脂质类型对淀粉-脂质复合物性质的影响

柳州工学院食品与化学工程系（柳州 545616）

淀粉-脂质复合物是淀粉与脂质通过疏水作用形成的复合物，具有较强的抗酶解消化能力，能够显著降低受试者餐后血浆中的葡萄糖与胰岛素升高的程度，对结肠癌的发生具有显著的抑制作用[1-2]，是近年来新提出的一类抗消化淀粉[3]。相较于4种传统抗性淀粉（RS1、RS2、RS3与RS4），淀粉-脂质复合物（RS5）具备一些独特的功能特性：淀粉-脂质复合物的热稳定性比大多数天然B-和C-晶型淀粉颗粒（即RS2型抗性淀粉），如马铃薯与香蕉淀粉更稳定；与老化淀粉（RS3）与化学改性淀粉（RS4）相比，制备淀粉-脂质复合物所需的化学试剂更少、工艺更简单[4]。另外，淀粉-脂质复合物能明显提高淀粉基物料的功能性质，如大幅度降低淀粉的糊化和结合水的能力，延迟制品老化，提高淀粉光泽度和乳化稳定性等[5]。基于淀粉-脂质复合物的营养特性与优良的加工特性，淀粉-脂质复合物的研究与应用成为了近年来的研究热点。已有研究表明，影响淀粉-脂质复合物形成及性质的主要因素有淀粉结构、脂质碳链长度、饱和度及添加量、脂质的添加方式等。但目前鲜有关于不同脂质配体类型对淀粉脂质复合物性质的影响，因此，试验以大米淀粉为原料，采用不同链长不同类型的脂质配体与其复合，探讨不同类型的脂质对复合物性质的影响，从分子层面进一步提高脂质与淀粉的复合效率与复合稳定性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大米淀粉，无锡金农生物科技有限公司，其中水分含量为8.5%，蛋白质含量为0.75%，脂肪含量为0.1%；月桂酸、月桂酸钠、月桂酸甘油酯，辛酸、辛酸钠、辛酸甘油酯，山东西亚化学工业有限公司；葵酸、葵酸钠、葵酸甘油酯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司，均为分析纯。

1.2 仪器与设备

IRAffinity-1S型傅里叶变换红外光谱仪，日本岛津；UV-1800型紫外可见分光光度计，上海美普达仪器有限公司；TDZ4-WS型离心机，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；FA2004B型分析天平，上海越平科学仪器有限公司；DF-101S型磁力水浴搅拌锅，巩义市予华仪器有限责任公司。

1.3 方法

1.3.1 淀粉-脂质复合物制备

准确称取10.0 g（以淀粉干基计）大米淀粉，取20 mL去离子水加入其中制备淀粉溶液，将溶液加热至90 ℃使淀粉完全溶解；取1.0 g月桂酸分散于30 mL乙醇中，加热至90 ℃使其完全溶解；将淀粉、脂质溶液混合，于70 ℃加热20 min，得到沉淀；以4 000 r/min离心30 min，分离得到复合物沉淀，采用乙醇-水（50∶50，V/V）洗涤7次，离心后在25 ℃下干燥24 h，研磨过筛密封保存。

淀粉与月桂酸钠、月桂酸甘油酯，辛酸、辛酸钠、辛酸甘油酯、葵酸、葵酸钠、葵酸甘油酯的复合同上述步骤。

1.3.2 复合指数测定

将淀粉-脂质复合物（0.4 g）置于50 mL离心管中，并加入蒸馏水至5 g。将悬浮液涡旋，然后在沸水浴中加热，偶尔摇动约20 min，直到淀粉完全糊化。将溶液冷却至室温后，将25 mL蒸馏水加入到糊化样品中。然后将样品涡旋2 min，并以4 000 r/min离心15 min。将500 μL上清液与15 mL蒸馏水、2 mL碘溶液混合，并将样品充分混合。在620 nm处测定吸光度，并进行3次平行试验。

碘溶液的制备：称取2.0 g碘化钾和1.3 g碘，将其溶解后定容至100 mL。

1.3.3 溶解度与膨胀度测定

溶解度和溶胀力采用Li等[6]的方法进行测定。每个样品的溶胀力和溶解度按式（2）和（3）计算。

1.3.4 FT-IR测定

使用IRAffinity-1S型光谱仪在400～4 000 cm-1的光谱范围内以4 cm-1的分辨率和32次扫描，获得淀粉样品的红外光谱。

1.3.5 冻融稳定性测定

称取3.0 g淀粉样品，加入50 mL蒸馏水制备大米淀粉悬浮液，置于沸水浴中糊化20 min，冷却后置于-20 ℃冷冻22 h，室温下解冻2 h，以4 000 r/min离心20 min，按式（4）计算析水率，按上述步骤冻融循环5次。

式中：m1为离心管质量，g；m2为离心管加淀粉糊的质量，g；m3为离心管去水后离心管加淀粉糊的质量，g。

1.3.6 脂质含量测定

采用石油醚对淀粉样品进行索氏抽提，提取游离脂质并对其数量进行测定，根据常丰丹[7]的方法采用酸水解淀粉样品，对水解后的样品进行索氏抽提以测定总脂质含量。复合物中的脂质含量为总脂质与游离脂质的差值。

2 结果与分析

2.1 复合指数

复合指数是反映淀粉与脂质的复合程度的重要指标。由图1可知，大米淀粉经加热后，复合指数为3.75%，表明大米淀粉与大米淀粉中天然存在的脂质发生复合反应，产生少量复合物。添加不同类型的脂质均使大米淀粉的复合指数较空白样品提高，表明大米淀粉与添加的脂质发生了复合反应。复合指数随着脂质链长的增加而增加，这是由于疏水链长的增加使烃链与直链淀粉单螺旋内部的疏水作用力增强，因此复合程度变大。

直链淀粉单螺旋与客体的复合程度受客体的溶解度、直链淀粉的柔韧性以及客体在溶剂和螺旋核心之间的分配程度的影响[8]。3种类型的脂质中，脂肪酸盐增加的程度较小。脂类在反应体系中具有适当的溶解度，才能够利于脂类疏水链进入单螺旋中，月桂酸钠的溶解度较月桂酸高，其复合指数却较月桂酸低，推测是由于月桂酸钠的溶解度在水中较高，使其很难有效分配到淀粉基质中[9]，导致复合指数较小。脂肪酸甘油酯的复合指数较高，且以C10链长的葵酸甘油酯较葵酸CI值增加的程度较高，原因可能是中链脂肪酸甘油酯更容易形成半结晶配合物所致[10]。

图1 脂质类型对淀粉-脂质复合物复合程度的影响

2.2 溶解度与膨胀度

淀粉的溶解度与膨胀度能够体现淀粉与水分子之间相互作用的程度[11]。由图2与图3可知，不同种类的脂质制备得到的复合物的溶解度与膨胀度有较大的差异，表明脂质类型对淀粉-脂质复合物的溶解度与膨胀度影响显著。相较于大米淀粉，淀粉-脂质复合物的溶解度与膨胀度均呈现不同程度的下降，原因是淀粉-脂质复合物形成了结构致密的结晶，导致水分子难以进入复合物内部，同时脂质的存在容易在复合物表面形成疏水薄膜，进而抑制淀粉分子吸水膨胀[12]。3种脂质中，以脂肪酸甘油酯使复合物溶解度与膨胀度下降的程度最大，表明淀粉与脂肪酸甘油酯形成的复合物的结晶最为致密，这一推论与Tufvesson等[8]的试验结果一致：淀粉更容易与单甘脂形成Ⅱ型复合物，而Ⅱ型复合物的结晶度更高，结构更为致密[13]。脂肪酸盐与淀粉形成的复合物的溶解度与膨胀度较高，推测是由于其形成的结晶度较小，且其水溶性较高，无法形成较好的疏水性薄膜所致。

图2 淀粉-脂质复合物的溶解度

图3 淀粉-脂质复合物的膨胀度

2.3 FT-IR

由图4可知，大米淀粉及复合物在2 900 cm-1左右均出现伸缩振动峰，该峰为葡萄糖环上的亚甲基的伸缩振动[15]。与大米淀粉相比，淀粉-脂质复合物在2 850 cm-1附近出现新的伸缩振动峰（图4 A～C），该峰源于脂肪酸中的甲基与亚甲基的伸缩振动，表明3种类型的脂质均与淀粉发生了复合，3种复合物中，该峰的峰强度依次为：淀粉-月桂酸甘油酯＞淀粉-月桂酸＞淀粉-月桂酸钠。1 700 cm-1左右的吸收峰为脂肪酸中羰基伸缩振动峰[15]，该峰在淀粉-月桂酸系列与淀粉-葵酸系列的复合物中均有出现，但在淀粉-辛酸钠的红外图谱中并未出现（图4 C），表明相较于其他类型的脂质，淀粉-辛酸钠复合物之间的复合程度较小，这与复合指数的结果一致。

2.5 脂质含量

淀粉-脂质复合物中的脂质由螺旋内与螺旋间夹杂的脂质与游离脂质组成。测定复合物中脂质含量可以一定程度反映淀粉-脂质复合物中淀粉与脂质结合的稳定程度。由表1可知，相同链长条件下，3种脂质类型制备的复合淀粉的总脂肪含量差异不大，游离脂肪酸含量大小依次为：脂肪酸盐系列复合物＞脂肪酸系列复合物＞脂肪酸甘油酯系列复合物。即由脂肪酸盐制备得到的复合物的游离脂质含量较高，这可能是由于脂肪酸盐溶解性较高，更容易分配在溶剂中。而淀粉与脂肪甘油酯的结合更为紧密，复合程度更高，因此其内部所包含的脂质数量也更多。

图4 淀粉-脂质复合物红外光谱图

图5 淀粉-脂质复合物冻融稳定性

表1 淀粉-脂质复合物中脂质含量 g/100 g淀粉（以干基计）

3 结论

采用不同链长的脂肪酸、脂肪酸盐与脂肪酸甘油酯分别与大米淀粉制备淀粉-脂质复合物，探讨不同类型的脂质对复合物性质的影响。研究结果表明，脂质类型对淀粉-脂质复合物的复合程度、溶解度与膨胀度、结构、冻融稳定性等方面均产生影响。3种不同类型的脂质中，淀粉与脂肪酸甘油酯的复合具有较高的复合指数，且具有溶解度与膨胀度低、冻融稳定性好、包封脂质数量较多等优势。