苦荞抗性淀粉制备工艺的优化研究

王灼琛　程江华

摘要[目的]研究压热法制备苦荞抗性淀粉的最优工艺。[方法]采用压热法制备苦荞淀粉，通过正交试验及单因素试验分析，研究淀粉浆pH、淀粉浆浓度、压热时间、压热温度4个因素对苦荞抗性淀粉得率的影响。[结果]通过正交试验确定压热法制备苦荞抗性淀粉的最优工艺条件：淀粉浆pH 7、淀粉浆浓度60%、压热时间60 min、压热温度110 ℃，在此条件下的抗性淀粉得率为14.21%。此外，在制备抗性淀粉的同时，有效地提取分离了苦荞黄酮，提取率达到93.50%。[结论]该研究可为苦荞淀粉的深度开发利用提供参考。

关键词苦荞；抗性淀粉；压热；正交试验

中图分类号TS236.9文献标识码

A文章编号0517-6611（2017）36-0072-03

Abstract[Objective]Study on the optimal processing of preparation of tartary buckwheat resistant starch by pressure heat.[Method]In this paper，the method of single factor test and orthogonal test analysis were used to optimize tartary buckwheat resistant starch preparation technology through the analysis of concentration of starch，pH，temperature and time four factors influence on tartary buckwheat resistant starch yield.[Result]The results showed that the optimal processing conditions were as follows：60% starch slurry concentration，pH 7，temperature 110 ℃ and time 60 min.Using the technology conditions for preparation，the yield of resistant starch is 14.21%.In addition，the effective extraction and separation of the tartary buckwheat flavone extraction rate reached 93.50%.[Conclusion]This study can provide reference for further development and utilization of tartary buckwheat.

Key wordsTartary buckwheat；Resistant starch；Thermalpress processing method；Orthogonal test

抗性淀粉（RS）又称抗酶解淀粉及难消化淀粉，因其具有调节血糖、防止心脑血管疾病等功能，且富含可溶性食用纤维，可被开发成膳食纤维营养强化剂、食品增稠剂等产品，并广泛地应用于食品营养领域。

苦荞作为一种药食同源类食品，不仅具有降血脂、抗氧化、增强免疫力等功效，还含有大量的抗性淀粉（7.5%～35.0%的抗性淀粉），可以作为抗性淀粉的一个物种来源[1-2]。关于抗性淀粉的制备已有大量的研究，但以苦荞为原料制备抗性淀粉的报道却不多。笔者采用压热法制备抗性淀粉，通过研究不同因素对制备工艺的影响，探讨其最优工艺。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1原料。苦荞粉，四川凉山；苦荞抗性淀粉，自制。

1.1.2主要试剂。α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、胃蛋白酶，美国Sigma公司；葡萄糖测试试剂盒，上海荣盛生物药业有限公司；葡萄糖标准品，南京建成生物工程研究所；芦丁标品，中国药品生物制品检定所；盐酸（分析纯）、氢氧化钠（分析纯）、氯化钾（分析纯）、无水乙醇（分析纯），国药集团。

1.1.3主要仪器。

PHS-3C pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；SHZ-Ⅲ循环水真空泵，上海亚荣生化仪器厂；TGL16M离心机，长沙湘智离心机仪器有限公司；RE-52A旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂；10-1 mm石英微量比色皿，无锡市晶禾光学仪器有限公司；1900PC型双光束紫外可见分光光度计，上海谱元仪器有限公司；ZD-85气浴恒温振荡器，江苏金坛市精达仪器制造有限公司；HH數显恒温水浴锅，江苏金坛市金城国胜实验仪器厂；GZX-GF101-3BS电热恒温鼓风干燥箱，上海跃进医疗器械有限公司；JK-500B型超声波清洗器，合肥金尼克机械制造有限公司；BCD-160TB电冰箱，青岛海尔股份有限公司。

1.2试验技术路线

1.2.1苦荞抗性淀粉的制备[3-4]。苦荞粉→乙醇提取→

↓

黄酮分离

渣处理→洗涤→脱水、干燥→苦荞淀粉→淀粉乳→预糊化→压热处理→室温冷却→胃蛋白酶→37 ℃水浴60 min →室温冷却→4 ℃冷藏24 h→烘干粉碎→过筛（100目）→抗性淀粉。

1.2.2苦荞抗性淀粉的测定。

抗性淀粉→α-淀粉酶→38 ℃水浴16 h→室温冷却→离心→葡萄糖淀粉酶→60 ℃水浴60 min→离心→取上层液体→定容→葡萄糖试剂盒测定葡萄糖含量→换算得抗性得率。

1.3方法

1.3.1苦荞黄酮的测定。

1.3.1.1苦荞黄酮的提取分离。

称取2.0 g苦荞粉末于100 mL锥形瓶中，置入一定量的80%乙醇，75 ℃、料液比1∶20（g∶mL）的前提下超声波辅助提取20 min，提取1次，趁热减压抽滤，干燥。

1.3.1.2芦丁标准曲线的制作。

称取芦丁标准品10 mg，用乙醇定容至100 mL，得到浓度为0.1 mg/mL的母液。准确吸取母液2、4、6、8、10、12 mL，然后加水至刻度，混匀。通过全波段扫描后，在波长500 nm处测定标准芦丁的吸光值，以芦丁的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，制作标准曲线，得回归方程。

1.3.1.3超声法测定苦荞总黄酮含量。

准确吸取样品1 mL于100 mL容量瓶中，用蒸馏水定容，测定其吸光值。根据标准曲线得到黄酮含量，并计算出黄酮的含量。

1.3.1.4索氏提取法测定苦荞总黄酮含量。

取苦荞粉10 g，用75%乙醇溶液进行索氏提取48 h，提取至无色后，进行抽滤，定容至100 mL，测定其吸光值，根据标准曲线得到黄酮含量，以此作为苦荞中总黄酮含量比较标准。

1.3.2苦荞淀粉的制备。

取苦荞粉100 g，置于500 mL烧杯，加入300 mL水浸泡，室温下静置30 min。分别用80目和120目分样筛进行筛滤，将麸皮、纤维等杂质去除，再用蒸馏水反复冲洗2次。细孔浆用10% NaOH和10% HCl溶液调pH后，在转速为5 000 r/min下离心15 min，去除上层杂质后，用蒸馏水冲洗沉淀物，并反复离心3次，分离出蛋白和淀粉。将分离出的淀粉在40 ℃鼓风干燥箱内干燥10 h，将其粉碎过120目筛后，即得苦荞淀粉。

1.3.3苦荞抗性淀粉的制备。

称取10 g苦荞淀粉，加入50 mL蒸馏水中，搅拌均匀，加热预糊化后，封口置于压力锅内，恒温恒压一定时间后取出，自然放置，4 ℃贮藏24 h，50 ℃干燥24 h，粉碎过100目筛，制得苦荞抗性淀粉。

1.3.4苦荞抗性淀粉含量的测定。

将0.5 g苦荞抗性淀粉加入到一定量的KCl·HCl缓冲液中，再加入过量胃蛋白酶，38 ℃水浴振荡反应60 min。自然冷却至室温后，用KOH调pH至6.5。再加入过量α-淀粉酶，37 ℃水浴振荡反应24 h，自然冷却至室温后，在转速为5 000 r/min下离心，用蒸馏水反复冲洗至少3次。用2 mol/L KOH溶解沉淀物，调pH至4.7，加入过量的葡萄糖淀粉酶，在60 ℃恒温水浴60 min。自然冷却至室温后，离心取上清液，定容后，测定葡萄糖含量。用葡萄糖含量×0.9，即为抗性淀粉的含量。

2结果与分析

2.1苦荞黄酮含量

由表1可知，采用超声提取法提取黄酮3次，黄酮含量分别为1.51%、1.38%、1.85%，平均含量1.58%；同时采用索氏提取法作为苦荞中总黄酮含量比较标准，测得黄酮含量分别为1.63%、1.45%、1.99%，平均含量1.69%。采用超声波法分离提取黄酮，在80%乙醇，75 ℃、料液比1∶20（g∶mL）、提取时间20 min的条件下，黄酮提取率达到93.50%，分离提取率高。

黄酮是苦荞中主要的活性成分物质，具有降血脂、抗氧化、增强免疫力等功效[5-6]。因此，在以苦荞为原料制备抗性淀粉的同时，不仅需要将抗性淀粉与黄酮分离，还要尽可能完整地收集黄酮，避免浪费。传统水提黄酮的方法，不能使抗性淀粉和黄酮完全分离，该试验采用超声醇提黄酮的方法，不仅可以将抗性淀粉和黄酮充分分离、提取完整，还可以加速黄酮进入溶剂，提高效率，缩短时间，节约成本。

2.2淀粉浆浓度对苦荞抗性淀粉得率的影响

由图1可知，当压热温度为 120 ℃，压热时间为30 min，淀粉浆 pH 为7 时，随着淀粉浆浓度的增加，抗性淀粉的得率不断升高，苦荞抗性淀粉得率在淀粉浆浓度60%时最高；淀粉浆浓度再继续增加时，抗性淀粉得率略有下降。淀粉浆浓度太高或太低都不利于抗性淀粉的形成，浓度太低，伸展开的淀粉分子不易形成有序排列，影响抗性淀粉的得率；浓度太高，淀粉糊化后其分子相互碰撞几率减少，不易形成抗性淀粉。

2.3淀粉浆pH对苦荞抗性淀粉得率的影响

由图2可知，当淀粉浆浓度为60%，压热温度为120 ℃，压热时间为30 min时，淀粉浆pH在5～8的范围内，抗性淀粉得率较高，淀粉浆pH过低或过高都不利于抗性淀粉的形成。可能是由于酸性或碱性的条件下，淀粉结构易被破坏，不易形成晶体，同时也不利于相关酶的催化作用，以致难以形成抗性淀粉[7]。

2.4压热温度对苦荞抗性淀粉得率的影响

由图3可知，当淀粉浆浓度60%，压热时间为30 min，淀粉浆pH为7时，随着压热温度的升高，抗性淀粉得率呈上升趋势，当压热温度120 ℃时，苦荞抗性淀粉得率最高，继续升高温度其得率无明显变化，说明温度的升高可以使淀粉颗粒完全糊化，游离出淀粉分子，同时还可以使直链淀粉与脂类形成的复合物发生解离，释放出直链淀粉分子。但是温度过高，又会使淀粉分子过度降解，不利于抗性淀粉的生成[8-10]。因此，选择120 ℃为最佳压热温度。

2.5压热时间对苦荞抗性淀粉得率的影响

由图4可知，抗性淀粉的得率随着处理时间的增加而增加，但是在处理60 min 时，抗性淀粉得率基本不变，处理时间60 min其抗性淀粉得率最高。这是由于压热时间过短难以破坏淀粉颗粒的分子序列，妨碍直链淀粉的释放，不利于抗性淀粉生成[11-12]。同时，加热时间过长会使淀粉降解过度，影响抗性淀粉的生成[13]。

2.6苦荞抗性淀粉制备工艺的优化

在单因素试验的基础上，以抗性淀粉得率为指标，采用L9（34）正交试验考察淀粉浆浓度、淀粉浆pH、压热温度、压热时间4个因素对抗性淀粉形成的影响。正交试验因素水平设计见表2，结果见表3。

由表3分析可知，各因素对抗性淀粉得率的影响大小依次为淀粉浆浓度（A） 、压热时间（D）、淀粉浆pH（B）、压热温度（C）。根据K值确定的最优方案组合为A2B3C2D2，而直观分析得出的最优组合为A2B3C1D2，因此对A2B3C2D2组合进行试验，得出抗性淀粉得率为12.37%，低于A2B3C1D2试验方案，从而确定试验最优组合为A2B3C1D2，即淀粉浆浓度60%、淀粉浆pH 7、压热温度110 ℃、压热时间60 min，该条件下抗性淀粉得率最高，为14.21%。

3结论与讨论

该研究采用单因素试验和正交试验分析的方法，通过分析淀粉浆浓度、淀粉浆pH、壓热温度、压热时间4个因素对苦荞抗性淀粉得率的影响，优化了苦荞抗性淀粉制备工艺。研究结果显示，其最优工艺条件为淀粉浆浓度60%、淀粉浆pH 7、压热温度110 ℃、压热时间60 min。采用该工艺条件进行制备，抗性淀粉得率为14.21%。此外，在制备抗性淀粉的同时，有效地提取分离了苦荞黄酮，提取率达到93.50%。

目前，抗性淀粉的制备方法多采用压热法、酶解法、超声波法等。压热法制备抗性淀粉，简单、易操作、成本低，但其得率低于压热-酶联合法。赵铁玉[14]在制备荞麦抗性淀粉时，分别采用了压热法和压热-酶联合法，结果表明采用压热-酶联合法制备的抗性淀粉得率（36.10%）高于压热法（20.33%）。

参考文献

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金肇熙，陕方，边俊生，等.苦荞加工利用新技术研究[J].食品科学，2004，25（11）：348-350.

[2] 张建华，肖永霞，邵秀芝.抗性淀粉新技术研究进展[J].粮食与油脂，2009（2）：3-5.

[3] 刘航，国旭丹，马雨洁，等.苦荞淀粉制备工艺及其性质研究[J].中国食品学报，2013，13（4）：43-49.

[4] 周一鸣，李保国，崔琳琳，等.苦荞抗性淀粉对糖尿病小鼠生理功能影响的研究[J].中国粮油学报，2015，30（5）：24-28.

[5] 李欣，王步军.两种苦荞黄酮提取方法的优化及含量测定[J].食品科学，2010，31（6）：80-85.