鹰嘴豆抗性淀粉提取工艺及其降血脂效应研究

◎ 李 伟，姚树奇

（新疆天山奇豆生物科技有限公司，新疆 昌吉 831900）

1 试验方法

1.1 鹰嘴豆淀粉的制备工艺流程

鹰嘴豆20 g→0.3%亚硫酸钠浸泡过夜→除皮→磨浆→100目筛→静置→酶解→离心弃去上清液→沉淀加NaOH溶液浸泡→静置沉淀→离心→分离沉淀→加酸中和→45 ℃干燥24 h→装入自封袋。

1.2 鹰嘴豆抗性淀粉得率

鹰嘴豆淀粉乳溶液，沸水浴中预糊化后，121 ℃下处理30 min室温冷却后，4 ℃冷藏24 h。粉碎后加入蒸馏水并调节pH值至6，再加入淀粉酶于80 ℃下超声条件下酶解10 min，再将pH值调至4，葡萄糖淀粉酶50 ℃下酶解30 min后冷却、离心，水洗直至中性，干燥得鹰嘴豆抗性淀粉。将制得的鹰嘴豆抗性淀粉烘干至恒重，计算鹰嘴豆抗性淀粉的得率。

1.3 单因素实验

以鹰嘴豆抗性淀粉提取率为指标，考察NaOH浓度、酶添加量、酶解时间、超声功率、超声时间和pH等因素对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响，确定各因素的最佳提取条件。每次试验需做3次平行，以平均值±标准差（SD）表示试验数据。

1.3.1 NaOH浓度对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响

分别加入0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%（质量浓度）的NaOH溶液于鹰嘴豆淀粉乳化液中，料液比为1∶3，置于30 ℃恒温水浴振荡器上5 h，再如1.2所述方法测定淀粉含量，得出鹰嘴豆淀粉提取率。

1.3.2 酶添加量对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响

加0.2%NaOH溶液于鹰嘴豆淀粉乳化液中，料液比为1∶3，设定5个酶添加量梯度为40、50、60、70 µL和80 µL，其他条件同1.2所述，测定淀粉含量，得出鹰嘴豆淀粉提取率。

1.3.3 酶解时间对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响

加0.2%NaOH溶液于鹰嘴豆淀粉乳化液中，料液比为1∶3，设定5个酶解时间梯度为10、20、30、40 min和50 min，其他条件同1.2所述，测定淀粉含量，得出鹰嘴豆淀粉提取率。

1.3.4 超声处理功率对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响

加0.2%NaOH溶液于鹰嘴豆淀粉乳化液中，料液比为1∶3，设定5个超声功率梯度为200、300、400、500 W和600 W，其他条件同1.2所述，测定淀粉含量，得出鹰嘴豆淀粉提取率。

1.3.5 超声处理时间对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响

加0.2%NaOH溶液于鹰嘴豆淀粉乳化液中，料液比为1∶3，设定5个超声时间梯度为2、4、6、8 min和10 min，其他条件同1.2所述，测定淀粉含量，得出鹰嘴豆淀粉提取率。

1.3.6 pH值对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响

加0.2%NaOH溶液于鹰嘴豆淀粉乳化液中，料液比为1∶3，设定5个pH梯度4、5、6、7和8，其他条件同1.2所述，测定淀粉含量，得出鹰嘴豆淀粉提取率。

1.4 正交优化

基于单因素实验结果，采用四因素三水平的正交试验对鹰嘴豆抗性淀粉的提取工艺参数进行优化，实验设计如表1。

表1 正交试验因素及水平表

1.4.1 动物实验

将已进行7天动物适应性饲养随机分为空白对照组、阳性对照组A（降脂药）、模型对照组B、鹰嘴豆抗性淀粉低剂量组C（20 g/kg）、鹰嘴豆抗性淀粉高剂量组D（40 g/kg），每组各8只。连续两周以高脂乳剂结合基础饲料对小鼠进行灌喂模型组，其中鹰嘴豆抗性淀粉高剂量组、低剂量组喂配方饲料，而正常对照组喂基础饲料。实验4周后，空腹小鼠剪尾取尾血，离心取血清，按照试剂盒说明书，测定空腹血清中总胆固醇（TC）和甘油三酯（TG）含量。采用酶标仪测定各组小鼠的血清总胆固醇及甘油三酯含量，并进行数据分析。

1.4.2 数据处理

采用Prism5处理数据，SPSS22.0软件进行统计分析，以P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 NaOH浓度对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响

由图1可知，当NaOH浓度达到0.1%时，鹰嘴豆抗性淀粉提取率呈增加趋势；当NaOH浓度达0.4%时，随着NaOH浓度增加，鹰嘴豆抗性淀粉提取率降低。这可能是因为当NaOH浓度较低时，鹰嘴豆抗性淀粉中含有较多蛋白质或脂质等杂质，而当浓度过高时可能使得淀粉机构破坏从而增加了淀粉的溶解。因此，暂定最佳NaOH浓度为0.4%。

图1 NaOH浓度对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响图

2.1.2 酶添加量对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响

由图2可知，当酶添加量达到40 µL时，鹰嘴豆抗性淀粉提取率呈增加趋势；当酶添加量达50 µL时，随着酶添加量增加，鹰嘴豆抗性淀粉提取率降低。这可能是因为当酶添加量较低时，鹰嘴豆抗性淀粉不易酶解，抗性淀粉纯度较低，而当酶添加量过高时鹰嘴豆抗性淀粉已达到最高值。因此，暂定最佳酶添加量为70 µL。

图2 酶添加量对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响图

2.1.3 酶解时间对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响

由图3可知，当酶解时间为10～20 min时，鹰嘴豆抗性淀粉提取率增加趋势不明显；而随着酶解时间的延长，鹰嘴豆抗性淀粉提取率随之增加，当酶解时间从40 min延长至50 min时，鹰嘴豆抗性淀粉的提取率反而下降。这可能是因为从20 min开始淀粉可充分酶解，而当酶解时间达到40 min时，鹰嘴豆淀粉的含量下降是由于酶在空气中失活，从而使得鹰嘴豆抗性淀粉纯度较低。因此，暂定最佳酶解时间为40 min。

图3 酶解时间对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响图

2.1.4 超声处理功率对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响由图4可知，200～500 W范围内，鹰嘴豆抗性淀粉提取率随着超声波功率的增加而提高，在超声功率为500 W时，淀粉提取率最高，500～600 W淀粉提取率反而下降，故超声考察范围为400～600 W。因此，暂定最佳超声功率为500 W。

图4 超声处理功率对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响图

2.1.5 超声处理时间对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响

由图5可知，超声时间在2～8 min范围，随着超声时间的延长，鹰嘴豆抗性淀粉提取率也随之升高，在8～10 min范围内，随着时间的延长鹰嘴豆抗性淀粉提取率稍有下降。因此，暂定最佳超声处理时间为8 min。

图5 超声处理时间对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响图

2.1.6 pH值对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响

由图6可知，当pH值为4～7时，鹰嘴豆抗性淀粉提取率随之增加，当pH值从7提高到8时，鹰嘴豆抗性淀粉的提取率反而下降。这可能是因为从pH为4开始淀粉可充分酶解，而当pH达到7后时，鹰嘴豆淀粉乳化液中含有较多非抗性淀粉的杂质，从而使得鹰嘴豆抗性淀粉纯度较低。因此，暂定最佳pH值为7。

图6 pH值对鹰嘴豆抗性淀粉提取率的影响图

2.2 超声辅助酶法提取工艺优化

2.2.1 正交实验

由表2可知，超声波辅助酶解提取鹰嘴豆抗性淀粉时各因素对提取率影响主次顺序酶添加量/时间（µL/min）＞超声功率及时间（W/min）＞NaOH浓度＞pH值。由正交试验结果得到最佳工艺组合为酶添加量70 µL酶解30 min、超声波500 W处理8 min、NaOH浓度0.4%及pH值7。

2.2.2 正交实验方差分析

以SPSS 22.0分析结果，结果见表3。

表3 正交结果方差分析表

2.2.3 验证实验

根据正交试验分析得到最佳试验组合：酶添加量/时间为70 µL/30 min、超声功率及时间为500 W/8 min、NaOH浓度0.4%及pH值7，将该组合进行平行实验4次平行实验达到验证实验目的，结果显示鹰嘴豆抗性淀粉提取率为（38.12±0.07）%，与正交结果相符，故确定鹰嘴豆抗性淀粉最优提取工艺为酶添加量/时间为70 µL/30 min、超声功率及时间为500 W/8 min、NaOH浓度0.4%及pH值7。

表2 超声辅助酶解提取鹰嘴豆抗性淀粉正交实验表

2.3 鹰嘴豆抗性淀粉对小鼠血脂的影响

2.3.1 小鼠血清总胆固醇（TC）变化

饲养小鼠四周内血清总胆固醇变化情况如表4。由表4可知，给药2周后，与模型组相比，饲喂小鼠鹰嘴豆抗性淀粉高、低剂量组，阳性对照组，血清总胆固醇下降显著（P＜0.05），且鹰嘴豆抗性淀粉高剂量组与低剂量组具有一定的剂量依赖关系。而给药4周时，阳性对照组总胆固醇下降量优于其他各组，且鹰嘴豆抗性淀粉高剂量组效果与阳性对照组效果相当（P＞0.05），这说明鹰嘴豆抗性淀粉具有辅助降胆固醇的作用。

表4 鹰嘴豆抗性淀粉对小鼠TC的影响表

2.3.2 小鼠血清总甘油三酯（TG）变化

饲养小鼠四周内血清总甘油三酯变化情况如表5。由表5可知，给药2周后，与模型组相比，饲喂小鼠鹰嘴豆抗性淀粉高、低剂量组，阳性对照组，血清总甘油三酯下降显著（P＜0.05），且鹰嘴豆抗性淀粉高剂量组与低剂量组具有一定的剂量依赖关系。而给药4周时，阳性对照组总甘油三酯下降量优于其他各组，且鹰嘴豆抗性淀粉高剂量组效果与阳性对照组效果相当（P＞0.05），这说明鹰嘴豆抗性淀粉具有辅助降甘油三酯的作用。

表5 鹰嘴豆抗性淀粉对小鼠TG的影响表

3 结论

新疆木垒鹰嘴豆抗性淀粉（RS）作为结构复杂且容易加工的产品，其提取工艺研究相对较少。本研究实验结果显示，采用超声波辅助酶解-碱提鹰嘴豆抗性淀粉，通过单因素正交优化得提取鹰嘴豆抗性淀粉最佳工艺为酶添加量/时间70 µL/30 min、超声功率及时间500 W/8 min、NaOH浓度0.4%及pH值7，这将促进新疆鹰嘴豆抗性淀粉产品的开发。

大量研究表明抗性淀粉具有显著降血脂、降血糖等作用，可降低血清胆固醇、甘油三酯[1-3]。通过研究鹰嘴豆抗性淀粉降血脂效果，结果显示，以鹰嘴豆抗性淀粉饲喂小鼠4周后，与模型组相比，鹰嘴豆抗性淀粉高剂量组小鼠总胆固醇及总甘油三酯含量显著降低，且与阳性对照组效果相当，提示鹰嘴豆抗性淀粉具有辅助降血脂效果。这将为新疆木垒鹰嘴豆淀粉的应用提供理论基础，从而以期达到促进新疆经济发展。

[1]刘 坚，江 波，李艳红，等.超高压对鹰嘴豆分离蛋白起泡性能的影响[J].安徽农业科学，2007，35（28）：9012-9013.

[2]周丽卿，杜双奎，赵佳，等.响应面法优化鹰嘴豆蛋白提取工艺[J].食品科学，2012，33（8）：66-70.[3]孙永康.鹰嘴豆抗性淀粉的制备、理化性质和肠道益生特性研究[D].南京：南京农业大学，2014.