抗性淀粉_脂肪和蛋白质对淀粉体外消化速度的影响

1、文章编号:100028020(20070320308203论著抗性淀粉、脂肪和蛋白质对淀粉体外消化速度的影响李恒刘静1孙桂菊杨月欣1,2门建华1东南大学公共卫生学院营养与食品卫生系,南京210009摘要:目的探讨抗性淀粉、脂肪和蛋白质对淀粉体外消化速度的影响。方法以抗性淀粉、脂肪和蛋白质为因素进行三因素三水平正交实验,参照Englyst 建立的体外消化试验方法,测定240min 内的10个时间点的还原糖释放率,绘制还原糖曲线图,比较各水平组合下还原糖释放率及释放指数的差异。结果正交实验各组合的还原糖水解速率有差异,方差分析显示随着抗性淀粉含量、脂肪含量的增加,各时间段的还原糖释放率显著下降(P

2、 <0105,但蛋白质的影响不具有显著性。对2h 还原糖释放指数影响最大的因素是脂肪,其次是抗性淀粉和蛋白质,使还原糖释放指数最高的组合是抗性淀粉占比例为0,脂肪占比例为0,蛋白质所占比例为20%。结论淀粉中添加抗性淀粉和脂肪可以显著降低淀粉的体外消化速度,蛋白质无此作用。关键词:抗性淀粉脂肪蛋白质体外消化速度中图分类号:R15112R58711文献标识码:AE ffects of resistant starch ,fat and protein on rates of starch hydrolysis in vitroLI H eng ,LIU Jing ,SUN G uiju ,

3、YANG Yuexin ,et al .Department of Nutrition and F ood Hygiene ,School of Public Health ,S outheast University ,Nanjing 210009,China Abstract :Objective T o evaluate the effects of resistant starch ,fat ,and protein on rates of starch hydrolysis in vitro.Methods By an orthog onal experimental design

4、,starch hydrolysis rates of nine test foods com posed of different levels of restsistant starch ,fat ,protein were measured according to Englyst s method.The starch hydrolysis curve were obtained and the release index of reduce sugar were analyzed by variance analysis.R esults The release index of r

5、educe sugar decreased significantly with the am ount of fat and RS increased (P <0105.The first affecting factor on the release index of reduce sugar within 2hours was fat ,the second one was RS ,and the last one was protein The optimum of the release index of reduce sugar within 2hours was as fo

6、llow :0%RS ,0%fat and 20%protein.Conclusion The addition of RS and fat could significantly decrease the hydrolysis rates of starch.K ey w ords :resistant starch ,fat ,protein ,rates of starch hydrolysis基金项目:国家自然科学基金资助项目(N o.30671749作者简介:李恒,女,硕士研究生1中国疾病预防控制中心营养与食品安全所2通讯作者:杨月欣,女,研究员食物引起的血糖应答在很大程度上与其碳水

7、化合物的消化速度有关1,消化速度快的食物会使餐后血糖急剧上升,这对人体特别是糖尿病人的健康是不利的。影响食物消化速度的因素很多,其中抗性淀粉(RS 、脂肪和蛋白含量是其主要影响因素。相对于目前常用的体内消化实验(食物血糖生成指数,采用体外消化实验对食物消化速度进行研究避免了人体实验的高消耗,具有更强的可操作性。本研究参照Englyst 建立体外消化试验方法2,3,探讨不同抗性淀粉、脂肪和蛋白质含量对食物消化速度的影响。1材料与方法111材料11111原料普通玉米淀粉(购于物美超市、Hi 2maize 1043RS (由国民淀粉上海有限公司提供、鸡蛋(德清源柴鸡蛋,购于物美超市、食用植物油(鲁花

8、花生油,山东鲁花浓香花生油有限公司。参照食物:潘瑞克原味吐司面包,购于物美超市。11112主要试剂淀粉葡萄糖苷酶(amyloglucosidase 、转化酶(invertase 、胰酶(pancreatin 、胃蛋白酶(pepsin 、瓜尔胶,均由S igma 公司提供,无水乙醇、3,52二硝基水杨酸、醋酸钠缓冲液(015m ol L ,pH510保持37。工作酶液:由胰酶、淀粉葡萄糖苷酶、转化酶配制而成,现配现用。胃蛋白酶2瓜尔胶溶液:5g 胃蛋白酶和5g 瓜尔胶用0105m ol L HCl 配制至1L 。11113主要仪器722光栅分光光度计、IK A (r WERKER RT 10加热

9、磁力搅拌器、SHY 2A 双功能恒温水浴、WH 866涡旋振荡器、低速台式大容量离心机(T D L 252A 型。112实验过程11211样品准备精确称取一定量玉米淀粉,按试验因素水平表(表1加入不同量的Hi 2maizeRS 、脂肪(花生油、蛋白质308第36卷第3期2007年5月卫生研究JOURNA L OF HYGIE NE RESE ARCH V ol.36N o.3May 2007(鸡蛋蛋白,要求总淀粉含量(总淀粉=玉米淀粉+抗性淀粉不高于013000g,所有物质的称取都精确到万分之一克。表1实验因素及水平表T able1Orthogonal design of the test%实

10、验因素A因素B因素C因素抗性淀粉总淀粉脂肪总淀粉蛋白质总淀粉000水平30202060404011212实验方法样品加蒸馏水定容至5ml加10ml胃蛋白酶2瓜尔胶溶液,37水浴振荡孵育30min加5ml醋酸钠缓冲液,用2m olL NaOH调pH至510加5ml工作酶液,5颗玻璃珠,37水浴回旋振荡(200次分钟于加入酶液的0、10,20、30、45、60、90、120、180和240min取0120ml样加4100ml无水乙醇,离心(3000rmin,20min,取上清液;再用3100ml蒸馏水洗涤沉淀,离心,取上清,合并上清液,混匀3, 52二硝基水杨酸比色法测还原糖含量。11213干物质

11、量的计算按国标(G B500913285测定每种食物的水分含量。11214样品消化速度指标的计算还原糖释放率=(取样时间点时水解体系中的还原糖释放量总干物质量×100%还原糖释放指数=(各时段样品还原糖释放率曲线下面积该时段参比样品的还原糖释放率曲线下面积×100% 11215统计处理用SPSS软件包进行正交实验方差分析。2结果211还原糖释放率的直观分析表2列出了正交表9组实验样品以及参照食物面包各时间点的还原糖含量,如表所示,参照物面包在20min内迅速水解,还原糖释放率在10min时已经达到72127%,10min至20min释放率增加缓慢,而20min后的释放率增幅

12、更平缓,这说明面包非常容易被消化,是作为参照物的较佳选择。由不同配比的抗性淀粉、脂肪和蛋白质所组合成的实验样品1至9,水解速度较缓慢,还原糖释放率从0min到240min 保持持续的增加,且各实验样品之间所达到的最大释放率有明显的差异(最高的为试验号1达到99133,最低的为实验号9仅有35159。,这说明食物中抗性淀粉、脂肪和蛋白质的不同配比对还原糖释放率有影响。表2各样品还原糖释放率结果T able2R esults of the release index of reduce sugar%样品名0m in10m in20m in30m in45m in60m in90m in120m i

13、n180m in240m in 实验号11144161901914026187471746514081153871689118699133实验号22125151292010128185391944818058102731437710185197实验号35172111391412622186331323816549114551576612665131实验号40132171492012230130421034912958107681777114071165实验号52128131121517523171301413217647106481025613160181实验号6410410198141851

14、9133251303011437166421315214254119实验号70170121881617323132241542512037179361224411349113实验号82174111911510920178241542511834139331164212646101实验号9310771731311016133191061916827117261783316735159面包5180721277614377116771987818881189811848219083132212还原糖释放指数方差分析采用SPSS软件对015、1、115、2和4h的还原糖释放指数进行方差分析,结果如表3

15、所示。结果显示,随着RS含量、脂肪含量的增加,各个时间段的还原糖释放率显著下降(P< 0105。但蛋白质的影响无显著性。表2还原糖释放指数方差分析结果T able2V ariance analysis of the release index of reduce sugar时间(h抗性淀粉脂肪蛋白质MS F Sig MS F Sig MS F Sig01514111921138501045(11281577194174901005(29183814190201063 11045123784179701012(11631569306161101003(215169229141501033(

16、1 115189129094198301010(12571774129134801008(229100614155501064 210354142543165701022(1356190443196201022(13811424169801175 410968121979182001012(1542136944171301022(16219875119301161注:(1P<0105,(2P<0101抗性淀粉、脂肪和蛋白质3种因素中,从015h至210h,脂肪都是对还原糖释放率的影响最大的因素,其次是抗性淀粉和蛋白质,但是随着时间的增加,抗性淀粉含量的影响逐渐增大,到达4h后,抗性

17、淀粉上升为对还原糖释放率影响最大的因素。这提示抗性淀粉对食物消化率的影响是缓慢的,在后期影响较明显。2132h还原糖释放指数极差分析从表4可以看出,对2h还原糖释放指数影响最大的因素是脂肪,其次是抗性淀粉和蛋白质。使还原糖释放指数最高的组合是A1B1C2,即抗性淀粉占比例为0,脂肪占比例为0,蛋白质所占比例为20%。抗性淀粉和脂肪三水平间的还原糖释放指数差异较大,蛋白质水平间的差异并不明显。第3期李恒,等.抗性淀粉、脂肪和蛋白质对淀粉体外消化速度的影响309表32h还原糖释放指数方差分析结果(1T able3V ariance analysis of the release index of

18、reduce sugar at2h试验序号L9(34正交表各列(实验因素1(A因素2(B因素3(C因素4210h还原糖释放指数1111162140 2122248175 3133333177 4212352193 5223135194 6231227196 7313232104 8321327160 9332120126T1k144192147137117196T2k116129112129121194T3k7919081199101175k1481314911239132k2381763714340165k3261632713333192R21167211796173注:(1T1k、T2k、

19、T3k表示各水平下的还原糖释放指数总和,k1、k2、k3表示各水平下的平均还原糖释放指数,R为极差3讨论膳食中含有多种碳水化合物,这些不同种类的碳水化合物消化特性各不相同,所引起的生理反应也有很大的差异。过去研究者认为淀粉在体内消化较缓慢,它所引起的血糖应答也较温和。但是,事实上,膳食中淀粉通常与其他膳食营养素同时存在,它的消化特性也因此发生了改变。许多研究显示,等量的碳水化合物中蛋白质含量高时,血糖应答下降,这种改变与胰岛素反应增强有关,因为蛋白质与碳水化合物一起食用会刺激胰岛素的分泌46。而碳水化合物加入脂肪后,血糖应答水平也下降7。有的研究者甚至认为,在混合膳食模式下,慢消化淀粉、快消化

20、淀粉以及抗性淀粉所引起的血糖反应不再有差别810。他们认为,混合膳食中的脂肪和蛋白质等对血糖应答的影响导致了这种差别的消失11。但是更多的研究者认为,尽管脂肪和蛋白质对血糖反应有一定的影响,但他们对含碳水化合物的食物之间的血糖应答的相对差异并无影响1214。体内试验及动物实验结果显示,抗性淀粉可以通过加强对胰岛素分泌的刺激作用来减缓血糖的应答15,16。本试验采用三个水平的抗性淀粉、脂肪和蛋白质对这种影响进行研究,结果显示抗性淀粉和脂肪会显著减缓食物的水解速度,而且含量越高,这种影响越明显,而蛋白质的影响不显著。目前对食物所引起的血糖应答的研究多采用体内消化实验的方法,试验过程较繁绪,成本也较

21、高。本文在该方法的基础上采用体外消化体系对此进行研究。如果能进一步研究体外消化试验与体内消化实验的相关性,探讨体外消化实验对体内消化实验的预测性,则可以大大简化实验,节约成本,使食物生糖指数更广泛的推广,这对糖尿病日益流行的今天来说,其意义是重大的。参考文献1E NG LY ST H N,VEE NSTRA J,HUDS ON G J,et al.M easurement of rapidly available glucose(RAGin plant foods:a potential in vitro predictor of the glycaem ic responseJ.Br J N

22、utr,1996,75:32723371 2E NG LY ST H N,KING M AN S M,CUM MING S J H.Classification and measurement of nutritionally im portant starch fractionsJ.Eur J Clin Nutr,1992,2(suppl:S3325013E NG LY ST K N,E NG LY ST H N,HUDS ON GJ,et al.Rapidly available glucose in foods:an in vitro measurement that reflects

23、the glycem ic responseJ.Am J Clin Nutr,1999,69:448245414NAT A LI A,G AST A LDE LLI A,CAM ASTRA S,et al.D ose2response characteristics of insulin action on glucose metabolism:a non2steady2state approachJ.Am J Physiol,2000,278:794280115LOON L J,S ARIS W H,VERHAGE N H,et al.Plasma insulin responses aft

24、er ingestion of different am ino acid or protein m ixtures with carbohydrateJ.Am J Clin Nutr,2000,72:96210516SI MPS ON R W,M cDONA LD J,W AH LQVIST M L,et al.M acronutrients have different metabolic effects in nondiabetics and diabeticsJ.Am J Clin Nutr,1985,42:449245317G ANNON M,ERCAN N,WESTPHA L S,

25、et al.E ffect of added fat on plasma glucose and insulin response to ingested potato in individuals with NIDDMJ.Diabetes Care,1993,16:874287018COU LST ON A M,HO LLE NBECK C B,LIU G C,et al.E ffect of s ource of dietary carbohydrate on plasma glucose,insulin,and gastric inhibitory polypeptide respons

26、es to test meals in subjects with noninsulindependent diabetes mellitusJ.Am J Clin Nutr,1984,40:965297019COU LST ON A M,HO LLE NBECK C B,SWIS LOCKI A L,et al.E ffect of s ource of dietary carbohydrate on plasma glucose and insulin responses to m ixed meals in subjects with NIDDMJ.Diabetes Care,1987,10: 3952400110HO LLE NBECK C B,COU LST ON A M,RE AVE N G M.C om paris on of plasma glucose and insulin responses to m ixed meals of high2, intermediate2,and low2glycem ic potentialJ.Diabetes Care,1988,11: 3232329111HO LLE NBECK C B,COU LST ON A M,RE AVE N G M.G l