该方法步骤繁琐，所需的化学试剂较多，且通过酶解法结合滴定存在较大误差，不利于精确测定糊化度；中国专利申请201710073838.7公开了一种饲料淀粉糊化度的检测方法，具体是将饲料样品和葡萄糖标准品通过色谱法进行对比，以此来判断饲料样品的糊化度，但是其前处理过程较为复杂，同时也需要用到大量化学试剂进行配制样品液，且色谱操作需要选择合适的色谱柱，控制柱温，以及选择合适的流动相，还需进行过筛等操作，步骤较多，不利于快速、高效的进行淀粉糊化度的测定；中国专利申请201710672065.4公开了一种淀粉糊化度和糊化温度的在线检测方法，采用了热台偏光显微镜和人工智能深度学习的手段来识别淀粉糊化度，监控淀粉糊化过程的形态变化，虽可降低人工视觉观察误差，但是其需要大量的编程以及对图片识别程序的不断精进，并且需要大量的淀粉糊化图片才能完成人工智能对淀粉糊化图片的深度学习过程，才能为后续的糊化图片的判断奠定基础，并且前处理包含制片（用胶头滴管吸取淀粉乳滴加得到样本片）、拍摄（采集大量图片）、构建数据库（基于Starch-SSD方法构建特征数据库）、量化拟合出公式等操作，整个过程复杂，对人员软件算法要求较高，同时，构建数据库需要大量数据来获取，严重影响效率。基于此，亟待开发一种简单、快捷、通用的检测淀粉糊化度的方法。一般的，淀粉的糊化程度直接表现为淀粉糊化液表观粘度的变化，故考虑通过对淀粉糊化液粘度的测定，进而判断淀粉的糊化度，会是一个很好的研究方向。

在功能材料领域，转子型荧光分子是一类在特定波长的外部光源激发下产生荧光信号用于特异性检测、成像等的有机功能分子。其具备专一性较好、检测灵敏度高、无损成像、制备简单且操作便捷等特点，广泛应用于分子级的实时监测领域。具体地，转子型荧光分子在低粘度溶液中通过分子中可以转动的结构耗散掉激发态能量，表现出非常弱的荧光，而在高粘度溶液中，其旋转受到限制，激发态能量转而通过辐射跃迁的方式耗散掉，从而释放出强荧光信号；此时，通过荧光信号的变化可反映其中溶液的粘度。这种可视化检测手段虽已在生物微环境、化学生物学等领域中成为有力的研究工具，但是鲜有将其用于淀粉糊化液粘度的检测。

综上所述，若能够研究开发一种对淀粉糊化液粘度变化有较高敏感性的转子型荧光分子工具，可通过淀粉糊化液粘度的可视化检测，来实现快捷、高效的对淀粉糊化度的测定，从而能够对淀粉糊化过程进行有效监控，对于食品加工工艺的改进有重要意义。