青香蕉粉中抗性淀粉的稳定性及消化性

娄朋举，阚洪囡，尚敏，田宇轩，于思琦，王思宇，鲍琪琪，李拖平，李苏红*

（1.沈阳农业大学 食品学院，辽宁 沈阳 110866；2.沈阳德滋医药科技有限公司，辽宁 沈阳 110166）

研究表明中国的糖尿病患病率约为11.2%，食物的血糖生成指数（glycemic index，GI）备受消费者关注，研究适合高血糖人群的低GI淀粉基食品成为热点[1-2]。抗性淀粉（resistant starch，RS）是低GI淀粉基食品的主要成分，是一些不被人体小肠吸收，但能在大肠内发酵或部分发酵的淀粉及其分解物的总称，能够减缓人体血糖上升[3]。不同加工方式及不同食物种类会影响抗性淀粉含量[4-5]。香蕉主产于亚热带和热带，是我国第四大水果种类，深受人们喜爱。未成熟的青香蕉中淀粉含量较高，可达香蕉果肉干基的60%以上，其中具有天然抗消化性的第二类抗性淀粉含量很高[6]。香蕉属于呼吸跃变型水果，约40%的香蕉在采摘、运输和销售的过程中腐败、变质，造成极大的资源浪费[7]。目前在我国，香蕉主要以鲜销为主，其加工产品较少，加工率不足20%[8]。利用青香蕉中丰富的抗性淀粉资源，开发高附加值的新型低GI产品，并对其进行应用，可缓解香蕉采后贮运、销售环节压力，延伸香蕉产业链条。利用青香蕉粉制备的各种低GI食品不断出现，大部分研究集中在青香蕉粉产品的研制及延缓血糖上升等方面[9-10]。傅释仪等[11]制备了青香蕉粉戚风蛋糕并优化了制备工艺；蔡鑫泽等[12]制备了一种香蕉减肥代餐棒；李明娟等[13]制备了一种青香蕉粉饼干，发现其具有降血糖的功能。目前的相关研究多集中在开发不同含青香蕉粉产品的工艺、配方及从原料出发的慢消化作用方面，然而，不同加工条件和消费者的食用方式对青香蕉抗性淀粉的稳定性会有较大的影响，最终成品中抗性淀粉的含量及摄入后慢消化作用的发挥却长期没有得到应有的关注，研究青香蕉粉抗性淀粉的稳定性具有重要意义。本研究以抗性淀粉含量为指标，分析湿热处理、干热处理、酸碱处理对青香蕉粉抗性淀粉稳定性的影响，用体外模拟消化法研究蒸（馒头）、煮（面条）、焙烤（饼干）、冲调（粉）类含青香蕉粉食品淀粉的消化性。研究结果可为青香蕉粉产品的开发与利用提供重要的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

澳大利亚青香蕉粉（总淀粉含量68%，其中抗性淀粉含量38%；其他膳食纤维含量12.5%；麦芽糊精含量2%）：澳大利亚Q're公司；小麦面粉、高活性酵母、植物黄油、鸡蛋、无糖酸奶、纯牛奶：市售；猪胰α-淀粉酶（50 U/mg）：sigma公司；糖化酶（100 U/mg）：山东隆科特酶制剂有限公司；无水乙醇、氢氧化钠、冰乙酸、醋酸钠、3，5-二硝基水杨酸（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。

SHZ-82B水浴恒温振荡器：常州市国旺仪器制造有限公司；DFT-50A 50 g手提式高速粉碎机：温岭市林大机械有限公司；UV-5100紫外分光光度计：上海元析仪器有限公司；DHG-9070S电热鼓风干燥箱：宁波乐电仪器制造有限公司；SC-3614低速离心机：安徽中科中佳科学仪器有限公司；NB-HM3810电烤箱：厦门建松电器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 青香蕉粉中抗性淀粉含量的测定方法

采用Megazyme抗性淀粉检测试剂盒，依据AOAC 2002.02及AACC 32-40的方法，检测样品中抗性淀粉含量。

式中：E为空白试剂的吸光度值；F为从吸光度值到微克的转换系数；W为分析样本的干重。

1.2.2 青香蕉粉热稳定性

为探究青香蕉粉热稳定性，对其进行水热和干热处理。（1）水热处理：准确称取8份10 g的青香蕉粉，分别溶解于50 mL蒸馏水，分别在温度为60、65、70、75、80、85、90 ℃的恒温箱中保温 5 min，一组常温放置，4 000 r/min离心10 min，弃上清液，所得沉淀在40℃下烘干至恒重，粉碎备用；准确称取5份10 g青香蕉粉，分别溶解于50 mL蒸馏水，分别在温度为60、65、70、75、80℃的恒温箱中保温 40 min，4 000 r/min 离心10 min，弃上清液，所得沉淀在40℃下烘干至恒重，粉碎备用。（2）干热处理：准确称取4份10 g青香蕉粉，分别在温度为80、90、100℃的恒温箱中保温10 min，一组常温放置，冷却至25℃后备用。

1.2.3 青香蕉粉酸碱稳定性

为探究青香蕉粉酸碱稳定性，准确称取6份10 g青香蕉粉，溶解于50 mL蒸馏水，调节混合液pH值为4、5、6、7、8、9。静置 30 min，4 000 r/min 离心 10 min。沉淀在40℃下烘干，粉碎机磨粉后备用。

1.2.4 青香蕉粉馒头中抗性淀粉稳定性

为探究青香蕉粉制馒头中抗性淀粉稳定性，调制青香蕉粉含量分别为0%、20%、100%的混合小麦粉200 g，添加100 mL水和3 g酵母后制成面团，醒发约3 h，揉制成面团后切成块状，整理，在开水蒸锅中蒸制20 min，取出备用。

1）模拟二次加热后的馒头淀粉消化性：馒头在45℃干燥12 h，粉碎机打粉，样品沸水浴保温5 min，冷却至室温（25℃）备用；2）模拟室温（25℃）放置馒头的淀粉消化性：馒头在45℃干燥12 h，粉碎机打粉备用。

1.2.5 青香蕉粉面条中抗性淀粉稳定性

为探究面条中青香蕉抗性淀粉稳定性，称取50 g面粉添加12 mL水制备面粉面团，40 g面粉混合10 g青香蕉粉添加12 mL水制备10%青香蕉粉面团，用面条机压制为面条，每种面条分成两组，一组为室温干燥48 h的干面条，一组为不做任何处理的湿面条。将面条分别放入沸水浴中煮制5 min取出备用。

1.2.6 青香蕉粉饼干中抗性淀粉稳定性

为探究饼干中青香蕉抗性淀粉稳定性，称取一定量的青香蕉粉（0%、10%、20%、30%）与小麦粉混合，混合粉100 g，称取100 g黄油，25℃软化，添加60 g白砂糖打发后添加少量蛋液，与混合粉搅拌均匀，制成块状后在上下火分别为170℃的烤箱中烘烤20 min，取出冷却至室温（25℃），研钵研磨后备用。

1.2.7 青香蕉粉与米粥混合后抗性淀粉稳定性

为探究米粥中青香蕉抗性淀粉稳定性，准确称取300 g大米加500 mL水，用电饭煲熬粥，取200 g粥2份，待其温度降至80℃时向其中一份添加18 g青香蕉粉，搅拌均匀，冷却至室温（25℃）备用；另一份冷却到25℃时，添加18 g青香蕉粉，搅拌均匀。

1.2.8 青香蕉粉与液态乳品混合后抗性淀粉稳定性

为探究液态乳中青香蕉抗性淀粉稳定性，准确称取3份0.4 g青香蕉粉，向其中一份加5 mL蒸馏水（pH6）作为对照、一份加 5 mL 纯牛奶（pH7）、一份加5 mL无糖酸奶（pH5），各样品混合均匀。

1.2.9 体外模拟消化

体外模拟消化参照Englyst等[14]的方法改进，将0.4 g淀粉样品溶解在15 mL醋酸钠缓冲液（pH值为5.2）中，内置3个玻璃球，将悬浮液置于沸水浴中糊化10 min，冷却后放入水浴摇床，在37℃、150 r/min条件下平衡10 min，然后加入5 mL混合酶溶液（1 450 U猪胰α-淀粉酶和75U糖化酶）开始模拟体外消化。在反应20、60 min和120 min时，分别取1 mL水解液加入到4 mL无水乙醇中终止反应。将样液以3 500 r/min离心 2 min 后，根据 3，5-二硝基水杨酸（3，5-dinitrosalicylic acid，DNS）法测定上清液中的葡萄糖含量。并依照公式计算产品的还原糖释放量。

式中：G为水解产生的葡萄糖质量，g；M为淀粉样品质量，g。

1.3 数据处理

数据采用Excel 2019、SPSS11.6进行统计分析处理，采用origin2020绘图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对青香蕉抗性淀粉稳定性的影响

热及酸、碱环境会直接影响青香蕉抗性淀粉的稳定性，本文采用不同加热方式、酸碱处理，分析青香蕉抗性淀粉稳定性的变化。

2.1.1 加热方式对青香蕉抗性淀粉稳定性的影响

选取水热处理5、40 min和干热处理10 min分别模拟冲调、煲汤和加热即食3种常见的低GI淀粉基食品的食用方式，探究不同加热方式对青香蕉抗性淀粉稳定性的影响，结果见图1。

由图1A和图1B可知，随着水热温度升高和时间增加，青香蕉粉中抗性淀粉含量降低，在90℃水热5 min和80℃水热40 min，其抗性淀粉大部分转化为可消化淀粉，但60℃水热处理，其抗性淀粉含量变化差异不显著，这可能是因为淀粉糊化程度低，淀粉内部的直链淀粉溶出量低，苗红霞等[15]发现抗性淀粉含量与直链淀粉含量呈正相关，唐健[16]也得出了类似结论。高温水热处理使淀粉的颗粒结构向无序化结构转变，一部分直链淀粉溶出，水分子在高热能作用下迁移和运动，易侵入淀粉颗粒内部，促进淀粉分子间氢键断裂，破坏淀粉分子间紧密结构，抗性淀粉含量降低[17-18]。王宏伟等[19]也有相似结论：低温水热处理，淀粉颗粒结构保存完整，直链淀粉溶出量较少，侵入淀粉颗粒内部的水分子量较少，对淀粉分子紧密结构破坏程度低，抗性淀粉含量基本不变[20]。由图1C可知，干热处理温度升高，青香蕉抗性淀粉含量变化不显著，这说明单纯的加热处理并不会破坏抗性淀粉的紧密结构。汝远[21]在热处理对玉米淀粉结构和性质的影响研究中发现80℃水热处理会使淀粉链结构断裂，干热处理无定形区重排会使淀粉颗粒结构变得更加紧密。这可能是水热处理后青香蕉抗性淀粉含量降低而干热处理后其抗性淀粉含量变化差异不显著的原因之一。由此也可以推测青香蕉粉若直接食用，适宜采用60℃以下的热水冲调，过高的温度会使其抗性淀粉失去应有的作用。而青香蕉粉在干燥条件下受热效应的影响不大，适当提高温度可以提高青香蕉粉生产制备过程中干燥单元操作的效率。

图1 加热方式对抗性淀粉含量的影响Fig.1 Effects of heating method on resistant starch content

2.1.2 酸、碱处理对青香蕉抗性淀粉稳定性的影响

青香蕉粉溶解于蒸馏水时的自然pH值为6。本研究对青香蕉粉进行酸、碱处理，模拟其在不同pH值加工食品中的稳定性，探讨其适用性，结果见图2。

图2 酸碱处理对抗性淀粉含量的影响Fig.2 Effect of acid base treatment on the content of resistant starch

由图2可知，酸、碱处理后，青香蕉粉中抗性淀粉稳定性变化较大，pH值为5～6时，其抗性淀粉含量变化差异不显著，可能是因为弱酸环境对淀粉糖苷键破坏程度低，淀粉几乎未被水解，淀粉分子链间易于取向和排列。pH值为4时，酸水解程度过高，形成短链淀粉分子，不易取向和排列，其抗性淀粉含量与pH值为5时相比显著降低，与尹秀华等[22]在不同酸法制备木薯抗性淀粉的比较研究中的结论相一致。pH值在7～8时，其抗性淀粉含量显著降低，推测是因为氢氧化钠作用于淀粉分子上的羟基，使其带负电，分子间相互排斥，有序结构被破坏，使得抗性淀粉含量显著降低[23]。pH值为9时，高浓度的碱对淀粉分子有序结构破坏程度极大，其抗性淀粉含量与pH值为5时相比显著降低。樊艳叶等[24]在不同碱对木薯淀粉结构的影响研究中也有相似的结论。综上，弱酸环境下青香蕉抗性淀粉可以稳定存在，作为一种食品原料更适合应用于含酸食品的加工生产或与酸性食品基料配伍。

2.2 含青香蕉粉食品的消化性

选取蒸（馒头）、煮（面条）、焙烤（饼干）和冲调（粉）等不同热加工形式，通过体外模拟消化研究含青香蕉粉食品淀粉消化过程中还原糖释放情况。

2.2.1 含青香蕉粉馒头的消化性

含青香蕉粉馒头消化后还原糖释放量见图3。

图3 含青香蕉粉馒头消化后还原糖释放量Fig.3 Reducing sugar release of steamed bread with green banana powder after digestion

馒头是深受我国居民喜爱的传统主食，用青香蕉粉替代部分面粉制备馒头，是期望增加低GI食品的普适性。由图3可知，蒸制馒头冷却到室温（25℃）后，经体外模拟消化还原糖释放量从低到高依次为青香蕉粉馒头、纯面粉馒头、20%青香蕉粉馒头。推测是因为添加部分青香蕉粉的馒头，醒发时形成蓬松多孔状面团，蒸制过程中面团内部水分子在热的作用下破坏其抗性淀粉紧密结构，大部分抗性淀粉转化，生成了更多的可消化淀粉，消化后释放更多的还原糖；而100%青香蕉粉面团由于其含有较多的抗性淀粉，在醒发过程中，不能生成蓬松多孔状面团，酶的利用率低，因而保持较低的消化水平。同时模拟了冷却后二次加热后馒头的消化情况，发现加热后还原糖释放量普遍高于未加热样品，由低到高依次为青香蕉粉馒头、纯面粉馒头、20%青香蕉粉馒头。二次加热处理后，馒头内部淀粉晶体结构进一步被水分子破坏，可消化淀粉含量增加，消化时被酶利用释放的还原糖整体高于未加热的常温馒头。丁志理[25]也有相似的发现。因此，不论食用前是否加热，馒头蒸制的湿热过程使得添加的青香蕉抗性淀粉不能稳定存在，无法实现慢消化的目的。

2.2.2 含青香蕉粉面条的消化性

本研究对不同加工方式的青香蕉粉面条进行体外模拟消化，结果如图4所示。

图4 含青香蕉粉面条消化后还原糖释放量Fig.4 Reducing sugar release of noodles containing green banana powder after digestion

由图4可知，在整个体外模拟消化过程中，干面条消化后还原糖释放量低于湿面条。这可能是因为，面条经过晾干，面条中的水分挥发，面条结构致密，淀粉颗粒间紧密结合，煮制时延缓水分子破坏这种紧密结构，消化时这种致密结构抵抗部分酶反应，因此还原糖释放量低。未经晾干的面条，淀粉分子周围存在大量水分子，在煮制过程中，面条内部大量水分子在热的作用下会破坏抗性淀粉的紧密结构，使其转化为可消化淀粉，消化时释放大量的还原糖。刘飞雁等[26]在杂粮原料对其挂面淀粉消化性的影响中也得出类似结论。10%青香蕉粉干面条消化后还原糖释放量低于纯面粉干面条，这可能是因为10%青香蕉粉干面条中抗性淀粉在煮制时破坏程度低，消化时未被破坏的抗性淀粉抵抗酶的水解，还原糖释放量较低。添加10%青香蕉粉湿面条消化后还原糖释放量高于纯面粉湿面条，这可能是因为青香蕉粉在面条中充分分散，在煮制时面条内部水分子在热的作用下破坏淀粉紧密结构，使抗性淀粉转化为可消化淀粉，释放大量还原糖。因此，在面条中添加青香蕉粉不能延缓还原糖的释放而达到慢消化的目的，但是，经过晾干的面条具有一定的延缓血糖释放的功能。

2.2.3 含青香蕉粉饼干的消化性

含青香蕉粉饼干消化后还原糖释放量见图5。

图5 含青香蕉粉饼干消化后还原糖释放量Fig.5 Reducing sugar release of biscuits containing green bananas after digestion

添加不同比例青香蕉粉的焙烤食品消化性不同。由图5可知，纯面粉饼干消化后的还原糖释放量最高。随着青香蕉粉取代面粉的添加量升高，饼干中还原糖释放量降低，这可能是因为饼干加工过程用水量很少或没有，在焙烤过程中饼干中淀粉只受热的影响，抗性淀粉破坏程度低。李明娟等[27]在青香蕉粉饼干感官品质评价及其消化性能中也有类似结论。青香蕉抗性淀粉在饼干中可以稳定存在，青香蕉粉饼干能延缓还原糖的释放而达到慢消化的目的。

2.2.4 含青香蕉粉米粥的消化性

青香蕉粉与米粥混合物消化后的还原糖释放量见图6。

小包装的青香蕉粉常作为粥伴侣，以调整粥食的功能性。青香蕉粉与米粥混合后的消化性和一些杂粮/杂豆粉等加工产品一样，本研究以纯米粥为对照，研究不同温度下添加青香蕉粉米粥的消化性，探讨其作为一种主食伴侣冲剂的功能性及稳定性。由图6可知，25℃添加青香蕉粉的米粥消化后还原糖释放量最低。而80℃添加青香蕉粉的米粥消化后还原糖释放量甚至高于对照。这可能是因为，米粥提供一个水热环境，高温下抗性淀粉破坏程度高，转化为可消化淀粉，消化后还原糖释放量高，低温下其抗性淀粉稳定存在，消化后还原糖释放量低。李云龙等[28]在不同糊化度苦荞粉理化性质和体外消化性的研究中也有类似结论。因此，低温米粥中添加青香蕉粉能延缓还原糖的释放而达到慢消化的目的。

图6 青香蕉粉与米粥混合物消化后的还原糖释放量Fig.6 Reducing sugar release of mixture of green banana powder and rice gruel after digestion

2.2.5 青香蕉粉与液态乳品混合后的消化性

图7所示结果为青香蕉粉分别与纯牛奶（pH7）、无糖酸奶（pH5）、蒸馏水（pH6）混合后淀粉的消化性。

图7 青香蕉粉-酸奶/牛奶混合物消化后的还原糖释放量Fig.7 Reducing sugar release of mixture of green banana powder and yoghurt/milk after digestion

由图7可知，在整个体外模拟消化过程中，青香蕉粉与牛奶混合后释放的还原糖远高于与酸奶混合，这可能是因为，与牛奶提供的中性环境相比，酸奶的弱酸环境对抗性淀粉的保护作用更强，与前文中青香蕉粉在弱酸条件下稳定的结论一致。消化后，青香蕉粉与酸奶混合释放的还原糖量比与蒸馏水混合略高，这可能是因为，在消化过程中青香蕉粉中少部分抗性淀粉被酸奶中乳酸菌分解利用，白永亮等[29]也有类似结论。因此，青香蕉粉与无糖酸奶配伍一起食用，可以达到延缓淀粉消化的目的。

3 结论

本文研究了不同处理方式对青香蕉抗性淀粉稳定性的影响以及不同含青香蕉粉食品的淀粉消化性。研究发现：80℃以上的高温水热处理对青香蕉粉中抗性淀粉破坏程度高，干热处理不影响抗性淀粉的稳定性，因此，青香蕉粉适合采用低水分热加工或低温高水的加工方式。青香蕉抗性淀粉在弱酸环境下含量变化不显著，而在中性及碱性环境下不稳定，青香蕉粉更适合应用于弱酸性食品中。蒸制等湿热食品加工过程会使青香蕉粉中抗性淀粉转化为可消化淀粉，稳定性降低；含水量高的煮制食品中青香蕉抗性淀粉稳定性低于含水量低的煮制食品；焙烤食品加工过程几乎不影响抗性淀粉的稳定性，随着青香蕉粉添加量的增加，其慢消化作用增强；青香蕉粉作为粥伴侣添加时，低温更有利于抗性淀粉的保持；与纯牛奶相比，无糖酸奶中添加青香蕉粉具有更好的延缓消化的效果。因此，在开发含青香蕉粉的低GI食品时，应尽量将其应用于含水量低、弱酸性食品或低温加工的食品，或通过其他抗性淀粉加工处理技术手段来提高抗性淀粉稳定性，降低其还原糖释放量。