抗性淀粉的制备研究进展

刘佳 曾英男 李瑞 周家旭 刘奕含

摘要：抗性淀粉是一种不被小肠消化吸收，在食用120min后可到达结肠被结肠中的微生物菌群分解发酵，继而发挥有益的生理作用的淀粉。由于抗性淀粉在人体内的消化速度较慢，食用后能够减缓血糖的升高，因此抗性淀粉具有预防肠道疾病、控制体重、降低血糖等方面的生理功能。本文主要介绍了抗性淀粉的分类及制备方法，又对抗性淀粉的功能、在食品中的应用进行了总结，对抗性淀粉的未来发展和应用进行展望，为抗性淀粉相关产品的研发提供建议。

关键词：抗性淀粉 制备方法 生理功能 应用

近年以来，随着人们生活水平的提高以及膳食结构的改变，导致“三高”、糖尿病等与饮食相关疾病的发生率逐渐增加。因此，如何在饮食中做到抗糖和降糖，已经成为了越来越多的研究者所关注的热点问题。淀粉作为食品工业中的重要基础原料，它属于高GI型（Glycemic Index，GI）食品，在体内消化速率较快并会导致餐后血糖快速升高，导致肥胖、高血糖等一系列慢性疾病。淀粉具有提高食品加工性能，对食品口感和质构的调整效果往往是其他食品原料所不能替代的。因此，需要通过对其进行改性处理来改善其消化吸收速度，抗性淀粉属于低GI的改性淀粉，可降低人体胰岛素分泌，减少热量产生及脂肪的形成。

根据淀粉能否在小肠内被完全消化分解生成葡萄糖，以及在小肠内吸收的速率将淀粉分成三种类型，一是快消化淀粉，指在小肠中20min内能够被消化吸收的淀粉;二是慢消化淀粉，指在小肠中20-120min才能够被完全消化吸收的淀粉;三是抗性淀粉，指不能在小肠中被消化吸收，但120min后可到达结肠被结肠中的微生物菌群分解发酵，继而发挥有益的生理作用的淀粉。根据淀粉抗酶降解的机制，Dupuis等人[1]又将抗性淀粉（Resistant Starch，RS）分为5类：物理包埋淀粉、天然抗性淀粉颗粒、回生淀粉、化学改性淀粉以及直链淀粉——脂质复合物。

一、抗性淀粉的制备方法

（一）热处理法

根据淀粉乳水分含量、热处理温度的不同，又可细化为压热法、湿热法及韧化处理法，不同的热处理条件对抗性淀粉的分子结构及其产生具有显著的差异。在改变温度、压力及过量水分含量的条件下，使淀粉颗粒充分糊化，不同淀粉分子之间的直链淀粉通过氢键结合，从而能够显著增加抗性淀粉的得率。湿热处理作为物理制备抗性淀粉的一种方法，由于在操作过程中只需改变水和热的因素，食品的安全性较高。目前已经发现湿热处理对于淀粉结构的变化与淀粉来源相关，例如块茎淀粉已被证明比豆类或谷类淀粉对湿热处理更敏感。韩丽瑶等人[2]研究的对黑青稞进行压热处理，在125℃下压热处理50min，淀粉乳浓度为30%，之后冷藏时间24h，RS得率最高为10.596%。亢灵涛等人[3]对甘薯抗性淀粉进行压热处理，通过和响应面优化分析，发现在压热温度120℃、压热时间31.2min、全粉乳质量分数为25.5%、pH7.3、冷藏时间24h的条件下，甘薯抗性淀粉的得率最高为9.41%。周小理等人[4]在压热基础上对荞麦抗性淀粉进行酶解，通过正交试验和响应面分析得出淀粉乳的浓度为20%（pH6.0），在120℃下压热处理30min，之后添加4.1U/g的干淀粉酶，再55.8℃酶解8.11h，然后再4℃冷藏24h，RS得率最高为28.0%。

（二）酶法改性

酶法改性是指根据不同的淀粉来源及特点，需使用不同的酶（如α-淀粉酶、脱支酶、淀粉葡糖苷转移酶等）来改变淀粉分子的结构，从而改变淀粉的性质，以此达到降低其消化性能的效果。Liu等人[5]利用普鲁兰酶脱支处理蜡质玉米淀粉，使其SDS和RS含量变化有明显的提高。张倩等人[6]研究表明利用α-淀粉酶和糖化酶混合酶法对大米进行处理，其抗性淀粉得率为16.23%，若再对其进行压热处理大米的抗性淀粉得率能达到18.16%

（三）化学改性

化學改性法是指通过改变官能团结构或使其发生某种化学反应（如取代、加成、酯化等），来改变淀粉分子的结构和性质，从而提高抗性淀粉得率的方法。李蒙娜[7]在对小麦淀粉进行酯化-湿热处理时，在柠檬酸添加量为40%，湿热处理次数为1次时，小麦淀粉、A-型小麦淀粉和B-型小麦淀粉中RS得率分别为 85.54%、78.89%和 86.46%。Shin等人[8]研究表明，在20g淀粉中添加2.26mmol的柠檬酸，然后128.4℃条件下反应 13.8h，大米淀粉中RS含量为54.1%，比未经改性处理的原淀粉组高出28.1%。

（四）挤压处理法

挤压处理法是食品加工厂使用较为广泛的一种方法，它是指在挤压过程中运用高温、高压和高剪切力使淀粉分子发生一系列变化，使淀粉由粉状变成糊状，从而发生糊化、裂解，导致一些糖苷键断裂，分子发生解聚作用，分子大小和分子量的分布也随之发生变化。Ye等人[9]利用单螺旋杆挤压机在37.50r/min的螺杆转速和30kg/h的喂料速度条件下对湿度分别为30%、40%、50%的大米淀粉进行处理，发现随着物料含水量的增加，淀粉凝胶化程度也相应增加。结果表明，大米淀粉的水分含量，与抗性淀粉的得率正向相关且影响较大。李俊伟[10]采用挤压法处理大米淀粉后，抗性淀粉的得率为8.87%。另外研究也发现弱酸水解淀粉、挤压和水热处理的多种方法的结合，可以增加抗性淀粉的含量[11]。

（五）微波处理法

微波处理法指的是淀粉与水混合后对其进行微波处理，使淀粉的结构和理化性质均有所改变。有研究表明微波处理在酶的敏感性、硬度及支链淀粉重结晶等方面远优于其他热处理方式[12]。微波效应作用于淀粉乳糊化阶段的前期，对淀粉颗粒内部水分分布影响较大，同时能促进氢键断裂，双螺旋链减少，淀粉糊化效果显著提高。张守花[13]在微波糊化的基础上对玉米淀粉进行酶解，通过正交试验优化分析，得出淀粉乳浓度30%、微波功率800W、微波时间110s，微波糊化酶解制备玉米抗性淀粉得率可达到13.17%。

（六）其他方法

其他的处理方法（如超声波法、反复脱水、蒸汽加热法、压热-冷却循环处理法等）同样可以显著正向影响抗性淀粉的得率，相较于前文叙述的几种方法，这些方法都是比较新的工艺，还未广泛应用于工业化生产中。谢岩黎等人[14]采用微波湿热-循环冷冻的方法，以小麦淀粉为原料，制备抗性淀粉，抗性淀粉得率为15.85%。池明亮[15]采用压热与α-淀粉酶、普鲁兰酶联合使用法制备青芒果淀粉，可得到产率为7.368%的抗性淀粉。姚慧等人[16]采用压热—普鲁兰酶法以板栗淀粉为原料，制备抗性淀粉，得出在淀粉悬浮液质量分数11.00%，酶添加量9PUN/g、酶解时间10h、冷凝时间15h的条件下，抗性淀粉得率为64.90%。

二、抗性淀粉的生理功能

（一）预防肠道疾病

抗性淀粉在人体小肠内不能被消化吸收，只在大肠中被肠道菌群发酵，生成短链脂肪酸，所以对于维持肠道健康是非常有益的，发酵后所产生的气体可以增加粪便体积，可以缓解肠道疾病如结肠癌、痔疮、便秘等且效果显著[7]。

（二）控制体重

抗性淀粉可以增加人体饱腹感以及粪便量，不易消化几乎不产生卡路里，与普通淀粉相比，抗性淀粉在人体内产生的热量是最小的，葡萄糖的利用效率也随之降低，所以可用于减肥食品的基料应用从而达到控制体重的目的。

（三）调节血糖水平

抗性淀粉属于低GI食物能够有效调节餐后血糖水平，这对于治疗糖尿病患者效果明显。对于患有非胰岛素依赖性的人群，摄入抗性淀粉食物，能有效延缓血糖和胰岛素水平。因此可应用于糖尿病患者的保健食品开发，也可作为血脂调节旳食品、还可用于耐力食品的开发。

三、抗性淀粉的应用

（一）在油炸食品制作中的应用

油炸风味食品中RS的高热稳定性和安全性备受信赖。Sanz[17]等人的研究表明，在油炸膨化食品中RS起到了提高膳食纤维含量和营养价值的作用。抗性淀粉被证实可以减少耗油、促进膨化、增强脆度，使产品具有独特的韧性及风味等功能。

（二）在面包类食品中的应用

为了减少人们的摄入量，但不减少膳食纤维在饮食中的缺失，食品企业在面包中加入了麦麸与大麦面粉，从而改善了面包的营养价值。不过膳食纤维会改变面包的颜色，影响面包的感官评分，减少了大量的消费者。在饼干中加入适量的抗性淀粉来代替低筋面粉，不但可以保持较好的硬度和咀嚼性，还可以提高饼干的营养价值，却不影响口感。高慧颖等人[18]在饼干中用抗性淀粉部分替代低筋面粉，当替换量为20%的时候，饼干的硬度值为517.8g左右，消费者的接受度较高，饼干保持了较好的质构特性，且体外GI值由87.18下降至67.12。

另外，RS可以有效地增强酸奶的风味，为益生菌的生长和繁殖提供了碳源。因为小肠不能消化RS，所以可以用作微胶囊的材料嵌入到其他的益生菌中。还可以作为食品增稠剂应用在调味汁、汤料、饮料等乳制品中，以增加饮料的不透明度和悬浮度，但不影响口感及风味。

四、展望

随着社会的日益进步与发展，食品的生理功能性逐渐受到人们的重视。抗性淀粉作为新型的膳食纤维替代品，受到研究者、市场和消费者的广泛关注。国外对RS研究进展速度较快，现已有多款抗性淀粉产品问世，如HimaizeTM240、HimaizeTM260、NOVELOSE？襆240等。而我国的抗性淀粉的研究正处于火热阶段。尤其是近几年，人们越来越关注口感与营养价值的性价比。因此，研究抗性淀粉的形成规律与影响因素，加强对抗性淀粉基础理论研究，对于我国功能性食品开发有极其重要的意义。

参考文献

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（作者单位：吉林农业科技学院食品工程学院）