食品制造方法对膳食淀粉消化性能的影响(I)——保藏*

缪铭，江波，张涛，金征宇

(江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡，214122)

食品制造方法对膳食淀粉消化性能的影响(I)
——保藏*

缪铭，江波，张涛，金征宇

(江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡，214122)

研究了高直链淀粉、普通淀粉、蜡质淀粉3种玉米淀粉在糊化后不同保藏温度与时间处理后营养片断的比例变化。结果表明:糊化后的蜡质玉米淀粉在4℃保藏2 d形成较多慢消化淀粉(SDS)(36.5%)，而且随着保藏时间延长SDS转变成抗性淀粉(RS);高直链玉米在20℃保藏则形成RS，其含量随着时间增加而达到最大值(8 d，53.1%)。高含量支链淀粉低温短期回生，淀粉凝胶晶核形成易产生SDS;而高含量直链淀粉高温长期回生，则结晶体生长成熟产生更多RS。

慢消化淀粉，抗性淀粉，保藏处理，体外模拟，消化性能

近年来，研究发现淀粉的消化性能难易程度直接影响食品的营养价值［1－5］。基于体外模拟条件下淀粉的生物可利用性，慢消化淀粉(SDS)可以缓慢吸收、持续释放能量、有助于维持血糖稳态，预防和治疗各种与饮食相关的慢性疾病;抗性淀粉(RS)类似于膳食纤维只在大肠中被微生物发酵利用，并产生短链脂肪酸促进肠道健康［1－2］。因此，这两类淀粉均属于低血糖食品的功能特性引起了国内外学者的兴趣，已成为食品科学和现代营养学领域研究的热点。

当前，国内外文献报道淀粉消化性能的主要通过淀粉改性处理来调控，包括物理法、生物法、化学法及复合改性法等［2］。而食品保藏处理作为食品制造的一个重要操作单元，是延长其食用期限所采取的加工处理措施，目前通过食品保藏条件改变淀粉消化性能的详细研究尚很少见。本文以3种不同的玉米淀粉为原料，通过改变保藏温度和时间来考察其消化性能，探讨食品制造方法对淀粉消化性能的影响规律。

1 材料与方法

1.1 试验材料

普通玉米淀粉，无锡泰花淀粉有限公司;蜡质玉米淀粉，长春大成玉米开发有限公司;高直链玉米淀粉，国民淀粉公司;猪胰α-淀粉酶，美国Sigma公司;GL-L NEW糖化酶，无锡Genencor Bio-Product公司;葡萄糖试剂盒(GOD-PAD)，爱尔兰Megazyme公司;尿素、二甲亚砜、碘、碘化钾、醋酸钠、冰醋酸、无水乙醇等试剂，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 试验仪器和设备

SHA-2冷冻水浴恒温振荡器，江苏亿通电子有限公司;721E可见分光光度计，上海精密仪器仪表有限公司;5804R离心机，德国Eppendorf公司;Delta320台式pH计，瑞士Mettler Toledo公司;LGJ-10冷冻干燥机，北京四环科学仪器厂。

1.3 试验方法

1.3.1 直链淀粉含量的测定

称取80 mg淀粉样品于30 mL的离心管内，添加10 mL尿素-二甲亚砜UDMSO溶液［V(二甲亚砜)∶V(26.5%尿素溶液)=9∶1］，加热完全溶解后冷却，并用乙醇脱脂处理，离心得到的沉淀再次溶解于1 mL UDMSO溶液后，与2 mL碘液(2.0 gKI+0.2 gI2/100 mL H2O)反应30 min后，然后测定其在635 nm处的吸光度值［4］。具体计算公式为:直链淀粉/%=(28.414×吸光度值)－6.218。

1.3.2 糊化淀粉样品储藏处理

称取一定量的淀粉样品，溶解于水中制备成100 g/L的淀粉乳溶液，在沸水浴中加热10 min，使淀粉完全糊化。然后将淀粉糊分别置于－20、4或20℃下贮藏 12 h、24 h、2 d、4 d、8 d。

1.3.3 淀粉消化性能测定

内部审计要依赖于完善的内部控制，没有完善的内部控制做支撑，内部审计工作将成为无源之水、无本之木。内部控制的完善，首先就是要测试村镇银行的内部控制，村镇银行的内部控制越健全、越有效，内部审计在符合性测试后，需要的实质性测试程序就越少；反之，内部控制不健全或者失效，就要通过大量的实质性测试程序来保障审计结论的可靠性。村镇银行由于机构小，人员少，管理层的重视程度有重大差异。不重视或管理不善的村镇银行内部控制机制不健全，或者虽然设计了内部控制制度，但内部控制实施无效。这种情况下，内部审计工作就要付出高成本。

称取200 mg淀粉样品置于测试管中，添加15 mL pH值5.2的0.2 mol/L醋酸钠缓冲液，混匀后加入10 mL的猪胰α-淀粉酶(290 U/mL)和糖化酶(15 U/mL)，置于37℃恒温水浴下振荡(转速为150 r/min)并准确计时。水解20或120 min后取出0.5mL水解液加4 mL无水乙醇灭酶，然后将离心处理后的上清液用葡萄糖氧化酶法在510 nm比色测定产生的葡萄糖含量［3］。计算公式如下:

易消化淀粉(RDS)/%=(G20－FG)×0.9/TS

SDS/%=(G120－G20)×0.9/TS

RS/%=［TS－(RDS+SDS)］/TS

式中:G20，淀粉酶水解20 min后产生的葡萄糖含量(mg);FG，酶水解处理前淀粉中游离葡萄糖含量(mg);G120，淀粉酶水解120 min后产生的葡萄糖含量(mg);TS，样品中总淀粉含量(mg)。

2 结果与分析

2.1 直链淀粉含量测定

表1 不同品种淀粉的直链淀粉含量及营养片断

2.2 不同保藏温度对淀粉消化性能的影响

由图1～图3可以看出，在不同温度下保藏糊化后的淀粉，其3种营养片断的比例也有显著差异。在保藏过程中，淀粉糊由高能态无序化逐步趋向于低能态有序化，淀粉分子链迁移导致链间双螺旋结构的形成及其有序堆积并重组构成结晶体，其过程包括直链淀粉分子双螺旋结构的形成和堆积、支链淀粉外侧链间双螺旋结构的形成和双螺旋结构之间的有序堆积［5］。淀粉在4℃或20℃保藏容易使淀粉糊中RDS转变成SDS和RS，而在－20℃保藏时其3种营养片断的比例基本没有变化;蜡质玉米淀粉糊在4℃保藏2d后SDS与RS含量分别达到36.5%与24.7%，此时SDS含量最高，高直链玉米淀粉糊在20℃贮藏8 d产生 16.3%SDS与53.1%RS，RS比例最多;在 －20℃保藏，淀粉中SDS和RS含量均较低，只存在大量RDS。

图1 糊化普通玉米淀粉经保藏后的营养片断比例

淀粉糊重结晶是一个非平衡的热可逆动力学过程，包括3个步骤:晶核形成、晶体生长和晶体成熟，该过程是一个non-Arrhenius过程，晶核形成和晶体生长与温度有较大关系。根据高聚物结晶理论［5］可知，晶核形成在晶体熔融温度Tm时为0，在玻璃化转变温度Tg时为最大值，而晶核生长在Tg为0，在Tm时为最大值，所以得出晶体形成速率(包括晶核形成以及晶核生长)在T=1/2(Tm+Tg)时为最大值。该温度一般接近室温，室温下保藏淀粉糊既有利于晶核形成，也有利于晶体的生长及晶体成熟，容易形成完美的晶体。Eerlingen等［7］通过层状模型与微束模型解释了重结晶淀粉中RS形成过程，并认为RS由直链淀粉分子之间快速形成双螺旋结构并进行有序堆积构成的B型晶体结构，这充分说明20℃保藏处理有利于高含量RS产生。在4℃条件下保藏处理只可形成更多SDS，因为4℃储藏可促进晶核形成而不是晶体生长与晶体成熟。

图2 糊化蜡质玉米淀粉经保藏后的营养片断比例

图3 糊化高直链玉米淀粉经保藏后的营养片断比例

另外，直链淀粉是晶核形成的主体，直链淀粉含量尤其呈自由状态的直链淀粉含量越高，晶核形成速度越快;支链淀粉分子以较慢的速度形成双螺旋，而且其外侧支链聚合度要大于10才能能形成稳定的双螺旋结构并进行结晶堆积［8］。因此，蜡质玉米淀粉相比高直链淀粉重结晶速率要慢，这也能证实前者含有SDS较多，后者则为RS较多的原因。

2.3 不同保藏时间对淀粉消化性能的影响

保藏过程中淀粉分子链会发生迁移运动并形成有序结构，除了温度依赖性外，该过程还具有时间依赖性。图1～图3中显示随着保藏时间的延长，RDS含量逐渐降低而SDS与RS含量则增加，当在20℃的保藏时间达到8d时，3种不同品种玉米淀粉糊中RS含量均可达到最大值，分别为38.1%(普通)、28.2%(蜡质)、53.1%(高直链)，这说明保藏过程中淀粉糊的结构发生重组使无定型RDS转变成堆积紧密结晶体RS。大量研究表明［5，7］，淀粉糊保藏重结晶可以分为2个阶段:短期回生和长期回生。短期回生主要是由直链淀粉的胶凝有序和结晶所引起的，该过程可以在糊化后较短的时间(几小时或十几个小时)内完成;长期回生(以天计)则主要是由支链淀粉外侧链的重结晶所引起的，该过程是一个缓慢长期的过程。依据前期的研究结果可知，SDS主要由一小部分双螺旋部分堆积有序结晶区和大部分无定型区构成，因而在保藏的早期阶段，淀粉分子快速形成双螺旋结构并进行有序堆积，从而形成网络状交联，这可能是形成SDS后，随着保藏时间的增加，双螺旋结构发生致密聚集堆积，从而提高了其结晶度，产生更多RS。直链淀粉间有序的交联主要是直链淀粉分子间通过氢键缠绕形成螺旋结构，这种双螺旋结构在直链淀粉凝胶中起着连接点的作用。在直链淀粉双螺旋富集区中，双螺旋可以通过氢键堆积形成结晶。支链淀粉重结晶主要通过支链淀粉的外侧短链(DP12～16)以双螺旋为基质，通过氢键堆积而成;支链淀粉的重结晶对水的依赖性较强，一方面，水作为增塑剂有助于淀粉分子链的迁移，另一方面作为结合水参与支链分子的重结晶，支链淀粉重结晶温度一般应在和Tm之间［8］。因此，从图1～图3可知，直链淀粉的链结合形成凝胶结构比支链淀粉重结晶对酶消化性能影响显著，说明长时间保藏过程高直链淀粉易形成RS，普通玉米淀粉次之，蜡质玉米淀粉则容易形成SDS。

3 结论

通过对3种糊化后玉米淀粉(高直链淀粉、普通淀粉、蜡质淀粉)在不同温度与时间的保藏处理，得出蜡质玉米淀粉在4℃保藏2 d形成较多SDS(36.5%)，而且随着保藏时间延长SDS转变成RS;高直链玉米在20℃保藏则形成RS，其含量随着时间增加而增多(8d，53.1%)，这说明高含量支链淀粉低温短期回生，淀粉凝胶晶核形成易产生SDS;而高含量直链淀粉高温长期回生，则结晶体生长成熟产生更多RS。因此，为了提高不同直链/支链淀粉比例的谷物食品营养品质，有必要采用相应的最优保藏温度与时间，从而满足消费者对健康食品的需求，推动我国食品加工业的发展。

［1］ Englyst K N，Englyst H N.Carbohydrate bioavailability［J］.British Journal of Nutrition，2005，94:1－11.

［2］ 缪铭，江波，张涛，等.慢消化淀粉的研究与分析［J］.食品与发酵工业，2007，33(3):85－90.

［3］ 缪铭，张涛，江波.慢消化淀粉体外测定方法的探讨［J］.食品与发酵工业，2008，34(12):143－146.

［4］ 缪铭，张涛，江波.淀粉的消化性能与RVA曲线特征值的相关性研究［J］.食品科学，2009，30(5):16－19.

［5］ Miao M，Jiang B，Zhang T.Effect of pullulanase debranching and recrystallization on structure and digestibility of waxy maize starch［J］.Carbohydrate Polymers，2009，76:214－221.

［6］ Evan A，Thompson D G.Resistance to alpha-amylase digestion in four native high-amylose maize starches［J］.Cereal Chemistry，2004，81:31 －37.

［7］ Eerlingen R C，Delcour J A.Formation，analysis，structure and properties of type III enzyme resistant starch［J］.Journal of Cereal Science，1995，22:129－138.

［8］ Gidley M J，Bulpin P V.Aggregation of amylose in aqueous systems:The effect of chain length on the phase behavior and aggregation kinetics［J］.Macromolecules，1989，22:341－346.

Impact of Food Prepartion Methods on the in-vitro Digestibility of Dietary Starch Sources(I)Preservation

Miao Ming，Jiang Bo，Zhang Tao，Jin Zheng-yu
(State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

In this paper，the different time and temperature of food preservation on the in-vitro digestiblility of high amylose maize starch，normal maize starch and waxy maize starch after completely gelatinization.When gelatinized waxy maize starch was stored at 4℃ for 2 days，higher slowly digestible starch(36.5%)was formed while RS increased with time.The maximum resistant starch content was 53.1%，which obtained from gelatinized high amylose maize starch storing at 20℃for 8 days.The short-term retrogradation of a high amylopectin gel network favored nucleation(formation of critical nuclei)at lower temperature which is attributed to form a large portion of SDS，while the long-term retrogradation of that occurred at higher temperature for more resistant starch have been attributed to maturation(crystal perfection)for much amounts of amylose fraction.

slowly digestible starch，resistant starch，preservation，in vitro，digestibility

博士，副教授。

*国家自然科学基金项目(20976073、31000764);江苏省自然基金创新学者攀登项目(BK2008003);江南大学食品科学与技术国家重点实验室目标导向资助项目(SKLF-MB-200804);中央高校基本科研业务费专项资金资助(JUSRP10930)

2010－04－06，改回日期:2010－06－13