抗性淀粉研究進(jìn)展

1、抗性淀粉研究進(jìn)展摘要:抗性淀粉是膳食纖維的一種,對于人體健康具有重要的食用價值和保健作用。本文就抗性淀粉的分類、制備方法、對人體的生理功能、及其在食品中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。關(guān)鍵詞:抗性淀粉;生理功能;食品應(yīng)用抗性淀粉(resistant starch,RS是膳食纖維的一種,是人類小腸內(nèi)不能消化吸收,但能在結(jié)腸發(fā)酵的淀粉及其分解產(chǎn)物1。1982年,英國生理學(xué)家Englyst發(fā)現(xiàn)并非所有淀粉都能被-淀粉酶水解,由此提出抗性淀粉這一概念2。因為抗性淀粉在小腸內(nèi)不被消化吸收,而是進(jìn)入結(jié)腸被腸道微生物利用發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸再被吸收,有利于其能量緩慢釋放,此外,還能產(chǎn)生二氧化碳、甲烷等氣體維持結(jié)腸良好的微生態(tài)

2、環(huán)境,有研究發(fā)現(xiàn)短鏈脂肪酸還能降低人體的膽固醇,這些功能都改善了人體健康。抗性淀粉的熱量較低,熱值一般不超過10.0-10.5KJ/g3,具有膳食纖維的功能特性,但在食品加工能克服膳食纖維的某些缺點,改善食品品質(zhì)。目前,人們已經(jīng)將抗性淀粉應(yīng)用在面條、餅干、酸奶等食品中。本文主要從抗性淀粉的分類、制作方法、健康特性、食品應(yīng)用方面進(jìn)行闡述。1 抗性淀粉的分類普通淀粉的形狀為圓形或橢圓形輪廓,光滑平整;抗性淀粉為不規(guī)則的碎石狀,表面鱗狀起伏4。高直連淀粉(如玉米、大麥?zhǔn)荝S的主要來源,一般來說,直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例比值越大,抗性淀粉的含量越高5。此外,抗性淀粉的顆粒大,因其體面積比大,與酶接觸機

3、會小,水解速度慢。賓石玉2等的研究測定高直連玉米淀粉、玉米、早秈稻糙米、糯米的抗性淀粉的含量分別為44.98%、3.89%、1.52%和0。1.1 物理包埋淀粉(RS1因淀粉包埋在食物基質(zhì)(蛋白質(zhì)、細(xì)胞壁等中,這種物理結(jié)構(gòu)阻礙了淀粉與淀粉酶的接觸而阻礙淀粉的消化,一般通過碾磨、破碎等手段可破壞包埋體系而轉(zhuǎn)變?yōu)橐紫矸邸５湫痛?谷粒、種子、豆類。1.2 抗性淀粉顆粒(RS2主要存在水分含量較低的天然淀粉顆粒中,由于淀粉顆粒結(jié)構(gòu)排列規(guī)律,晶體結(jié)構(gòu)表面致密使得淀粉酶不易作用,從而對淀粉酶產(chǎn)生抗性,可通過熱處理如蒸煮使其糊化失去抗性。典型代表:生的薯類、青香蕉淀粉顆粒。1.3 回生淀粉(RS3食品

4、加工過程中發(fā)生回生作用而形成的抗性淀粉。因淀粉顆粒在大量水中加熱膨脹最終崩解,在冷卻過程中,淀粉鏈重新靠近、纏繞折疊,定向排列成的緊密的淀粉晶體結(jié)構(gòu),而不易與淀粉酶結(jié)合。典型代表:加熱放冷的馬鈴薯、紅薯以及過夜的米飯。1.4 化學(xué)改性淀粉(RS4通過化學(xué)改性(酯化、醚化、交聯(lián)作用或基因改良而引起淀粉分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而不利于淀粉酶作用的淀粉。典型代表:交聯(lián)淀粉、基質(zhì)改良粘大米。1.5 淀粉脂質(zhì)復(fù)合物(RS5當(dāng)?shù)矸叟c脂質(zhì)之間發(fā)生相互作用時,直連淀粉和支鏈淀粉的長鏈部分與脂肪醇或脂肪酸結(jié)合形成的復(fù)合物稱RS5。脂質(zhì)存在于RS5淀粉鏈中的雙螺旋中,使得淀粉結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,不溶于水,且具熱穩(wěn)定性,不易與淀

5、粉酶反應(yīng)6。典型代表:含有淀粉和脂質(zhì)的谷物和食品。2 抗性淀粉的制備從抗性的制備工藝方面,RS3 型抗性淀粉具有生產(chǎn)安全、易于控制及熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點,因此是最具有工業(yè)化生產(chǎn)與廣闊的應(yīng)用前景的一類抗性淀粉?？剐缘矸鄣漠a(chǎn)率與原料中的直鏈淀粉含量成正比,隨著直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例增高,抗性淀粉產(chǎn)率由7.61%增大至36.45%7。常用的抗性淀粉制備方法有熱處理法、酶法、酸法、擠壓處、理法、微波法、超聲波法4。付蕾等8對玉米抗性淀粉研究發(fā)現(xiàn),抗性淀粉的生成沒有形成新的基團(tuán),是物理改良淀粉,RS3的總體粒徑變大,而RS2的總體粒徑變小,它們的粒度都不均勻,顆粒大小相差很大。2.1制備RS3原理淀粉加入

6、一定量的水,在加熱的過程中淀粉顆粒逐漸吸水膨脹,結(jié)晶區(qū)崩解遭到破壞,釋放出直鏈淀粉分子,后在冷卻的過程中,一定聚合度的淀粉分子鏈相互靠近纏繞成雙螺旋結(jié)構(gòu),后通過分子間的氫鍵作用,雙螺旋結(jié)構(gòu)進(jìn)一步發(fā)生折疊,逐漸定向排列成有序的緊密晶體結(jié)構(gòu)。由于該淀粉晶體結(jié)構(gòu)緊密,熱穩(wěn)定性相對較高,淀粉酶難以滲透酶解,從而對淀粉酶產(chǎn)生了抗性。2.2 酶法和酸法向淀粉懸浮液加入脫支酶或酸,利用酶的脫支作用或酸的降解效應(yīng),將直鏈淀粉-1,6糖苷鍵打斷,提高淀粉中直鏈淀粉的含量,從而實現(xiàn)增加抗性淀粉產(chǎn)量。2.3 壓熱法通過高溫、高壓、冷卻等方法將淀粉懸浮液充分糊化,再經(jīng)老化處理,制備抗性淀粉。部分糊化淀粉比完全糊化淀粉

7、結(jié)晶速率較快,抗性淀粉含量更多9。2.4 微波法利用微波加熱使食品中水分迅速蒸發(fā)氣化,打斷淀粉分子間氫鍵,在冷卻階段又重新形成氫鍵形成抗性淀粉。3 抗性淀粉的功能3.1 降血糖功能抗性淀粉的深入研究發(fā)現(xiàn),其能量吸收緩慢但較完全,血糖指數(shù)較低,與葡萄糖和普通淀粉相比,具有維持餐后血糖穩(wěn)態(tài),提高胰島素敏感性的作用。王竹等10研究抗性淀粉的吸收代謝特點及對血糖調(diào)節(jié)的影響,發(fā)現(xiàn)食用抗性淀粉后120分鐘后,GI值顯著低于葡萄糖組;但30小時的累積轉(zhuǎn)化率卻高達(dá)94%,證明RS是以發(fā)酵后再吸收的途徑,且可以緩慢吸收完全。陳云超等11研究發(fā)現(xiàn),玉米抗性淀粉、綠豆抗性淀粉、葛根抗性淀粉均能降低糖尿病大鼠的血糖水

8、平,但持續(xù)單一飼喂一種抗性淀粉一定時間后,穩(wěn)定血糖的效果會減弱,而交替飼喂抗性淀粉飼料更有利于降血糖。3.2 降低血液膽固醇含量于森等12研究甘薯抗性淀粉對高脂血癥大鼠的血脂影響,發(fā)現(xiàn)抗性淀粉能降低高脂血癥大鼠的甘油三酯、膽固醇、低密度脂蛋白含量,增加高密度脂蛋白含量對脂質(zhì)代謝有明顯的調(diào)節(jié)作用,并且改善肝臟細(xì)胞變性和壞死現(xiàn)象。此外,抗性淀粉可減少胰島素分泌,從而減少肝臟合成膽固醇,起到降低血液膽固醇的作用。3.3 預(yù)防結(jié)腸癌研究表明,抗性淀粉可以促進(jìn)腸道有益菌群如雙歧桿菌、乳酸桿菌的生長繁殖,抑制腸球菌的生長13?？剐缘矸鄣竭_(dá)結(jié)腸被腸道益生菌利用發(fā)酵產(chǎn)生二氧化碳、甲烷、乙烷和短鏈脂肪酸(乙酸、

9、丙酸、丁酸等,有效降低腸道pH值,且短鏈脂肪酸含量隨RS2的攝入增加而增加。有報道指出,丁酸可以一直腫瘤細(xì)胞分化并誘導(dǎo)其凋亡、一直結(jié)腸粘膜細(xì)胞的癌變及增殖、抑制誘變因子的潛在毒性而發(fā)揮抗癌作用14。3.4 減少肥胖抗性淀粉在小腸不被消化吸收,在結(jié)腸發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸被吸收,能延長食物的能量的釋放,延長人體的飽腹感而不容易產(chǎn)生饑餓感。黃志強等15指出在日常膳食中、面包制品添加抗性淀粉都能夠增強飽腹感?？剐缘矸蹨p肥的機理還與其在結(jié)腸發(fā)酵生成的短鏈脂肪酸的有關(guān),短鏈脂肪酸被結(jié)腸上皮細(xì)胞利用并經(jīng)過肛門靜脈進(jìn)入血液循環(huán),影響肝臟中脂質(zhì)代謝,促進(jìn)脂質(zhì)排泄。4 抗性淀粉在食品中的應(yīng)用抗性淀粉以色白、顆粒細(xì)、

10、風(fēng)味淡、持水力溫和而成為傳統(tǒng)膳食纖維的最佳替代物,可以增加食品的脆性、改善口感、減少食品的膨脹度等。付蕾等6研究發(fā)現(xiàn),玉米抗性淀粉的黏度近似為0,在95下沒有大聲吸水溶脹、崩解等過程。4.1 在面包、面條、餅干中的應(yīng)用面包添加膳食纖維,如小麥麩皮,會導(dǎo)致面包形狀、色澤、氣味品質(zhì)下降,而添加抗性淀粉的面包不僅膳食纖維成分得到了強化,而且,氣孔結(jié)構(gòu)、均勻性、體積和顏色等感官品質(zhì)方面均優(yōu)于添加普通膳食纖維的面包7,但不同來源的抗性淀粉的效能并不一樣,而且添加過量抗性淀粉會導(dǎo)致面包粘合度、硬度增大而影響口感。張煥新等16以低筋小麥粉100%為基準(zhǔn),添加25%抗性淀粉制作餅干,除口感、色澤、形狀優(yōu)良外,

11、發(fā)現(xiàn)抗性淀粉餅干的水解指數(shù)和血糖指數(shù)都顯著下降。Srikaeo17在大米面條中添加高直連玉米抗性淀粉,發(fā)現(xiàn)面條的GI值降低,然而面條的韌度隨抗性淀粉的增加而降低。而Wandee14用玉米交聯(lián)抗性淀粉添加到大米面條中,發(fā)現(xiàn)面條的韌度和延長性增加。4.2 在油炸食品中的應(yīng)用抗性淀粉可以增加油炸食品的硬度和脆度,還可加深油炸食品的色澤,因為抗性淀粉的低持水性,所以用抗性淀粉油炸成品在空氣中不容易失水,保持良好的脆度7。4.3 在飲料及發(fā)酵制品中的應(yīng)用抗性淀粉因為具有較好的黏度穩(wěn)定性、流變性及低持水性,因此可作為食品增稠劑使用。白永亮等18在發(fā)酵后期酸奶中添加3%的香蕉抗性淀粉制作高纖維的保健酸奶。5

12、 結(jié)語我國大部分地區(qū)都栽培有淀粉資源作物,我國充足的淀粉資源與落后的淀粉深加工水平矛盾日益凸顯。抗性淀粉在食品中應(yīng)用的廣闊前景,為糧食加工企業(yè),特別是淀粉生產(chǎn)以及淀粉深加工企業(yè)指明了方向。適量添加抗性淀粉到食品中,不僅可以作為膳食纖維的強化劑,還有助于食品品質(zhì)的改善,對消費者的健康也產(chǎn)生生理調(diào)節(jié)作用。如何把儲量豐富、價格低廉的淀粉開發(fā)出具有良好食品加工特性和生理功能的高含量抗性淀粉,并將其應(yīng)用到食品中,這是今后應(yīng)逐漸開展的研究。參考文獻(xiàn):1ENGL YST H.N, TROWEL H, SOUTHGA TE DAT, etal. Dietary fibe and resistant starc

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