（农产品加工及贮藏工程专业论文）碎米抗性淀粉的制备工艺及其应用的研究.pdf

委员： 导师： 房 - d 通 辑峰警 夏扒 芦锄 合肥工业大学 安徽省农科院 教授 副研究 口 贝 合肥工业大学副教授 合肥工业大学副教授 合肥工业大学教授 f i j | j 9 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 金腿王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人 授权金壁王些太堂 可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者签名： 吴是乡7 签字日期：沙1 1 年l f 月2 踟 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名 签字日期 电话： 邮编： 碎米抗性淀粉的制备工艺及其应用的研究 摘要 稻米加工过程中产生的碎米具有很高的营养价值，但一直未得到合理有效 的应用，研究开发高附加值产品成了一项刻不容缓的任务。抗性淀粉( r s ) 为不 被健康人体小肠吸收的淀粉及其分解物的总体，可作为膳食纤维的替代品用于 食品加工业中。课题以碎米淀粉为原料，对制备抗性淀粉的生产工艺进行研究， 为碎米的综合开发利用提供一定的参考。 分别采用压热法、压热酶法、微波辅助酶法制备碎米抗性淀粉。探索3 种方法制备碎米抗性淀粉的较佳工艺，对最佳工艺制得的碎米抗性淀粉性质进 行测定分析，并进行面包应用的研究。主要研究结果如下： ( 1 ) 压热法制备碎米抗性淀粉的最佳工艺条件为：淀粉浆质量浓度2 5 、 压热温度1 3 0 、压热时间3 0 m i n 、冰箱中4 回生时间2 0 h ，烘干磨粉，过1 0 0 目筛，测得抗性淀粉得率为1 4 6 0 。 ( 2 ) 压热酶法制各碎米抗性淀粉的最佳工艺条件为：压热温度1 2 5 、 酶解时间8 h 、酶添加量3 0 i _ t l g 干淀粉、淀粉浆质量浓度3 0 。冰箱4 回生 时间2 0 h ，烘干磨粉，过1 0 0 目筛，测得抗性淀粉得率为1 6 8 ，与单独压热 法制备碎米抗性淀粉的得率相比有明显的提高。 ( 3 ) 微波辅助酶法制备碎米抗性的最佳工艺条件为：淀粉浆质量浓度 2 5 、微波时间9 0 s 、酶添加量6 0 9 l g 干淀粉、酶解时间2 h 、4 回生时间2 0 h ， 经干燥磨粉，过1 0 0 目筛，碎米抗性淀粉得率为2 1 8 1 。此条件下制备得到的 碎米抗性淀粉得率均大于上面两种方法制备碎米抗性淀粉的得率。由此可以得 出微波辅助酶法是制备碎米抗性淀粉的较佳工艺。 ( 4 ) 测定微波辅助酶法制备得到的碎米抗性淀粉的有关性质：通过扫描 电镜分析表明碎米抗性淀粉与碎米淀粉相比，有更稳定的晶体结构；x 射线衍 射图谱分析表明，碎米淀粉为a 型，而碎米抗性淀粉的结晶结构为b 、c 型结 合体，但衍射峰较宽，晶体之间夹杂有无定形部分；对抗性淀粉的冻融稳定性、 溶解度以及膨润力的测定结果，与原淀粉相比，碎米抗性淀粉的冻融稳定性变 低，溶解度和膨润力变高。 ( 5 ) 对面粉中加入抗性淀粉制作的面包与普通甜面包进行评价比较，结 果表明，在最佳条件下制作出的抗性淀粉面包，不但提高了一定的功能特性， 而且面包的表皮色泽、平滑度、纹理结构等指标均不逊于普通甜面包。碎米抗 性淀粉1 0 、酵母1 6 、蔗糖2 0 、改良剂1 2 为抗性淀粉面包最佳配方。 关键词：碎米碎米抗性淀粉压热法压热一酶法微波辅助酶法普鲁兰酶 s t u d y o np r e p a r a t i o nt e c h n o l o g ya n d a p p l i c a t i o no f b r o k e n r i c er e s i s t a n ts t a r c h a b s t r a c t b r o k e n r i c ep r o d u c e di nt h er i c ep r o c e s s i n gh a dh i g hn u t r i t i o n a lv a l u e ，b u ti t h a dn o tb e e nu s e dr e a s o n a b l ea n de f f e c t i v ea p p l i c a t i o n r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t o fh i g hv a l u e - a d d e dp r o d u c t sh a db e c o m ea l lu r g e n tt a s k r e s i s t a n ts t a r c h ( r s ) w a s n o ta b s o r p t e db yh e a l t h ys m a l li n t e s t i n e f o rt h eh u m a ni n t e s t i n a la b s o r p t i o no f s t a r c ha n dt o t a ld e c o m p o s i t i o nw h i c hc o u l db eu s e da sas u b s t i t u t ef o rd i e t a r yf i b e r f o rt h ef o o dp r o c e s s i n gi n d u s t r y t h ep a p e ru s e db r o k e n - r i c ea sr a wm a t e r i a l ，a n dd i dt h er e s e a r c ho f p r e p a r a t i o n o fr e s i s t a n ts t a r c hp r o d u c t i o np r o c e s s ，i no r d e rt o p r o v i d ean e ww a yf o rt h e c o m p r e h e n s i v ed e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o no fb r o k e n r i c e m e t h o d sw e r eu s e d r e s p e c t i v e l y , s u c ha sp r e s s u r e ，p r e s s u r eh o t e n z y m ea n dm i c r o w a v e a s s i s t e d e n z y m a t i ct op r e p a r eb r o k e nr i c er e s i s t a n ts t a r c ha n de x p l o r eb e t t e rp r e p a r a t i o n p r o c e s s a n dt h eq u a l i t yo fb r o k e nr i c er e s i s t a n ts t a r c hw h i c hw a sp r o d u c e db yt h e b e s tm e t h o dw a sm e a s u r e da n dt h eb r e a de x p e r i m e n t a la p p l i c a t i o nw a sm a d e t h e m a j o rr u s l t sw e r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h eo p t i m u mc o n d i t i o n so fb r o k e n - r i c er e s i s t a n ts t a r c hp r e p a r a t i o nw i t h c a r d a m i n ea u t o c l a v ew e r e ：2 5 o fs t a r c h s l u r r yc o n c e n t r a t i o n 13 0 o f a u t o c l a v i n gt e m p e r a t u r e ，3 0m i no fh o l d i n gt i m ea n d2 0 ho fa g i n gt i m e y i e l do f r e s i s t a n c es t a r c hw a s14 6 u n d e rt h e s ec o n d i t i o n s ( 2 ) t h eo p t i m u mc o n d i t i o n so fb r o k e n r i c er e s i s t a n ts t a r c hp r e p a r a t i o nw i t h t e r i l i z i n gb o i l e r & e n z y m a t i cw e r e ：t h eo p t i m a lc o n d i t i o n sw e r e3 0 o fs t a r c hs l u r r y c o n c e n t r a t i o n ，12 5 1 2o fa u t o c l a v i n gt e m p e r a t u r e ，4 0m i no fh o l d i n gt i m e ，30 p l p u l l u l a n a s ep e rg r a md r ys t a r c ho fp u l l u l a n a s ea n d8ho fe n z y m o l y s i s y i e l do f r e s i s t a n c es t a r c hw a s16 8 u n d e rt h e s ec o n d i t i o n s ； ( 3 ) t h eo p t i m u mc o n d i t i o n so fb r o k e n r i c er e s i s t a n ts t a r c hp r e p a r a t i o nw i t h m i c r o w a v e a s s i s t e de n z y m a t i cw e r e ：2 5 o fs t a r c hs l u r r yc o n c e n t r a t i o n ，9 0 so f m i c r o w a v eh e a t i n gt i m e ，6 0 p lp u l l u l a n a s ep e rg r a md r ys t a r c ho fp u l l u l a n a s e ，2h o fe n z y m o l y s i sa n d2 0ho fa g i n gt i m e y i e l do fr e s i s t a n c es t a r c hw a s21 81 u n d e rt h e s ec o n d i t i o n s u n d e rt h e s ec o n d i t i o n s ，t h er a t eo fb r o k e n r i c er e s i s t a n t s t a r c h w a sg r e a t e rt h a np r e p a r a t i o nb yt h ea b o v et w om e t h o d s i tf o l l o w st h a t m i c r o w a v e a s s i s t e de n z y m a t i cp r e p a r a t i o no fb r o k e nr i c er e s i s t a n ts t a r c hw a sa b e t t e rp r o c e s sc o n d i t i o n b r e a dw a sn o to n l ya ni n c r e a s et h ef u n c t i o n a lp r o p e r t i e so fb r e a d ，b u ta l s ot h e b r e a da n d s w e e tb r e a d ( w i t h o u tr e s i s t a n ts t a r c h ) i nt h es k i nc o l o r , s m o o t h n e s s ， t e x t u r e ，p l a y i n gb o t hq u i t ef l e x i b l ea n do t h e ri n d i c a t o r sw e r eb o t hq u i t e 10 o f b r o k e n - r i c er e s i s t a n ts t a r c h , 1 6 o fy e a s t , 2 0 o fs u c r o s e ，1 2 o fi m p r o v e rf o rt h e r e s i s t a n ts t a r c hc o n d i t i o n e rb e s tb r e a dr e c i p e k e y w o r d s ：b r o k e n - r i c e ；b r o k e n - r i c er e s i s t a n ts t a r c h ；t e r i l i z i n g b o i l e r ；t c r i l i z i n g b o i l e r & e n z y m a t i c ；m i c r o w a v e a s s i s t e d ；p u l l u l a n a s e i l l 致谢 本论文是在导师王泽南教授的悉心指导下完成的。王老师从我论文的选 题、实验方案的制定和实施，到论文的修改和最终完稿，都倾注了大量的心血 和智慧。整个研究生学习阶段，王老师给予了我极大的关心和帮助，尤其在学 业上给予了我正确的引导和帮助。王老师学识渊博，治学严谨，对待试验数据 要求客观准确。他这种严谨求真、精益求精的治学态度和科研精神以及对工作 和学生高度负责的崇高品质，永远是我们学习的榜样。在此，谨向尊敬的王老 师致以崇高的敬意和深深的感谢! 此外，三年来，陈从贵老师、陆剑锋老师、王武老师、周存六老师、马道 荣老师、吕顺老师、方红美老师等给予了我热心的帮助和支持，借此机会，向 他们表示最诚挚的感谢! 真诚感谢帮助过我的张秋子、李莹、刘鹏同学；同时感谢范建凤、郭俊珍、 李洪波、张效荣、周瑞、蒋艳、苟林、徐春泽等师兄、师姐、师弟、师妹们在 试验过程中给予的帮助和支持；另外，我还要感谢张静、陈吴西、孟玲玲、汤 忠、江京、杨晓军等同学的帮助! 在此感谢我的父母和家人，谢谢他们在生活和学习上给予了我莫大的支持 和关怀l 最后，感谢生物与食品工程学院的领导和老师三年来对我培养! 再次感谢 所有帮助、关心我的领导、老师、同学和朋友们! i v 作者：吴红引 2 0 11 年4 月 l 1 1 2 2 2 2 3 3 7 7 1 4 1 立题依据。7 1 4 2 研究内容。8 第二章压热法制备碎米抗性淀粉的工艺研究9 2 1 引言9 2 2 材料与仪器9 2 2 1 材料与试剂9 2 2 2 仪器与设备9 2 3 试验方法1 0 2 3 1 碎米淀粉基本成分的测定1 0 2 3 2 抗性淀粉的测定方法1 0 2 3 3 工艺流程1 2 2 3 4 酶活力的测定1 2 2 3 5 抗性淀粉制备工艺优化1 2 2 4 结果与讨论1 3 2 4 1 碎米淀粉基本成分的测定1 3 2 4 2 酶活力的测定1 3 2 4 3 抗性淀粉制备工艺优化结果与分析1 4 2 5 本章小结1 7 第三章压热酶法制备碎米抗性淀粉的工艺研究1 9 3 1 引言j 19 v 1 9 1 9 ：! ( ) ：! ( ) ：! ( ) 3 3 2工艺流程2 0 3 3 3酶活力的测定小2 0 3 3 4 碎米抗性淀粉制备工艺优化。2 0 3 4 结果与讨论2 2 3 4 1淀粉浆质量浓度对抗性淀粉得率的影响2 2 3 4 2压热温度对抗性淀粉得率的影响2 2 3 4 3酶添加量对抗性淀粉得率的影响2 3 3 4 4酶解时间对抗性淀粉得率的影响2 3 3 4 5压热时间对抗性淀粉得率的影响2 4 3 4 6正交试验2 4 3 5本章小结2 5 第四章微波辅助酶法制备碎米抗性淀粉的工艺研究 4 1弓i 言2 6 4 2 材料与仪器2 6 4 2 1材料与试剂2 6 4 2 2仪器与设备2 7 4 3 实验方法2 7 4 3 1抗性淀粉的测定方法2 7 4 3 2工艺流程2 7 4 3 3碎米抗性淀粉制各工艺优化2 7 4 3 4压热法、压热酶法以及微波辅助酶法的比较2 8 4 4 结果与讨论2 8 4 4 1微波时间对抗性淀粉得率的影响2 8 4 4 2 淀粉浆质量浓度对抗性淀粉得率的影响2 9 4 4 3酶添加量对抗性淀粉得率的影响3 0 4 4 4酶解时间对抗性淀粉得率的影响3 0 4 4 5回生时间对抗性淀粉得率的影响3 1 4 4 6正交试验31 4 4 7 压热法、压热酶法以及微波辅助酶法的比较3 2 4 5 本章小结。3 3 v i 第六章结论与展望 3 4 3 4 3 4 3 4 3 5 3 5 3 5 3 6 3 7 3 7 4 0 4 l 6 1 结论4 3 6 2 展望4 3 参考文献 攻读硕士学位期间发表的论文 v 4 5 5 0 图2 - 1 图2 2 图2 3 图2 4 图2 5 图2 6 图3 一l 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图4 1 图4 2 图4 3 图4 4 图4 5 图5 一l 图5 2 图5 3 插图清单 葡萄糖标准曲线l l 淀粉浆质量浓度对抗性淀粉得率的影响1 4 压热温度对抗性淀粉得率的影响一1 5 压热时间对抗性淀粉得率的影响一1 5 回生时间对抗性淀粉得率的影响1 6 回生次数对抗性淀粉得率的影响1 6 淀粉浆质量浓度对抗性淀粉得率的影响一2 2 压热温度对抗性淀粉得率的影响2 2 酶添加量对抗性淀粉得率的影响2 3 酶解时间对抗性淀粉得率的影响2 4 压热时间对抗性淀粉得率的影响”2 4 微波时间对抗性淀粉得率的影响3 0 淀粉浆添加量对抗性淀粉得率的影响3 0 酶添加量对抗性淀粉得率的影响3 1 酶解时间对抗性淀粉得率的影响3 2 回生时间对抗性淀粉得率的影响3 2 碎米淀粉x 射线图谱3 9 碎米抗性淀粉x 射线图谱3 9 碎米淀粉a 与碎米抗性淀粉b 的电镜扫描图”4 0 v 表2 2 表2 3 表2 4 表3 一l 表4 一l 表4 2 表5 1 表5 2 表5 3 表5 4 表5 5 表格清单 碎米淀粉基本成分1 3 各种酶活力13 压热法制备碎米抗性淀粉正交试验设计及结果1 8 压热一酶法制备碎米抗性淀粉正交试验设计及结果2 5 微波辅助酶法制备碎米抗性淀粉的正交试验设计及结果3 3 抗性淀粉得率3 4 面包的感官、比容评价标准3 8 溶解度及膨润力的测定结果4 1 冻融稳定性的测定结果“4 1 抗性淀粉不同添加量各试验的品质评价一4 2 碎米抗性淀粉面包正交试验结果4 2 第一章绪论 1 1 碎米的概况 水稻是我国主产粮作物之一，其产量约占世界总产量的3 5 ，由稻谷加工 而成的大米是我国人民的主食之一，但受现有的碾米技术所限，在稻米加工过 程中一般会产生1 0 1 5 的碎米，碎米产生量较大【l l 。对于这些碎米，综合利 用的传统产品主要有酒、醋和饴糖，绝大多数用于生产饲料，其经济价值比白 米低1 3 1 2 ，利用率低，效益差( 2 】。众所周知，碎米价格仅为大米的3 0 5 0 ， 但碎米中的蛋白质、淀粉等营养物质与大米相近，如果不充分利用则会造成大 米资源的很大浪费，若能将碎米加工成其他高附加值的产品，不但可以减少资 源浪费，还可大大提高其经济价值。 近2 0 年，我国粮食工业工作者在碎米的综合利用方面做出了大量的研究开 发工作，推出了一批新产品。碎米综合利用途径主要有两方面：一是开发利用 碎米中含量较高的淀粉，借助酶制剂，葡萄糖异构、发酵等方法可生产多种产 品。目前，我国利用碎米淀粉生产的新产品主要有果葡萄糖浆、麦芽糖醇、麦 芽糊精粉、山梨醇、液体葡萄糖、饮料等【3 】：二是利用碎米中的蛋白质，大米 蛋白质具有营养价值高、易消化、低过敏、溶解性好，以及风味温和等特点。 将碎米中蛋白质纯后制得高蛋白米粉，可作为添加剂及初生婴儿、老年人、病 人所需的高蛋白食品。碎米淀粉利用后的残渣含有较多的蛋白质，可用来生产 酱油、发泡粉、蛋白胨、蛋白饲料、酵母培养基等多种产品 4 - 6 。这些研究尚处 于初级阶段，开发碎米的综合利用价值仍具有重要现实意义。 1 1 1碎米的营养价值 大米的主要成分是淀粉和蛋白质，分别占7 4 7 8 、6 8 。大米淀粉具 有颗粒小，直链淀粉含量比例恰当的结构特点，利于改性。大米淀粉可改性加 工成延缓消化的改性米淀粉，开发出适用于糖尿病患者和肥胖症患者的新颖食 品。目前国际市场上对高纯度大米淀粉( 蛋白质含量低于0 5 ) 的需求较大，所 以将不宜于人类直接食用的陈米、碎米等制备成大米淀粉，可大大提高其附加值 7 1 。大米蛋白质中，含赖氨酸高的碱溶性谷蛋白占8 0 ，赖氨酸含量高于其它 谷物，氨基酸组成配比合理，比较接近世界卫生组织认定的蛋白质氨基酸最佳 配比模式，大米蛋白质的生物价( b v 值) 为7 7 ，蛋白质效用比率( p e r 值) 为2 2 ( 小麦为1 5 ，玉米为1 1 ) ，蛋白质的可消化性超过9 0 ，均高于其它谷 物，因此大米蛋白质具有营养价值高、易消化、低过敏、溶解性好，以及风味 温和等特点 s - l o j 。 1 1 2 碎米的加工利用 淀粉和蛋白质是大米的主要成分。大米淀粉颗粒细小，质构柔滑，具有低 过敏性。蜡质米淀粉具有类似脂肪的性质，还具有极好的冻融稳定性。由于这 些特性，大米淀粉有很广泛的用途。利用物理、化学或酶法处理，对大米淀粉 的性质进行改变，增加其某些功能性，转化为更具特色和新用途产品【3 1 。将一 些不符合食用的碎米、陈籼稻、早籼稻等淀粉改性后，制成抗性淀粉、缓慢消 化淀粉、新脂肪替代物、多孔淀粉等，它们在应用方面更优于大米淀粉。目前 国外兴起了淀粉开发研究的热潮，如提高其应用效果，开辟新用途等。 蛋白质的研究与开发一直是农产品加工部门热门的研究课题。蛋白质是必 需氨基酸和非必需氨基酸的主要来源。但某些蛋白质丰富的食品经常导致机体 的过敏性反应，且这种过敏性反应常发生在婴幼儿和儿童时期。大米蛋白因其 高营养性和低过敏性及良好的发泡性被广泛应用于食品行业。 1 2 抗性淀粉的来源与分类 1 2 1抗性淀粉的来源 淀粉是人类膳食中重要的碳水化合物来源，长久以来人们对淀粉在人体内 的完全消化吸收一直没有定论1 1 1 1 。直到上世纪8 0 年代，人们还认为淀粉可以 被人体完全消化吸收【1 2 1 。随着人们对淀粉在人体内消化吸收过程的深入研究， 即使排泄物里检测不到淀粉也不能证明淀粉已被完全消化吸收了，淀粉在进入 大肠后，可以作为微生物的能源来加以利用。另外，研究者发现一些食物中的 的膳食纤维含量高于相应原料中的预测值，比如土豆和面包产品，并发现这部 分淀粉不能被酶消化，而溶解于k o h 之后可被酶分解【1 3 1 。后来证实某些食品 中确实存在抗酶解淀粉，又被称之为人造膳食纤维。 目前对抗性淀粉的结构模型有两种假设：一种假设是由直链淀粉折叠形成 层状晶体结构；另一种假设是由直链淀粉链上特殊区域相互靠拢而形成束状晶 体结构【l 引。抗性淀粉抗酶水解的原因就是由于其形成的结晶结构阻止了淀粉酶 的靠近，从而产生抗酶解性u5 1 。 1 2 2 抗性淀粉的分类 在19 9 2 年，e u r e s t a ( e u r o p e a nf l a i rc o n c e r t e da c t i o no nr e s i s t a n ts t a r c h ) 对抗性淀粉( r e s i s t a n ts t a r c h ，r s ) 的定义为不能被健康人体的小肠消化吸收的淀 粉及淀粉降解产品【1 2 1 。e n g l y s te ta 1 等【m 1 7 1 则进一步把抗性淀粉分为四大类： 物理包埋淀粉( r s l ) 、抗性淀粉颗粒( r s 2 ) 、老化淀粉( r s 3 ) 、化学改性淀粉( r s 4 ) 。 r s , 物理包埋淀粉( p h y s i c a l l yt r a p p e ds t a r c h ) ，淀粉质被包埋于食物基质中， 如包裹在植物细胞壁中，或因淀粉颗粒表面包裹着蛋白质成分而使小肠淀粉酶 不易接近，形成抗性淀粉。咀嚼及加工过程中粉碎、碾磨作用对此类抗性淀粉 2 的含量有很大影响【l 引。 r s 2 抗性淀粉颗粒【协2 0 ( r e s i s t a n ts t a r c hg r a n u l e s ) ，包括具有抗性的淀粉颗 粒和未糊化的淀粉颗粒。一般未糊化的淀粉对酶会有高度的消化抗性；此外， 一些淀粉颗粒，如绿豆淀粉、马铃薯淀粉等，其结构的完整性和高密度性以及 高直链玉米淀粉中的天然结晶结构都是造成酶抗性的原因。 r s 3 老化淀粉 2 1 ( r e t r o g r a d e ds t a r c h ) ，指淀粉糊化后，在冷却或储存过程 中结晶成难以被酶分解的淀粉。主要是通过直链淀粉的老化引起的，淀粉分子 在凝沉过程中重新聚集成有序的结晶结构。即淀粉经糊化、冷却后，淀粉分子 链进一步延伸，并发生折叠卷曲，形成螺旋之间的氢键，从而形成紧密的螺旋 间聚合体，形成结晶区域。结晶区域使得r s 3 的分子结构异常牢固，稳定性极 强，因而不易被酶消化。 另外，还有一类淀粉被称作化学改性淀粉【2 2 1 ( r s 4 ，c h e m i c a l l ym o d i f i e d s t a r c h ) ，此类淀粉通过基因改造或化学改性形成，具有酶抗性，如热变性淀粉、 羟丙基淀粉以及磷酸化淀粉等。 经过加热处理的不同食品抗性淀粉含量差别很大，其中以高直链玉米淀 粉、豆类和土豆为原料的食品抗性淀粉含量比较高。谷物提供了膳食中的大部 分淀粉，但在通常的加工条件下，比如焙烤或者挤压，只能产生少量的抗性淀 粉【2 3 1 。 1 3抗性淀粉的研究现状及发展前景 1 3 1抗性淀粉的研究现状 国外对抗性淀粉的研究相对比较成熟，有的已申请专利。如欧洲专利 e p a 一0 5 6 4 8 9 3 公开一种制备含抗性淀粉产品方法，此法以直链淀粉含量至少4 0 淀粉为原料，糊化后用脱支酶处理，再进行老化处理，所得产品抗性淀粉得 率为1 5 ；如果以直链淀粉含量为1 0 0 淀粉为原料，则产品中抗性淀粉得率 为5 0 左右。2 0 0 3 年，美国m g p 公司推出非转基因小麦抗性淀粉f i b e r s t a r 7 0 t m ，总膳食纤维最少7 0 ，用于制备各种低碳水化合物高蛋白美味食品。 如添加于面包、小松饼、谷物早餐、意大利面食等，持水力相当低，风味清爽， 质地润滑细腻。用其制成玉米圆饼，口味和质地俱佳，且可延长货架期。市场 上已有多种抗性淀粉商品出售，如a m y lo m a i z e ( c e r e s t a r ，in c ) ，c r y s t a l e a n l 上( o p t af o o di n g r e d i e n t s ，i n c ) 和n o v e l o s e ( n m i o n a ls t a r c ha n dc h e m i c a lc o m p a n y ) ，均 为玉米抗性淀粉产品。a m y l o m a i z e v 、v i i 、i x 分别含直链淀粉5 0 6 0 、 7 0 - 8 0 和9 0 ，是玉米杂交种a m y l a s e e x t e n d e r ( a e ) 的天然颗粒。c r y s t a l e a n 是高度老化的r s 3 ，由a e 糊化、脱支、老化制得，溶解温度在1 0 5 1 4 5 之间。 c r y s t a l e a n 含4 1 的抗性淀粉，消化很慢，消化率是麦芽糊精的一半。早在二 十世纪九十年代就进入市场，现在主要用于治疗糖尿病食品中。n o v e l o s e 已推 3 出三代，含抗性淀粉4 0 6 0 。n o v e l o s e2 4 0 ( r s 2 ) ，2 6 0 ( r s 2 ) 和3 3 0 ( g s 3 ) ，溶 解温度分别为9 9 6 、1 1 5 4 和1 2 1 5 1 2 5 s , 5 9 1 国内抗性淀粉研究起步较晚，传统制各方法包括：压热法、酶法、压热 酶法、酸解法等，压热法是最早采用的。杨光等研究了在7 0 水分、1 5 0 维 持6 0m i n 条件下，可得到较高含量抗性淀粉【2 4 1 。蹇华丽等【2 5 】在淀粉糊化时加 入耐热a 淀粉酶，采用脱支酶反应改变淀粉原有分子结构，以提高产品中抗性 淀粉含量。丰凡等【2 6 】以荞麦粉为材料，采用酸解和水热处理法研究养麦抗性淀 粉制备工艺条件及添加荞麦抗性淀粉对小麦粉流变学特性影响，结果显示荞麦 抗性淀粉具有糊化温度较低，糊度、稠度低，热糊稳定性和冷糊稳定性较好等 特点。添加荞麦抗性淀粉的面粉更适用于制作饼干、糕点等弱筋类食品。 抗性淀粉在食品工业中的应用有两大优势：一是潜在的生理功能，近年来， 抗性淀粉是营养学家研究的热点之一，其原因是其消化过程中产能很低【2 2 1 ，而 且在生理功能与膳食纤维有几大相似性【2 2 2 7 。2 9 】。其二是由于其特殊的物理性 质【3 ，不仅能够改善焙烤和低水分食品的品质，易于制品的成型，而且食品在 添加抗性淀粉后的膨胀性和口感均有所增加。在高膳食纤维的谷物食品和焙烤 食品中，添加抗性淀粉后既能保持或改善食用品质又能提高膳食纤维含量【3 1 1 。 1 3 1 1抗性淀粉的生理功能 ( 1 ) 抑制膳食后的血糖升高 国内外大量研究表明，抗性淀粉对血糖值和胰岛素水平有一定的影响，认 为抗性淀粉在延缓饭后血糖值的快速升高，促进胰岛素分泌，同时改善脂质构 成上起到一定的作用，对体重的控制和糖尿病的预防有很好的作用。 王竹等【3 2 j 研究发现，抗性淀粉能够部分阻止高蔗糖饮食诱发的大鼠葡萄糖 耐量异常的发生，这可能与抑制餐后血糖快速升高有关。y a m a d a 【”】等研究也得 出类似的结论，食用普通的面包后，人体的胰岛素水平和血糖浓度有明显升高， 而食用添加抗性淀粉的面包后，人体内胰岛素水平和血糖值没有明显升高，因 此，研究者认为抗性淀粉可以作为一种辅助手段来治疗糖尿病。 ( 2 ) 调节肠机能、降低结肠癌发病率 抗性淀粉在小肠中不被消化，d o n a l d 3 4 】研究表明，抗性淀粉在肠道中被微 生物部分发酵产生多种挥发性短链脂肪酸( s c f a ) ，降低了结肠p h 值，促进肠 道蠕动，增加了粪便体积。其中s c f a 对镁、钙等矿物质的吸收有促进作用， 在促进大肠上皮的增殖，平衡细菌种群，促进胆汁酸的代谢，对有害细胞的抑 制等方面有很好的作用【3 5 1 。h i s i n g h s i e nc h e n g 3 6 】等用大鼠试验表明，血清中 的丁酸含量与抗性淀粉的摄入量有关。c u m m i n g s 等人【3 7 】认为抗性淀粉能够增 加粪便的湿度、重量，稀释体内的毒素，产生了更多的短链脂肪酸，从而有助 于提高消化道健康状况。p h i l l i p s 等【3 8 】也发现了类似的结论，高抗性淀粉含量 的饮食能够增加粪便的重量、降低肠道内环境的p h 值以及提高丁酸盐的产量， 4 对人类肠道的健康非常有利，有益于肠道中有益菌的生长。 ( 3 ) 减少血清中胆固醇和甘油三酸酯 抗性锭粉能显著地影响一些鼠模型中脂质的代谢【3 9 1 ，脂肪经过代谢后，其 含量显著降低。这其间包括总脂肪、总胆固醇、低密度脂蛋白( l d l ) 、高密度 脂蛋白( h d l ) 、极低密度脂蛋白( v l d l ) 、中间密度脂蛋白( i d l ) 、甘油三酸酯、 富含甘油三酸酯的脂蛋白。d e d e c k e r e 等人【4 0 】给动物不同抗性淀粉含量的食 物进行试验，发现抗性淀粉含量高的食物可以有效的降低动物体内的总胆固醇 值( t c ) 与三羟酸甘油酯( t a g ) 。y o u n e s e 等人【3 9 】研究也发现，抗性淀粉在降低血 浆胆固醇及甘油三酸酯水平上，比服用消胆胺( 一种药物，胆汁鳌合剂) 更有效。 ( 4 ) 控制体重 抗性淀粉能够控制体重，一方面是因为抗性淀粉能延长饱腹感，减少能量 的摄取，另一方面是抗性淀粉本身几乎不含能量。在膳食中增加对抗性淀粉的 摄取，有助于降低人体对热量的摄入，因此有助于体重的控制【4 1 1 。d ed e c k e r e 也发现抗性淀粉对脂质排泄有促进作用。 ( 5 ) 促进矿物质及维生素的吸收利用 抗性淀粉经肠内微生物发酵使体内p h 值降低，对上皮细胞增殖，c a 、m g 等矿物质的吸收有促进作用。这一点与膳食纤维相比具有明显的优势，膳食纤 维由于其中的植酸会影响食物中矿物质的吸收。如果膳食纤维摄入过多会降低 饮食中的维生素、矿物质、c a 、m g 、f e 等的吸收。抗性淀粉可促进盲肠、结 肠内有益菌的生长，从而可合成一部分维生素，因此可增加动物的维生素营养。 但是据己有的研究报道【4 1 1 ，抗性淀粉会降低人体对脂肪的吸收，从而可能影响 食物中脂溶性维生素的吸收利用。 1 3 1 2抗性淀粉的制备方法 ( 1 ) 压热法f 4 2 4 4 】 将一定浓度的淀粉悬浮液通过高温、高压等方法充分糊化，再经冷却老化 处理，制得抗性淀粉的一种方法。高温能够破坏淀粉颗粒的分子序列，使直链 淀粉从颗粒中溶出；老化是为了使直链淀粉分子相互靠近，通过分子间氢键形 成双螺旋，再经相互叠加形成许多微小的晶核，晶核不断生长、成熟，成为更 大的直链淀粉晶体。直链淀粉结晶区的出现会阻止淀粉酶靠近淀粉结晶区域的 仅1 ，4 糖苷键，从而产生酶抗性。 ( 2 ) 脱支降解法 脱支有酶法脱支 4 3 , 4 5 1 和化学法脱支 4 5 , 4 6 1 两种方法。酶法脱支最常用的有普 鲁兰酶( p u l l u l a n a s e ) ，是异淀粉酶的一种，可水解直链和支链淀粉分子中的a 1 。6 糖苷键，并且所切口。1 ，6 糖苷键的两头至少含有两个以上的a 1 ，4 糖苷键。另外， 用酸( 盐酸、硫酸、硝酸等) 处理淀粉，称化学法脱支，又称淀粉的林特勒化， 5 但其不及酶法脱支效果好。朱曼鹏等人研究了压热酶解处理对抗性淀粉形成的 影响，发现普鲁兰酶的脱支作用有利于抗性淀粉的形成，它切开支链淀粉分支 点的a 1 ，6 糖苷键，使更多的直链淀粉分子溶出，有利于高抗性结晶结构的形 成。此外，在糊化时a 淀粉酶和普鲁兰酶结合使用也有利于提高抗性淀粉得率。 ( 3 ) 微波辐射法 此种处理方法所导致淀粉物理化学性质的改变类似于湿热处理所产生的 影响【4 6 4 7 】，该法是一种新工艺。微波辐射处理法受淀粉的加热温度以及水分含 量的影响，尤其是水分含量，当水分含量较低时，升温速度非常快，当水分含 量较高时，升温不显著。微波处理与湿热处理相比，在相对较低的温度下所需 的时间较短，效率高【4 引。 ( 4 ) 其它方法 用反复脱水的方法处理马铃薯淀粉、木薯淀粉、玉米以及小麦淀粉能够产 生具有特定物理特性的抗性淀粉，这一过程可以用淀粉的老化机理来解释【4 钔。 挤压处理，该过程中产生的高温、高压和高剪切力使淀粉发生物理化学变 化1 4 引，一些糖苷键的断裂，使淀粉分子发生解聚作用，促进了抗性淀粉的形成， 但抗性淀粉得率一般很低，不到6 【5 0 】。 1 3 1 3抗性淀粉的测定方法 众多研究者在抗性淀粉测定方面做了很多研究和改进，但至今还没有一个 统一规定的检测标准。在抗性淀粉研究初期，人们采用不同体内试验方法，来 测定进入大肠的抗性淀粉的量。体内测定抗性淀粉的量非常复杂繁琐，更多的 工作集中在体外模拟胃肠环境对抗性淀粉测定的研究。抗性淀粉的体外测定有 很多种方法，有直接测定法和间接测定法。两种方法的根本都是要除去样品中 的可消化淀粉。可消化淀粉包括易消化淀粉( r d s ) 以及缓慢消化淀粉( s d s ) 。直 接法最早由b e r r y 等 5 1 】提出的，就是将样品中可消化淀粉除去，测定剩余部分 所含淀粉，比如测定纤维素残基的方法；间接法，e h e n g l y s t t 5 2 l 等提出的，是通 过测定总淀粉与可消化淀粉之差来表示抗性淀粉的含量。间接法没有直接法准 确，因为间接法积累了两次测量的误差1 5 3 j 。 b j o r c k 等采用a o a c 膳食纤维分析方法处理样品，再分析未水解的纤维素残 渣中的抗性淀粉含量。该法的优点是可以同时测定膳食纤维。由于使用了耐高 温仅淀粉酶于1 0 0 水解，因此该法主要测定抗性淀粉分类中的r s 3 【5 4 1 。为了模 拟体内消化条件，其他体外测定方法大多在3 7 条件下用胰仅淀粉酶水解样品。 e n g l y s t i s 2 】等使用胰乜淀粉酶和糖化酶，在p h 5 2 和3 7 ( 2 条件下作用1 2 0r a i n ， 通过测定样品中总淀粉含量，和上述条件下被水解的淀粉含量，两者之差得出 抗性淀粉含量。该法可应用于多种食品，但该法的缺点是操作时间长，对操作 人员的要求较高。 6 g o