抗性淀粉

青衣抗性淀粉ResistantStarch青衣主要内容•1.抗性淀粉的定义及分类•2.抗性淀粉的结构与主要性质•3.抗性淀粉的制备方法•4.抗性淀粉的功能•5.抗性淀粉的应用•6.总结青衣1、抗性淀粉的定义及分类1.1抗性淀粉的定义抗性淀粉（ResistantStarch）简称RS，1982年，英国Eglyst等在进行膳食纤维的研究中发现了并命名了抗性淀粉，1992年，联合国粮农组织（FAO）根据Eglyst和欧洲抗性淀粉研究协作组（EURESA）建议将RS定义为不能被健康人体的小肠消化吸收但能在大肠中发酵或部分发酵的淀粉和淀粉降解产物;另外一种定义为在体外试验中，不能被淀粉酶类所水解的淀粉。青衣1.2抗性淀粉的分类根据RS的存在形式特点把RS分为四类。1.RS1：物理包埋淀粉（PhysicallyTrappedStarch）2.RS2：生淀粉颗粒（ResistantStarchGranules）根据X-射线衍射图像的类型，RS2以分为三类：A，B，C类。3.RS3：回生淀粉（RetrogradedStarch）回生淀粉是膳食中抗性淀粉的主要成分,也可作为食品添加剂使用。4.RS4化学改性淀粉（ChemicallyModifiedStarch）指种植过程中,基因改造引起的淀粉分子结构变化,而产生的抗酶解部分。青衣青衣2.抗性淀粉的结构与主要性质2.1抗性淀粉的结构目前对抗性淀粉的结构模型有2种假设：①由直链淀粉折形成层状晶体结构；②由直链淀粉链上特殊区域相互靠拢而形成束状晶体结构。抗性淀粉层状模型见图1，抗性淀粉束状模型见图2。青衣青衣2.2抗性淀粉的主要性质1.不溶于水，能溶于2molKOH溶液和二甲基亚砜(DMSO0)，溶解后就可以被淀粉酶彻底的水解。2.x-射线衍射图显示为B-型晶体特征。3.RS3由两部分组成，一部分是直连淀粉的双螺旋堆积而成的B型结晶，另一部分是被胰－淀粉酶接近的无定性部分。青衣•4持水能力低，持水力仅为每克淀粉1.4-2.8g水，比所有的膳食纤维都低。•5含热量低，热值一般不超过2.4－2.8Kcal/g，•6耐热性高，在通常的加热条件下热量一般不会损失。青衣3.抗性淀粉的制备方法3.1.压热处理(湿热处理)法适当的压热处理条件会提高RS的产量。具体方法为：将淀粉与水混合后，高温处理，最高压力为5MPa，恒温0.5－6h，冷却，恒温储藏12h以上，烘干，粉碎即可，以高直链的玉米淀粉为原料经过压热处理以后，可以产出含25％RS的产品。青衣•3.2.微波辐射处理法将淀粉与水混合后，进行微波辐射处理一定时间后，冷却，烘干，粉碎。•3.3脱支法脱支法也可以称为酶处理法，这里所用的酶为普鲁兰酶，能够催化普鲁兰和淀粉的－1，6糖苷键的水解，前提是淀粉分子的侧链上至少应有2个葡萄糖残基存在，在压热处理前用普鲁兰酶进行脱支处理，可以得到更多的RS，比如RS3的制备就常用的这种方法。青衣•3.4螺杆挤压法挤压以成为食品加工中的一种重要手段，积压过程中的高温、高压和高剪切使淀粉分子的一些糖苷键断裂，分子大小和分子量的分布发生变化。在挤压时如果添加柠檬酸，可以促进RS的形成。•3.5蒸汽加热法研究表明：对黑豆、红豆和菜豆进行蒸汽加热处理，然后提纯淀粉，测定时发现淀粉中含有19－31％(干基)的RS，比生豆提纯淀粉高3－5倍，可以说明蒸汽加热是生产RS的有效方法。青衣•3.6酸解法•用盐酸酸解淀粉一定的时间,然后用稀氢氧化钠溶液调pH为中性,停止酸解,淀粉充分糊化后,冷却至室温，放入冰箱中冷藏一段时间，干燥后制得抗性淀粉。•由于原淀粉分子结晶结构的影响，一般酸水解分为2步：第1步，快速水解无定型区的支链淀粉；第2步，缓慢水解结晶区域的直链淀粉和支链淀粉。青衣•3.7超声波处理法•高强度的超声波可引发聚合物的降解,一方面是由于超声波加速了溶剂分子与聚合物分子之间的摩擦,从而引起C-C键裂解;另一方面是由于超声波的空化效应所产生的高温高压环境导致了链的断裂。•与其他降解法比较,超声降解所得的降解物的分子量分布窄小,纯度高。青衣4.抗性淀粉的生理功能4.1抗性淀粉对血糖的影响•食物血糖生成指数(glycemicindex,GI)是指餐后不同食物血糖耐量曲线在基线内面积与标准糖(葡萄糖)耐量面积之比。•由于抗性淀粉在小肠内只有少部分能消化,大部分进入大肠里发酵,因此抗性淀粉引起餐后血糖的波动较小,属于低GI碳水化合物,长期摄入含有抗性淀粉的食物能够降低慢性病发病的危险因子包括降低血糖、胰岛素水平,改善正常人和糖尿病患者以及超重个体餐后血糖状况。青衣•但是抗性淀粉在降血糖方面毕竟不能等同于药物,实验发现它在改善链脲霉素诱导的1-型糖尿病大鼠的血糖和胰岛素方面作用不明显，据调查抗性淀粉每天最少摄入量约为5g,若要改善胰岛素敏感性可能需要每天摄入7g以上。青衣•4.2抗性淀粉对脂类代谢的影响•研究发现抗性淀粉可减少血胆固醇和三甘油脂的量，因食用抗性淀粉后排泄物中胆固醇和三甘油脂的量增加因而具有一定的减肥作用，还可预防胆结石的形成，防治心血管疾病。•目前对抗性淀粉降低胆固醇的机理还不是很清楚。研究认为关于发酵型碳水化合物降低胆固醇的作用机制可能包括以下几方面:青衣•第一,阻止粘膜细胞表面微绒毛边缘层上胆固醇和胆汁酸的扩散吸收;•第二,小肠中结合类固醇;•第三,发酵产物SCFA的产生降低大肠中pH值以及肠道细菌去羟基化作用减少极性代谢产物使胆汁酸不易溶解减少它在大肠的被动吸收;•第四,胃肠转运时间的缩短,减少胆固醇吸收时间;•第五,其它代谢作用,尤其是肝脏脂质的转化代谢抗性淀粉作为其中一种发酵型碳水化合物减低胆固醇作用的机制也可能与其他方面的因素有关。青衣•但是并非任何形式的抗性淀粉都能发挥降胆固醇的作用,日本学者就发现土豆来源的RS4型抗性淀粉能降低大鼠肝脏和血清中甘油三酯水平,但血清中胆固醇水平没有显著变化。青衣4.3.抗性淀粉对大肠健康的影响4.3.1丁酸的健康促进作用抗性淀粉的酶抗性使得它在小肠中只有很少的一部分能被小肠消化吸收,大部分进入大肠内发酵产生短链脂肪酸(short-chainfattyacid,SCFA),并产生CO2、CH4和H2,SCFA包括乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、己酸和异己酸等,其中乙酸、丙酸和丁酸含量最高,是肠道中主要的SCFA。青衣其中丁酸是SCFA中对大肠健康影响最为突出的SCFA。它的健康促进作用体现在以下方面:第一,丁酸是结肠粘膜细胞的主要能量来源，丁酸的利用障碍可能会导致结肠炎。第二,丁酸能抑制结肠和直肠上皮细胞过度增生和转化,降低结直肠癌的发病风险。第三,丁酸能发挥抗炎症作用,预防和改善溃疡性结肠炎。第四,丁酸能发挥抗腹泻作用。青衣4.3.2抗性淀粉能改变大肠内肠道菌群的构成•另外动物实验表明抗性淀粉(RS2)能使结肠益生菌如乳酸菌(Lactobacillus)、链球菌(Streptococcus)、双歧杆菌(Bifidobacteria)数量增加,而使大肠球菌(Enterobacteria)、大肠埃希菌(Escherichiacoli)数量降低。•此外,SCFA的产生能降低肠腔内pH值,结肠中一些腐生菌在较高的pH环境下异常活跃,易产生致癌物质,肠道pH值的降低有利于抑制腐生菌的生长。青衣4.4抗性淀粉对无机盐吸收的影响研究发现生土豆和高直链淀粉中的抗性淀粉(RS2)能提高大鼠钙、镁、锌、铁、铜的表观吸收率。抗性淀粉促进无机盐的吸收的原因可能有两方面:一方面是由于SCFA的产生减低肠道pH值,提高无机盐在肠道的溶解度,形成的可溶物易通过扩散与主动吸收从上皮细胞吸收;另一方面SCFA促进盲肠壁的增大,使无机盐吸收的表面积增大。青衣5.抗性淀粉的应用5.1在保健食品中的应用1.抗性淀粉在大肠发酵产生的短链脂肪酸可有效预防和降低便秘,痔疮和结肠癌的发生率。2.作为功能因子的载体,制成合剂,补充日常膳食所需。3.RS属于低热食品,又能降低血清胆固醇水平,减少肠道对脂肪的吸收,非常适合三高(高血糖,高血脂,高血压)人群。4.它还可以作为减肥食品,控制体重发展。青衣5.2提高膨化小食品的膨化系数抗性淀粉的添加除了可改善食品的质构特性外,还可改善挤压食品的膨化情况,减少其他纤维对食品膨化的负面影响。休闲食品中的各类膨化食品中,添加一定比例的抗性淀粉,在改进产品风味的同时还增加了保健功能。青衣5.3作为焙烤食品优良的膳食纤维营养强化剂•用了抗性淀粉就能生产高纤维白面包,不仅膳食纤维成分得到了强化,而且在气孔结构、均匀性、体积和颜色等感官品质方面均比添加其他传统膳食纤维的营养强化面包好。•用抗性淀粉制造的华夫饼干和法国饼脆性得到改善,减少了因掺用糖浆造成烘不透的现象。•糕点在制作中含有大量水分,加入抗性淀粉,因其有一定的持水力,可吸附部分水分,利于产品凝固和保鲜,同时赋予了很好的保健功能。青衣5.4作为食品增稠剂•抗性淀粉具有较好的黏度稳定性、高流变特性及低持水性,可以作为食品增稠剂使用，可用于汤料、乳制品中。•由于抗性淀粉为水不溶性物质,在黏稠不透明的饮料中可用抗性淀粉来增加饮料的不透明度及悬浮度,不会产生沙砾感,也不会掩盖饮料风味。青衣5.5在医药工业中的应用由于抗性淀粉独特的抗酶解特性,还可作为靶向缓释药物载体。抗性淀粉具有生物相容性、无毒、无免疫原性,且储存稳定,在骨架崩解前形态能保持相当长的时间,有利于其在人体内分布运转和靶区浓集,这无论是对靶向还是控释性都是有利的。它作为药物载体,既可提高药物疗效,又可降低毒副作用,在现代药物制剂技术中有着重要的应用意义。青衣6.总结•目前主要通过物理化学方法(压热、微波辐射、脱支等)提高抗性淀粉含量,但是这种加工方法得到的抗性淀粉产品的价格较贵。•生产转基因抗性淀粉的产品则是近年来国内外研究的热点,也是提高含量最直接有效的方法,目前国外转基因抗性淀粉的产品主要有玉米、小麦、土豆;•国内则主要致力于转基因抗性淀粉水稻的研发,因为水稻是我国的传统主食并且水稻含70%~80%的淀粉,在三大粮食作物中淀粉含量最高,但是稻米中抗性淀粉含量一般很低约1%~2%,因此开发抗性淀粉转基因水稻是功能型水稻研发的重要方向之一。