抗性淀粉的研究现状

收稿日期：２００８－１２－１１ 基金项目：大庆市科技攻关课题 （ＳＧＧ２００６－０１５）。 作者简介：翟爱华 （１９７０－ ），女，山东人，硕士，研究方向：农产品加工及贮藏工程。
２００９ 年第 ２ 期
翟爱华，等：抗性淀粉的研究现状
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类型 ＲＳ１ ＲＳ２ ＲＳ３ ＲＳ４
表 １ 抗性淀粉的分类
来源 部分粉碎的谷粒、种子及
面包、煮熟冷却的马铃薯、 老化的直链淀粉抗酶性强， 糊化处理、天然淀粉颗粒的
即食早餐谷物
老化的支链淀粉抗酶性弱
分散作用可提高其含量
不消化
黏大米等转基因作物
由 于 酶 抑 制 剂 、 淀 粉—营
通过改性可控制其含量为
养复合物的存在，基因改型 ４０％￣９０％
不消化
间短、可控制的新制备技术提供理论依据和技术基 础。
１ 抗性淀粉的分类及制备特点
抗性淀粉根据其形态及物理化学性质，可分为四
大种类：①ＲＳ１，物理 包 埋 淀 粉 （ｐｈｙｓｉｃａｌｌｙ ｔｒａｐｐｅｄ ｓｔａｒｃｈ） ； ② ＲＳ２， 生 淀 粉 颗 粒 （ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｓｔａｒｃｈ ｇｒａｎｕｌｅｓ）； ③ ＲＳ３， 回 生 淀 粉 （ｒｅｔｒｏｇｒａｄｅｄ ｓｔａｒｃｈ）； ④ＲＳ４，化学改性淀粉 （ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｓｔａｒｃｈ）。
只有在明确了抗性淀粉形成机理的基础上，如 ＲＳ 形成过程与淀粉颗粒的变化、淀粉的无定型结构 变化、结晶结构变化和双螺旋结构变化的规律性等， 才能对 ＲＳ 制备方法进行高效的改进，从而为其工业 化生产提供一种 ＲＳ 制得率高、质量好，而且处理时
国外近几十年来，有关抗性淀粉的研究发展很 快，相关的研究也很活跃，已经有少数产品进入市 场。我国对抗性淀粉的研究仍属于刚刚起步阶段，相 关研究还比较少，产率也较低。目前我国生产的抗性 淀粉以 ＲＳ３ 为主，主要的制备方法如下。 ３．１ 压热法
３ 抗性淀粉的制备
Ａ Ｃ Ａ
Ａ－ 无定形区；Ｃ－ 结晶区 图 １ 抗性淀粉层状模型
Ｃ Ｃ
Ｃ－ 结晶区 图 ２ 抗性淀粉束状模型
叠卷曲，更有利于分子上的羟基相互作用而形成螺旋 之间的氢键，从而形成紧密的螺旋与螺旋间聚合体， 导致结晶区的形成［４］。结晶区使得 ＲＳ３ 的分子结构非 常牢固，热稳定性强，因而在人体的胃肠道内不能被 消化吸收。
０ 引言
随着人们生活水平的提高及其越来越关注食品的 功能化，功能食品成为 ２１ 世纪食品工业发展的方向 之一。而抗性淀粉作为一种新的膳食纤维已经引起了 越来越多人的关注和研究。１９８２ 年，Ｅｎｇｌｙｓｔ 等人在 进行膳食纤维定量分析时，发现在不溶性膳食纤维中 包 埋 有 淀 粉 成 分 ， 将 其 称 为 抗 性 淀 粉 （ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｓｔａｒｃｈ，ＲＳ），至此，才引起学者们对抗性淀粉营养 特性的研究兴趣。１９９２ 年 ＦＡＯ （世界粮农组织） 将 抗性淀粉定义为“健康者小肠中不吸收的淀粉及抗性 淀粉降解产物”［１］。近年的研究已经初步证明，抗性 淀粉具有治疗便秘，控制糖尿病，促进脂类、胆固醇 代谢，促进矿物质吸收，增强疾病抵抗力等与膳食纤 维相似的生理功能。相对于膳食纤维，抗性淀粉甚至 比一般淀粉具有更好的口感。在食品中添加适量抗性 淀粉，可制成不同特色的功能食品和风味食品，不但 不影响食品风味，还能改善食品质地与口感，以及食 品的膨胀性和脆性。随着人们保健意识的提高，饮食 结构的改善，发展抗性淀粉对人类健康和经济的发展 具有重大意义，也具有巨大的商业前景。
将淀粉和水混合，通过高温、高压和冷却等方 法将一定浓度的淀粉悬浮液充分糊化后，再进行老 化处理，制得抗性淀粉。糊化的目的是破坏淀粉颗 粒的分子序列，使直链淀粉从颗粒中溶出；老化的 目的是使自由卷曲的直链淀粉分子相互靠近，通过 分子间氢键形成双螺旋，许多双螺旋相互叠加形成 许多微小的晶核，晶核不断生长、成熟，成为更大 的直链淀粉结晶。直链淀粉结晶区的出现会阻止淀 粉酶靠近淀粉结晶区域的 α－１，４ 葡萄糖苷键，并 阻止淀粉酶活性中心的结合部位与淀粉分子结合， 从而产生抗性。
蹇华丽等人采用酶法制备 ＲＳ，在糊化时加入耐 热 α－ 淀粉酶，然后加入普鲁兰酶进行脱支处理， 通过工艺参数优化。结果得出，在 ｐＨ 值为 ５．５，普 鲁兰酶相对加入量为 １．５％￣２．５％，６０ ℃下反应 １２ ｈ， ＲＳ 得率为 １９．０２％［３］。 ３．３ 其他方法
其他一些处理也可以增加抗性淀粉的产率。 挤压处理过程产生的高温高压和高剪切力可使淀 粉发生物理化学变化，一些糖苷键断裂，淀粉分子发 生解聚作用，线性片断更容易形成抗酶解的结构，促 进了抗性淀粉的形成，但所得的抗性淀粉含量较低， 一般难以超过 ６％。 微波膨化技术可应用于抗性淀粉制备的预处理 中，使淀粉糊化的同时产生膨化效应，有利于淀粉酶 或普鲁兰酶的酶解作用，再通过控制酶解条件，提高 抗性淀粉的得率。 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 法相比，超声降解所得的降解物的分子量分布窄小、 纯度高。 目前抗性淀粉的制备方法主要是压热法、脱支 法，以及各种方法的结合 （如热压—酶解法、酸解— 压热法） 等。但这些方法都有处理时间长、方法繁 琐、产率不高等问题。因此将高新技术应用于抗性淀 粉的制备方法上，缩短其处理时间，提高其提取率， 对抗性淀粉工业化之路有着重要意义。
翟爱华，吕博华，张洪微
（黑龙江八一农垦大学 食品学院，黑龙江 大庆 １６３３１９）
摘要：抗性淀粉是不被健康人体小肠所吸收的淀粉及其降解物，它具有良好的营养特性和生理功能。介绍我国生产
抗性淀粉的方法、研究现状和意义，并对影响其产率的因素进行了归纳。
关键词：抗性淀粉；制备；影响因素
中图分类号：ＴＳ２３１
朱旻鹏等人研究了压热—酶解处理对抗性淀粉 形成的影响，发现普鲁兰酶的脱支作用有利于抗性 淀粉的形成，它能切开支链淀粉分支点的 α－ｌ，６ 糖 苷键，从而使淀粉水解产物中含有更多的游离直链 淀粉分子。在老化过程中更多的直链淀粉有利于高 抗性结晶结构的形成，最终通过此法制备的 ＲＳ 产率
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可达 １８％。 此外，将 α－ 淀粉酶和普鲁兰酶结合使用也有
利于提高抗性淀粉的产率。α－ 淀粉酶属于内切酶， 切割淀粉分子间的 α－１，４ 糖苷键，由此既可产生 链长度均匀且长度适中的淀粉分子，又由于水解后的 淀粉分子含有许多支链结构，所以要通过普鲁兰酶的 脱支处理来产生长度均一的脱支分子片断，这有利于 分子相互缔合成高含量的抗酶解淀粉分子。
Ｃｈａｎｄｒｓｈｅｋａｒ 和 Ｋｉｒｌｉｅｓ［８］研究了原料中蛋白质对 高粱淀粉凝沉的影响，发现蛋白质对淀粉粒有严格 的保护，只有将这些蛋白质去除后，淀粉粒才能发 生凝沉。
Ｈｏｌｍ 等人也发现小麦制品有相当数量的淀粉被 蛋白质所包裹。有研究已证实不同来源的淀粉都有此 现象，但上述研究都是对谷物中自身所含蛋白质而言 的。有关外源蛋白质添加物对淀粉凝沉的影响， Ｅｓｃａｒｐａ 等人［９］作了细致的研究，结果发现淀粉凝沉时 会在直链淀粉分子之间形成氢键一样，外加蛋白质也 能与直链淀粉分子形成氢键而使淀粉分子被束缚，从 而抑制了直链淀粉的凝沉，降低了食物中的抗性淀粉 含量。因此，蛋白质对抗性淀粉含量的影响包括了 ２ 个方面：①蛋白质对淀粉有包埋、束缚作用，使淀 粉酶难以接触淀粉而形成抗性，即增加 ＲＳ１ 抗性淀粉 含量；②蛋白质对淀粉形成保护，可以防止淀粉老 化，即减少 ＲＳ３ 抗性淀粉含量。从整体上看，后一种 影响更为重要。 ４．３ 脂质对抗性淀粉形成的影响
朱旻鹏等人对水分含量、压热温度和压热时间进 行了研究，在水分含量为 ７５％，温度 １２０ ℃下处理 ３０ ｍｉｎ，ＲＳ 产率可达 １０．４７％［５］。 ３．２ 脱支法
对淀粉悬浮液进行脱支处理，可增加抗性淀粉产 率。
刘亚伟等人采用酸变性—沸水浴法制备甘薯抗性 淀粉。利用酸快速水解无定型区支链淀粉，产生更多 的直链淀粉，有利于淀粉的老化，形成 ＲＳ。脱支法 的 ＲＳ 产率可达 １３．９１％［６］。
文献标志码：Ａ
Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｆａｓｔｎｅｓｓ Ｓｔａｒｃｈ
Ｚｈａｉ Ａｉｈｕａ，Ｌｖ Ｂｏｈｕａ，Ｚｈａｎｇ Ｈｏｎｇｗｅｉ （Ｆｏｏｄ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ａｕｇｕｓｔ－ｆｉｒｓｔ Ｌａｎｄ Ｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｑｉｎｇ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ １６３３１９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆａｓｔｎｅｓｓ ｓｔａｒｃｈ ｉｓ ｄｅｆｉｎｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｓｕｍ ｏｆ ｓｔａｒｃｈ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ ｓｔａｒｃｈ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｎｏｔ ａｂｓｏｒｂｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｍａｌｌ ｉｎｔｅｓｔｉｎｅ ｏｆ ｈｅａｌｔｈｙ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓ． Ｉｔ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｓｔａｒｃｈ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｆａｓｔｎｅｓｓ ｓｔａｒｃｈ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒａｓｔｎｅｓｓ ｓｔａｒｃｈ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；ａｆｆｅｃｔ ｆａｃｔｏｒｓ
抗酶作用机制 封闭于植物细胞内，酶分
加工对其的影响 未见提高其含量的报道，可
小肠中的消化 消化速度较慢，
豆类
子很难与淀粉颗粒接近
减小颗粒尺寸，使其含量降低 部分被消化吸收
青香蕉、生马铃薯、生豌
直链淀粉形成 Ｂ 型晶 体 ， 增加直链淀粉比率和
理，可提高其含量
几乎不被消化
农产品加工·学刊