银杏抗消化淀粉的制备及期水解特性

2020-01-13梁引库耿敬章

食品工业 2019年12期

梁引库，耿敬章

陕西理工大学生物科学与工程学院（汉中 723000）

银杏在我国分布广，产量居世界第一[1]。银杏具有很好的食用价值和药用价值。银杏中的淀粉大约占其干重的60%～70%[2]。银杏以销售干果为主，其深加工产品很少。因此，银杏抗性淀粉的开发能使银杏资源得到充分利用，提高银杏的经济效益。

抗性淀粉是健康者小肠中不吸收的淀粉和淀粉水解物的总称[3]。作为一种新型的功能食品添加剂，抗性淀粉的开发应用引起了越来越多的关注。抗性淀粉可以降低糖尿病患者餐后血糖浓度，从而有效缓解糖尿病病情[4]；抗性淀粉可将肠道内有毒物质稀释，能增加大肠粪便体积，还可分解产生短链脂肪酸等代谢物，降低结肠pH，可以减少肠道运送排泄物的时间，从而预防、治疗便秘、结肠癌等疾病；抗性淀粉可降低血中胆固醇和三甘油酯含量，从而降低患心脏病危险[5]。银杏回生抗性淀粉为糊化后又冷却老化的淀粉，其可在食品加工过程中由可消化淀粉转化而成，研究表明，平均聚合度在50～100的相对分子量最利于抗性淀粉的生成[4-5]。“三高”指高脂血症、高血压、高血糖，是目前比较严重的健康性疾病，是威胁现代人们身体健康的主要疾病。随着经济不断发展，人们生活条件不断改善，“三高”健康问题逐渐成为一个普遍性问题。在这种情况下，健康性食品例如高纤维、低热量和糖分的食品逐渐受到了越来越多的关注。抗消化淀粉是一种典型的膳食纤维食品，其具有很大的市场发展空间。因此，以银杏为原料，利用响应面分析法优化银杏抗性淀粉的工艺条件，并探讨银杏抗性淀粉水解特性，以期为银杏资源的开发提供理论依据。

1 材料及方法

1.1 原料与试剂

银杏淀粉：银杏购于当地中药材批发市场，实验室提取制备银杏淀粉；柠檬酸、乙醇、普鲁兰酶、氢氧化钠、3, 5-二硝基水杨酸、氯化钠、盐酸、葡萄糖等，均为分析纯。

1.2 试验仪器与设备

HFX-32高速离心机（上海姚氏仪器设备厂）；HZX-JA 100电子天平（郑州万博仪器设备有限公司）；7200型可见光光度计（华立设备公司）、HH-S型恒温水浴锅（环凯设备公司）等。

1.3 试验方法

1.3.1 银杏抗消化淀粉制备工艺

采用酶解-压热法[5]。取10 g 银杏淀粉（干基），加磷酸缓冲液（0.2 mol/L，pH 5.0）配制一定浓度的淀粉乳，置于250 mL锥形瓶中，100 ℃糊化30 min，降温至58 ℃，加入一定量的普鲁兰酶，酶解一定的时间后，以100 ℃灭酶10 min；以4 000 r/min离心15 min，去除上清液，向沉淀物加入去离子水，在高压灭菌锅中120 ℃处理一定时间，冷却到室温，4 ℃环境中放置24 h进行老化。40 ℃烘干含水量10%以下，粉碎过100目筛。

1.3.2 抗消化淀粉含量的测定

采用Zeng等[6]的方法。用胰α-淀粉酶将非抗性淀粉水解成葡萄糖，再利用抗性淀粉能溶于KOH中的性质，用淀粉葡萄糖苷酶使其水解成葡萄糖，然后测定糖的含量，从而算出原料抗性淀粉的含量。

1.3.3 淀粉水解率

2 结果与分析

2.1 银杏抗消化淀粉制备工艺优化

2.1.1 不同普鲁兰酶用量的制备效果

设定银杏抗消化淀粉制备其他各因素条件，选取3，5，7，9，11和13 U/g 6个水平的普鲁兰酶用量进行银杏抗消化淀粉制备，观察银杏抗消化淀粉制备效果变化。由图1可以看出，普鲁兰酶用量为9 U/g时，银杏抗消化淀粉制备效果较好。

图1 不同普鲁兰酶用量的制备效果

2.1.2 不同淀粉乳含量的制备效果

设定银杏抗消化淀粉制备其他各因素条件，选取8%，12%，16%，20%，24%和28% 6个水平的淀粉乳含量进行银杏抗消化淀粉制备，观察银杏抗消化淀粉制备效果变化。由图2可以看出，淀粉乳含量为16%时，银杏抗消化淀粉制备效果较好。

图2 不同淀粉乳含量的制备效果

2.1.3 不同压热处理时间的制备效果

设定银杏抗消化淀粉制备其他各因素条件，选取15，20，25，30，35和40 min 6个水平的压热处理时间进行银杏抗消化淀粉制备，观察银杏抗消化淀粉制备效果变化。由图3可以看出，压热处理时间为30 min时，银杏抗消化淀粉制备效果较好。

图3 不同压热处理时间的制备效果

2.1.4 不同酶解时间的制备效果

设定银杏抗消化淀粉制备其他各因素条件，选取3，5，7，9，11和13 h 6个水平的酶解时间进行银杏抗消化淀粉制备，观察银杏抗消化淀粉制备效果变化。由图4可以看出，酶解时间为9 h时，银杏抗消化淀粉制备效果较好。

图4 不同酶解时间的制备效果

2.1.5 银杏抗消化淀粉制备条件优化试验

在单因素试验基础上，选择普鲁兰酶用量、淀粉乳含量、淀粉乳含量和酶解时间4个因素做试验因素，以抗消化淀粉含量为响应值，进行优化试验，试验因素和水平表见表1所示，试验结果见表2所示。

分析银杏抗消化淀粉制备的条件可知，普鲁兰酶用量、淀粉乳含量、压热处理时间、酶解时间这4个因素都是显著因素。抗消化淀粉含量的二次回归拟合方程为：抗消化淀粉含量=48.21-1.04A-4.46B-0.39C-3.60D-5.21AB-2.39AC-7.27AD+3.86BC-2.50BD+3.16CD-2.53A2-3.15B2-7.55C2-5.50D2（其中，A为普鲁兰酶用量，B为淀粉乳含量、C为压热处理时间，D为酶解时间）。

表1 银杏抗消化淀粉制备试验因素和水平

表2 银杏抗消化淀粉制备试验结果

表3 回归方程各项的方差

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接表3

银杏抗消化淀粉制备试验失拟项不显著，p=0.051 1，模型极显著，p＜0.000 1，所以能对银杏抗消化淀粉制备的条件进行预测。得到银杏抗消化淀粉制备的最佳条件为普鲁兰酶用量为10.3 U/g，淀粉乳含量为13.7%，压热处理时间为30.5 min，酶解时间为9 h。

依据设计表（表4）来进行验证试验，以验证试验得到的银杏抗消化淀粉制备的最佳条件的可靠性。从表4看出，试验4的抗消化淀粉含量最高，因此银杏抗消化淀粉制备的最佳条件为普鲁兰酶用量为10.3 U/g，淀粉乳含量为13.7%，压热处理时间为30.5 min，酶解时间为9 h。

表4 验证试验设计表

2.2 银杏抗消化淀粉品质分析

2.2.1 主要成分

银杏抗消化淀粉淀粉含量为97.31 g/100 g，银杏抗消化淀粉具有较高纯度。酶解-压热处理后的银杏淀粉蛋白质成分要比原淀粉高得多。淀粉经过酶解-压热处理后，粗纤维、脂肪和灰分成分大幅下降。

表5 主要化学成分分析 g/100 g

2.2.2 内在品质

经过酶解-压热处理的后，原淀粉中会游离直链淀粉含量增加，直链淀粉间会组合形成结晶体，这类物质能够抵御酶作用，因此，酶解-压热法可以有效提高银杏抗消化淀粉成色和品质。

2.3 银杏抗消化淀粉水解特性研究

2.3.1 水解率

从图6中可以看出，在0～20 min内，原淀粉和白面包水解速率较高，超过20 min后水解速度明显下降，这可以看出白面包和原淀粉具有很强的水解性，并能够产生葡萄糖；试验证明，经过酶解-压热处理后的银杏淀粉水解速率相对更慢。20 min后水解速率明显放缓。这是因为经过酶解-压热处理后的银杏淀粉，其抗消化性明显增强。