淀粉消化性影响因素及表征方法

李学红，陈智静，陆 勇，聂钰洪

（郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南郑州450002）

淀粉消化性影响因素及表征方法

李学红，陈智静，陆 勇，聂钰洪

（郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南郑州450002）

介绍了淀粉来源、淀粉中直链淀粉和支链淀粉比例、回生、酶处理、加工处理方式、环糊精、直链淀粉脂质复合物、膳食纤维、蛋白、海藻酸钠等对淀粉消化性的影响及淀粉消化性表征方法。

淀粉，消化性，表征

淀粉的消化性与多种因素相关。同时，淀粉消化性的快慢也与人类许多慢性疾病密切相关。研究淀粉的消化性不仅可以揭示一些与人体代谢相关的疾病，而且可以为人类的膳食营养提供指南，具有重要意义。

1 淀粉分类

Englyst[1]根据淀粉在人肠道内消化吸收的快慢把淀粉分为快消化淀粉（RDS）和慢消化淀粉（SDS），前者主要指在20 min内可在小肠被快速水解的淀粉；后者指的是在20～120 min内在小肠内被水解的淀粉和抗性淀粉（RS）。在小肠内不被消化吸收的淀粉，但是在大肠内可被微生物利用，抗性淀粉又可以分为四类，分别是：物理包埋淀粉、未糊化的生淀粉、老化淀粉和化学改性淀粉。根据淀粉的结晶类型[2]，还可以将淀粉分为A型淀粉，主要是谷物类淀粉；B型淀粉，主要是一些块根类植物淀粉；C型淀粉，是A型和B型的混合物，V型淀粉，主要是直链淀粉和脂质所形成的复合物。A型淀粉的支链淀粉具有相当短的平均链长，主要存在于蜡质玉米，大米和小麦中。相反，B型淀粉是指长支链的淀粉颗粒，主要存在于马铃薯、木薯和高直链玉米中，淀粉支链分子的长度介于A型和B型中间的是C型。

2 影响淀粉消化性的因素

不同来源的淀粉的消化性存在显著差别。一般豆类淀粉比谷物淀粉的消化性要低。淀粉中直链淀粉和支链淀粉的比例及其加工处理方式也是影响淀粉的消化性和水解率的重要因素。也有研究报道[3-5]环糊精、膳食纤维、酶处理等也会影响淀粉的消化性。

2.1 淀粉来源对消化性的影响

Sebnem Simsek和Sedef Nehir El[2]测定了芋头块茎中淀粉和马铃薯淀粉的消化性，数据显示芋头淀粉与马铃薯淀粉相比含有更高的抗消化淀粉。这显示了两种不同来源淀粉的消化性之间的差异。Phatcharee Kittisuban等[5]也得出了相似的结果，他们用脱支酶和β-淀粉酶处理蜡质玉米和普通玉米，蜡质大米和普通大米，蜡质马铃薯和普通马铃薯淀粉以及木薯淀粉，所有未经酶处理过的淀粉样品都具有相对高的消化率，酶处理过的淀粉消化性都低于未处理过的淀粉，双酶处理过的淀粉的消化性低于单酶。两种酶处理的蜡质淀粉的消化性降低为13.2%～22.6%，两种酶处理的普通淀粉消化性降低约为4.7%～16.2%。两种酶处理的木薯淀粉的消化性降低为22.1%。

2.2 淀粉颗粒中直链淀粉和支链淀粉的比例对消化性的影响

不同来源的淀粉中直链淀粉和支链淀粉的组成比例不同其消化性不同。Małgorzata Piecyk等[6]研究传统的浸泡和蒸煮及蒸煮后放在-18℃下21 d和高压蒸汽处理的红豆淀粉消化性的差异，得出红豆淀粉中直链淀粉的含量和RDS含量成负相关性。

2.3 回生对淀粉消化性的影响

淀粉糊化后回生是淀粉类食品常见的现象。淀粉回生后其消化吸收发生改变[7]。Yao Yu Xie等[7]研究反复循环回生对淀粉消化性的影响，把蜡质马铃薯淀粉糊化30 min后放入4℃冰箱回生6、24、48、72 h记为一个循环，然后再次糊化后放入4℃冰箱，依次做多个循环回生研究发现，两个循环回生48 h处理所产生的RDS含量最多，达到了40.41%。回生提高了淀粉中慢消化淀粉的含量。回生也是常用的制备慢消化淀粉的一种重要方法。

2.4 酶处理对淀粉消化性的影响

Huan Jiang等[8]用4-ɑ-糖基转移酶对糊化后8%的玉米淀粉在75℃处理4 h后发现，玉米淀粉中慢消化淀粉的含量从原来的9.4%增加到了20.92%。这表明4-ɑ-糖基转移酶处理可以提高玉米淀粉中慢消化淀粉的含量。同时，结果表明4-ɑ-糖基转移酶处理过的玉米淀粉与未处理过的相比RS的含量也增加了。Ming Miao等[9]用β-淀粉酶和转葡萄糖苷酶处理玉米淀粉，研究酶处理增加玉米淀粉中慢消化淀粉的含量及双酶处理后淀粉的结构变化，10%（W/V）pH5.0的醋酸钠玉米淀粉溶液，在95℃糊化60 min后温度调到55℃加入0.5%的β-淀粉酶和8 TGU/g的转葡萄糖苷酶（占淀粉干重比例），酶分别处理不同时间，然后灭酶，样品冻干后研磨过筛测淀粉的水解率。测得双酶处理的玉米淀粉的SDS含量显著高于未处理的玉米淀粉，并且双酶处理6 h得到的玉米淀粉中SDS含量最高，达到了33.5%。

2.5 加工处理方式对淀粉消化性的影响

R G Utrilla-Coel等[10]研究了墨西哥四个不同品种的香蕉淀粉发现，香蕉中的RS在烹饪过程中有90%左右会转变成RDS和SDS。因此，他建议，为避免香蕉的高血糖指数和利用香蕉的益生元作用，香蕉应该生吃。Jinglin Yu等[11]研究了在实验室用Buhler磨和布拉班德精细研磨处理软硬两种小麦淀粉的性质，实验结果显示研磨破坏的淀粉分子结构越多，淀粉中RDS的含量就越高。说明研磨后破损的淀粉颗粒更容易被酶水解掉。Fabiola Cornejo等[12]研究发芽对糙米营养价值和生物活性组成的影响，发芽48 h以及以上的粽米淀粉的水解率降低了。热处理之后，红豆种子中RDS的含量显著增加，RS和SDS的含量减少。蒸煮处理的红豆面粉的RDS含量要高于高压蒸汽处理的面粉。储藏在-18℃的淀粉糊中的RS含量显著增加[13]。Jiangtao Li等[14]比较了微波加热糊化和传导加热糊化大米淀粉的体外消化性和两种加热方式大米淀粉的微观结构，不论是放置在-18℃还是4℃下的糊化大米淀粉，随着储藏时间的增加，淀粉的消化性均下降。相同储藏条件下微波加热糊化的大米淀粉消化性低于传导加热糊化的大米淀粉。

2.6 环糊精添加对淀粉消化性的影响

Jinling Zhan等[3]研究环糊精改性法制备慢消化淀粉，实验结果显示β-CD、Mal-β-CD和HP-β-CD可以显著增加大米淀粉中慢消化淀粉的含量。并测定了制备的环糊精改性大米淀粉的预测升血糖指数。

2.7 直链淀粉脂质复合物的形成对淀粉消化性的影响

Kai Lin Ek等[15]研究7个品种的马铃薯淀粉，发现Virginia Rose品种具有最低的总淀粉含量，最高的直链淀粉含量，但是它的血糖指数却是最低的，只有9.8 g/100 g，相反的是Russset Burbank品种的马铃薯淀粉含有最高的总淀粉量和最高的血糖指数。S Ahmadi-Abhari等[16]研究了小麦淀粉中直链淀粉-磷脂复合物的形成对小麦淀粉消化性的影响，加入溶血卵磷脂后小麦淀粉对酶的敏感性显著下降，其中影响最显著的是加入3%和5%的卵磷脂。

2.8 膳食纤维对淀粉消化性的影响

Martina Foschia等[4]研究五种膳食纤维对硬质小麦面粉意大利面消化性的影响，向小麦粉中分别加入15%的两种不同的菊粉、欧车前籽粉和燕麦粉等，测定所制的意大利面的消化性显示，添加过膳食纤维的意大利面所释放的葡萄糖显著低于没有添加膳食纤维的意大利面。并且，在20～60 min内添加膳食纤维的意大利面释放的总还原糖也显著低于未添加的。

2.9 海藻酸钠对淀粉消化性的影响

Cristian Ramírez等[17]研究海藻酸钠对马铃薯淀粉血糖释放和消化的实验，发现在3 g马铃薯淀粉中添加0.5 g海藻酸钠，并加入100 mL水，80℃糊化30 min后测得马铃薯淀粉的水解率和没有添加海藻酸钠的马铃薯淀粉的水解率没有显著的差别，但是，当海藻酸钠的添加量在1.0～2.0 g时，马铃薯淀粉的水解率和没有添加海藻酸钠马铃薯淀粉的水解率相比显著减小。说明海藻酸钠的浓度与淀粉的水解率有关。

2.10 蛋白对淀粉消化性的影响

Natasha Yang等[18]研究了乳清蛋白对小麦淀粉水解率的影响，加入15%乳清蛋白的15%小麦淀粉凝胶水解产生的麦芽糖的量每克淀粉只有66.23 mg，而未加乳清蛋白的15%小麦淀粉凝胶水解产生的麦芽糖占每克淀粉的84 mg。说明乳清蛋白对淀粉的消化性有影响。

3 淀粉消化性的表征

3.1 血糖生成指数

Kai Lin Ek等[15]研究7个不同品种的马铃薯淀粉得出，这7种马铃薯淀粉烹饪之后，淀粉的水解率和这7个品种的马铃薯淀粉的升血糖指数有着显著的正相关关系。

3.2 热力学特性

Yao Yu Xie等[7]研究蜡质马铃薯淀粉糊化后不同温度循环回生糊化处理，用DSC测得的实验结果显示随着循环次数的增加，淀粉的糊化焓变也显著增加，并且循环回生5次处理得到的马铃薯淀粉具有较高的RS含量和较高的焓变。

3.3 晶体结构

Yao Yu Xie等[7]研究发现重复回生循环2次的马铃薯淀粉具有最高的SDS含量和最小的相对结晶度。然而，随着重复循环回生次数的增加，马铃薯淀粉的相对结晶度也随之增加。重复循环回生5次处理得到的马铃薯淀粉具有最高的RS含量，同时也具有最高的相对结晶度。Shin等[19]报道，淀粉中的SDS主要由淀粉中的无定型区和一小部分的没有完美形成结晶的结构组成，而淀粉中的RS则主要是由淀粉中的有序的双螺旋结构组成。

3.4 形态结构

有报道，蜡质大米淀粉具有高的水解率，这与蜡质大米淀粉小的分子尺寸和相对大的分子表面相关，这些结构导致蜡质大米淀粉具有较高的酶水解率[20]。Yaoqi Tian等[21]将糊化后的大米淀粉放置在4℃进行不同时间的回生，然后干燥制得SDS样品，在单回生的基础上将样品再一次糊化后，再放入冰箱回生，然后将样品干燥制备出双回生慢消化大米淀粉样品。测定的结果表明，单回生处理制备的慢消化大米淀粉样品比双回生样品具有更多小的微观网状结构。并且单回生慢消化大米淀粉所形成的网状结构与回生时间的长短没有关系。双回生制备的慢消化大米淀粉所形成的网状结构的空洞比单回生大一些。大的空洞可以减少淀粉分子和酶分子的接触机会，因此，淀粉适度的回生会产生更多的慢消化淀粉。

4 展望

淀粉的消化性受到各种因素的影响，对于慢消化淀粉和抗性淀粉的理化性质和制备方法以及添加其他物质改善淀粉的消化性质等方面的一系列的理论研究已经有了相当多的报道。但加入膳食纤维、环糊精、蛋白、加工处理等对不同来源淀粉消化性影响的机制及如何把这些理论研究的结果系统化的运用到工业化生产中，制备出具有较高营养价值的产品还有很多问题未解决，还需要深入研究。通过深入研究阐释加入到淀粉中的各种物质及加工处理等因素对淀粉消化性影响的机理，才能为工业生产慢消化淀粉和抗性淀粉产品提供扎实的基础。

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Research on the factors and characterization methods of starch digestibility

LI Xue-hong，CHEN Zhi-jing，LU Yong，NIE Yu-hong
（College of Food and Bioengineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450002，China）

Effect of starch sorts，amylose and amylopectin ratio，enzymes treatment，processing methods，cyclodextrin，amylose-lipid complexes，dietary fiber，protein，sodium alginate of starch digestibility and characterization methods will be reviewed.

starch；digestibility；characterization

TS201.1

A

1002-0306（2015）22-0376-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.22.069

2015-01-16

李学红（1969-），女，博士，教授，研究方向：淀粉资源开发，E-mail：zhenghnxy@163.com。

国家自然科学基金项目（31171757）；郑州轻工业学院研究生科技创新基金资助项目（2014028）；国家十二五科技支撑计划项目（2012BAD37B06-08）。