抗性淀粉研究进展

抗性淀粉研究进展摘要：抗性淀粉是膳食纤维的一种，对于人体健康具有重要的食用价值和保健作用。本文就抗性淀粉的分类、制备方法、对人体的生理功能、及其在食品中的应用进行综述。关键词：抗性淀粉；生理功能；食品应用抗性淀粉(resistantstarch，RS)是膳食纤维的一种，是人类小肠内不能消化吸收，但能在结肠发酵的淀粉及其分解产物[1]。1982年，英国生理学家Englyst发现并非所有淀粉都能被α-淀粉酶水解，由此提出抗性淀粉这一概念[2]。因为抗性淀粉在小肠内不被消化吸收，而是进入结肠被肠道微生物利用发酵产生短链脂肪酸再被吸收，有利于其能量缓慢释放，此外，还能产生二氧化碳、甲烷等气体维持结肠良好的微生态环境，有研究发现短链脂肪酸还能降低人体的胆固醇，这些功能都改善了人体健康。抗性淀粉的热量较低，热值一般不超过10.0-10.5KJ/g[3]，具有膳食纤维的功能特性，但在食品加工能克服膳食纤维的某些缺点，改善食品品质。目前，人们已经将抗性淀粉应用在面条、饼干、酸奶等食品中。本文主要从抗性淀粉的分类、制作方法、健康特性、食品应用方面进行阐述。1抗性淀粉的分类普通淀粉的形状为圆形或椭圆形轮廓，光滑平整；抗性淀粉为不规则的碎石状，表面鳞状起伏[4]。高直连淀粉（如玉米、大麦）是RS的主要来源，一般来说，直链淀粉与支链淀粉的比例比值越大，抗性淀粉的含量越高[5]。此外，抗性淀粉的颗粒大，因其体面积比大，与酶接触机会小，水解速度慢。宾石玉[2]等的研究测定高直连玉米淀粉、玉米、早籼稻糙米、糯米的抗性淀粉的含量分别为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质（蛋白质、细胞壁等）中，这种物理结构阻碍了淀粉与淀粉酶的接触而阻碍淀粉的消化，一般通过碾磨、破碎等手段可破坏包埋体系而转变为易消化淀粉。典型代表：谷粒、种子、豆类。1.2抗性淀粉颗粒（RS2）主要存在水分含量较低的天然淀粉颗粒中，由于淀粉颗粒结构排列规律，晶体结构表面致密使得淀粉酶不易作用，从而对淀粉酶产生抗性，可通过热处理如蒸煮使其糊化失去抗性。典型代表：生的薯类、青香蕉淀粉颗粒。1.3回生淀粉（RS3）食品加工过程中发生回生作用而形成的抗性淀粉。因淀粉颗粒在大量水中加热膨胀最终崩解，在冷却过程中，淀粉链重新靠近、缠绕折叠，定向排列成的紧密的淀粉晶体结构，而不易与淀粉酶结合。典型代表：加热放冷的马铃薯、红薯以及过夜的米饭。1.4化学改性淀粉（RS4）通过化学改性（酯化、醚化、交联作用）或基因改良而引起淀粉分子结构发生变化而不利于淀粉酶作用的淀粉。典型代表：交联淀粉、基质改良粘大米。1.5淀粉脂质复合物（RS5）当淀粉与脂质之间发生相互作用时，直连淀粉和支链淀粉的长链部分与脂肪醇或脂肪酸结合形成的复合物称RS5。脂质存在于RS5淀粉链中的双螺旋中，使得淀粉结构发生改变，不溶于水，且具热稳定性，不易与淀粉酶反应[6]。典型代表：含有淀粉和脂质的谷物和食品。2抗性淀粉的制备从抗性的制备工艺方面，RS3型抗性淀粉具有生产安全、易于控制及热稳定性好的优点，因此是最具有工业化生产与广阔的应用前景的一类抗性淀粉。抗性淀粉的产率与原料中的直链淀粉含量成正比，随着直链淀粉与支链淀粉的比例增高，抗性淀粉产率由7.61%增大至36.45%[7]。常用的抗性淀粉制备方法有热处理法、酶法、酸法、挤压处、理法、微波法、超声波法[4]。付蕾等[8]对玉米抗性淀粉研究发现，抗性淀粉的生成没有形成新的基团，是物理改良淀粉，RS3的总体粒径变大，而RS2的总体粒径变小，它们的粒度都不均匀，颗粒大小相差很大。2.1制备RS3原理淀粉加入一定量的水，在加热的过程中淀粉颗粒逐渐吸水膨胀，结晶区崩解遭到破坏，释放出直链淀粉分子，后在冷却的过程中，一定聚合度的淀粉分子链相互靠近缠绕成双螺旋结构，后通过分子间的氢键作用，双螺旋结构进一步发生折叠，逐渐定向排列成有序的紧密晶体结构。由于该淀粉晶体结构紧密，热稳定性相对较高，淀粉酶难以渗透酶解，从而对淀粉酶产生了抗性。2.2酶法和酸法向淀粉悬浮液加入脱支酶或酸，利用酶的脱支作用或酸的降解效应，将直链淀粉α-1,6糖苷键打断，提高淀粉中直链淀粉的含量，从而实现增加抗性淀粉产量。2.3压热法通过高温、高压、冷却等方法将淀粉悬浮液充分糊化，再经老化处理，制备抗性淀粉。部分糊化淀粉比完全糊化淀粉结晶速率较快，抗性淀粉含量更多[9]。2.4微波法利用微波加热使食品中水分迅速蒸发气化，打断淀粉分子间氢键，在冷却阶段又重新形成氢键形成抗性淀粉。3抗性淀粉的功能3.1降血糖功能抗性淀粉的深入研究发现，其能量吸收缓慢但较完全，血糖指数较低，与葡萄糖和普通淀粉相比，具有维持餐后血糖稳态，提高胰岛素敏感性的作用。王竹等[10]研究抗性淀粉的吸收代谢特点及对血糖调节的影响，发现食用抗性淀粉后120分钟后，GI值显著低于葡萄糖组；但30小时的累积转化率却高达94%，证明RS是以发酵后再吸收的途径，且可以缓慢吸收完全。陈云超等[11]研究发现，玉米抗性淀粉、绿豆抗性淀粉、葛根抗性淀粉均能降低糖尿病大鼠的血糖水平，但持续单一饲喂一种抗性淀粉一定时间后，稳定血糖的效果会减弱，而交替饲喂抗性淀粉饲料更有利于降血糖。3.2降低血液胆固醇含量于森等[12]研究甘薯抗性淀粉对高脂血症大鼠的血脂影响，发现抗性淀粉能降低高脂血症大鼠的甘油三酯、胆固醇、低密度脂蛋白含量，增加高密度脂蛋白含量对脂质代谢有明显的调节作用，并且改善肝脏细胞变性和坏死现象。此外，抗性淀粉可减少胰岛素分泌，从而减少肝脏合成胆固醇，起到降低血液胆固醇的作用。3.3预防结肠癌研究表明，抗性淀粉可以促进肠道有益菌群如双歧杆菌、乳酸杆菌的生长繁殖，抑制肠球菌的生长[13]。抗性淀粉到达结肠被肠道益生菌利用发酵产生二氧化碳、甲烷、乙烷和短链脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸等），有效降低肠道pH值，且短链脂肪酸含量随RS2的摄入增加而增加。有报道指出，丁酸可以一直肿瘤细胞分化并诱导其凋亡、一直结肠粘膜细胞的癌变及增殖、抑制诱变因子的潜在毒性而发挥抗癌作用[14]。3.4减少肥胖抗性淀粉在小肠不被消化吸收，在结肠发酵产生短链脂肪酸被吸收，能延长食物的能量的释放，延长人体的饱腹感而不容易产生饥饿感。黄志强等[15]指出在日常膳食中、面包制品添加抗性淀粉都能够增强饱腹感。抗性淀粉减肥的机理还与其在结肠发酵生成的短链脂肪酸的有关，短链脂肪酸被结肠上皮细胞利用并经过肛门静脉进入血液循环，影响肝脏中脂质代谢，促进脂质排泄。4抗性淀粉在食品中的应用抗性淀粉以色白、颗粒细、风味淡、持水力温和而成为传统膳食纤维的最佳替代物，可以增加食品的脆性、改善口感、减少食品的膨胀度等。付蕾等[6]研究发现，玉米抗性淀粉的黏度近似为0，在95℃下没有大声吸水溶胀、崩解等过程。4.1在面包、面条、饼干中的应用面包添加膳食纤维，如小麦麸皮，会导致面包形状、色泽、气味品质下降，而添加抗性淀粉的面包不仅膳食纤维成分得到了强化，而且，气孔结构、均匀性、体积和颜色等感官品质方面均优于添加普通膳食纤维的面包[7]，但不同来源的抗性淀粉的效能并不一样，而且添加过量抗性淀粉会导致面包粘合度、硬度增大而影响口感。张焕新等[16]以低筋小麦粉100%为基准，添加25%抗性淀粉制作饼干，除口感、色泽、形状优良外，发现抗性淀粉饼干的水解指数和血糖指数都显著下降。Srikaeo[17]在大米面条中添加高直连玉米抗性淀粉，发现面条的GI值降低，然而面条的韧度随抗性淀粉的增加而降低。而Wandee[14]用玉米交联抗性淀粉添加到大米面条中，发现面条的韧度和延长性增加。4.2在油炸食品中的应用抗性淀粉可以增加油炸食品的硬度和脆度，还可加深油炸食品的色泽，因为抗性淀粉的低持水性，所以用抗性淀粉油炸成品在空气中不容易失水，保持良好的脆度[7]。4.3在饮料及发酵制品中的应用抗性淀粉因为具有较好的黏度稳定性、流变性及低持水性，因此可作为食品增稠剂使用。白永亮等[18]在发酵后期酸奶中添加3%的香蕉抗性淀粉制作高纤维的保健酸奶。5结语我国大部分地区都栽培有淀粉资源作物，我国充足的淀粉资源与落后的淀粉深加工水平矛盾日益凸显。抗性淀粉在食品中应用的广阔前景，为粮食加工企业，特别是淀粉生产以及淀粉深加工企业指明了方向。适量添加抗性淀粉到食品中，不仅可以作为膳食纤维的强化剂，还有助于食品品质的改善，对消费者的健康也产生生理调节作用。如何把储量丰富、价格低廉的淀粉开发出具有良好食品加工特性和生理功能的高含量抗性淀粉，并将其应用到食品中，这是今后应逐渐开展的研究。参考文献：[1]ENGLYSTH.N,TROWELH,SOUTHGATEDAT,etal.Dietaryfibeandresistantstarch[J].AmJClinNutr,1987(46):873-874.[2]宾石玉.谷物中抗性淀粉含量的测定[J].饲料研究,2006,5(31):30-31.[3]于子君，纪淑娟.抗性淀粉的研究进展[J].农业科技与装备,2010,5(191):14-17.[4]吴亨.抗性淀粉的制备工艺比较及其形成影响因素研究[D].广西大学硕士学位论文，2014.[5]刘建高，张军，印遇龙，等.抗性淀粉的功能及影响其含量的因素[J].华北农学报,2006,2(增刊):1-5.[6]朱平，孔祥礼，包劲松.抗性淀粉在食品中的应用及功效研究进展[J].核农学报,2015,29(2):0327-0336.[7]杨光，杨波，丁霓霖.直链淀粉和支链淀粉对抗性淀粉形成的影响[J].食品工业技术，2008,29（6）:165-167,171.[8]付蕾，田纪春，汪浩.抗性淀粉理化特性研究[J].中国粮油学报，2009,24(5):58-62.[9]金鑫，周裔彬，徐亚元，等.不同糊化度籼米淀粉在贮藏过程中结晶性和抗性淀粉的变化[J].中国粮油学报,2013,28(11):23-27.[10]王竹，杨月欣，周瑞华，等.抗性淀粉的代谢及其对血糖的调节作用[J].营养学报,2003,25(2):190-195.[11]陈云超，崔武卫，黄赣辉.抗性淀粉长周期对糖尿病大鼠控制作用的研究[J].食品工业科技,2014,20：374-378,382.[12]于淼，邬应龙.甘薯抗性淀粉对高脂血症大鼠降脂利肝作用研究[J].食品科学,2012,3(01):244-247.[13]何梅，洪洁，杨月欣，等.抗性淀粉对大鼠肠道菌群的影响[J].卫生研究,2005，34(1):85-87.[14]WandeeYuree,UttapapDudsadee,Puncha-arnonSanthanee,etal.Qualityassessmentofricenoodlesmadefromblendsofriceflourandcannastarch[J].FoodChemistry,2015,179:85-93.[15]黄志强，唐健，白永亮.抗性淀粉及其防治肥胖症的研究进展[J].食品与机械,2012,28(4)：250-253.[16]张焕新，张伟，金征宇.抗性淀粉饼干的研制及血糖指数评价[J].中国粮油学报,20013,28(9):32-37，43.[17]SrikaeoKhongsak,SangkhiawJanya.Effectofamyloseandresistantstarchonglycaemicindexofricenoodles[J].LWT-FoodScienceandTechnology,2014,59:1129-1135.[18]白永亮，陈庆发，杜冰，等.香蕉抗性淀粉保健酸奶的研制[J].食品科学,2012,33(16):318-323.