抗性淀粉的简介和其制备

1、1 .抗性淀粉研究抗性淀粉简介1981年Anderson等第一次发觉食物中的淀粉通过小肠并未完全被消化。通过测定作为大肠发酵指示的呼出的氢气，他们发觉白面包中大约有20%的淀粉进入大肠4最初，研究者称淀粉进入大肠的现象为淀粉的不良吸收，可是随着对淀粉在人体内代谢进程的深切研究，发觉进入大肠的淀粉能被大肠里的微生物发酵，作为能源利用。研究者们将这种不被健康人体小肠所吸收的淀粉称之为抗性淀粉(ResistantStarch),简称RS。这种淀粉较其他淀粉在体内消化、吸收和进入血液较缓慢，具有类似膳食纤维的功能特性。但抗性淀粉本身仍然是淀粉，其化学结构不同于纤维。作为一种新型功能型添加剂，抗性淀粉对

2、人体健康有重要作用，它能降低血糖和胰岛素的反映，适合肥胖病人和糖尿病人食用。动物实验说明，抗性淀粉还具有降低血清胆固醇、防治心血管疾病的作用巴另外，抗性淀粉还具有比传统膳食纤维更好的加工特性，专门是在膨胀度、黏度、凝胶能力、持水性等方面咒作为一种新型的膳食纤维，抗性淀粉具有类似于传统膳食纤维的生理功能，在大肠中，经微生物发酵，它的产短链脂肪酸尤其是丁酸的能力远远高于一般膳食纤维久而且，将抗性淀粉添加到食物中，RS可不能阻碍食物的风味、质地和外观，在许多应用中，乃至能够提高最终产品的风味。因此在过去几十年中，RS已作为保健营养成份应用于面包、谷物早饭、面条等一般食物和减肥食物等特殊食物中支抗性淀

3、粉的分类抗性淀粉(RS)因其天然来源或加工方式不同，其抗消化性会有专门大的不同，目前一样可将其分为4类，即RS】、RS2、RS3、RS产。RS),物理包埋淀粉，是指那些因细胞壁的屏障作用或蛋白质的隔离作用而不能被淀粉酶接近的淀粉。如部份研磨的谷物和豆类中，一些淀粉被裹在细胞壁里，在水中不能充分膨胀和分散，不能被淀粉能接近，因此不能被消化。可是在加工和咀嚼以后，往往变得能够消化；RS2,颗粒状抗性淀粉，是指那些天然具有抗消化性的淀粉。要紧存在于生的马铃薯、香蕉和高直链玉米淀粉中。其抗衡解的缘故是因为具有致密的结构和部份结晶结构，其抗性随着糊化而消失；RS3,回生淀粉，是指糊化后在冷却或贮存进程中

4、结晶而难以被淀粉菊分解的淀粉，也称为老化淀粉。它是抗性淀粉的重要成份，通过食物加工引发淀粉化学结构、聚合度和晶体构象等方面的转变而形成的，因此也是一类重要的抗性淀粉。回生淀粉是膳食中抗性淀粉的要紧成份，这种淀粉即使经加热处置，也难以被淀粉酶消化，因此可作为食物添加剂利用。一样采纳湿热处置制得，如直链含量为70%的玉米淀粉，通过压热法处置，可取得%的尺53的产品。国外专利中多采纳高直链玉米淀粉为原料，将脱支酶作为要紧手腕，结合不同干燥方式制笛高抗性淀粉含量的产品；RS4,化学改性淀粉工要紧指通过物理或化学变性后，由于淀粉分子结构的改变和一些化学官能团的引入而产生的抗酶解淀粉，如装甲基淀粉、交联淀

5、粉等。同时，也指种植进程中，基因改造引发的淀粉分子结构转变，如基因改造或化学方式引发的分子结构转变而产生的抗酶解淀粉。抗性淀粉的制备方式淀粉中直链淀粉的比例越高，淀粉越易老化。普鲁兰酶可催化淀粉分子中a-1,6-糖昔键的水解，使支链淀粉转变成直链淀粉，从而提高抗性淀粉得率。有关抗性淀粉制得方式的研究，近十年来国内外进展较快，研究较为普遍，制备方式大致可分为以下几类。挤压处置法挤压处置即将食物物料置于高温高压状态下，突然释放至常温常压,使物料内部结构和性质发生转变的进程。经高温高压处置，淀粉颗粒中大分亍之间的氢键减弱，造成淀粉颗粒的部份解体，粘度上升发生糊化现象。将挤压膨化技术应用于抗性淀粉制得

6、的预处置中，是由于挤压膨化起到了预糊化的作用，提高淀粉糊化度。只有使淀粉完全糊化，才能使淀粉酶与普鲁兰菊对其充分作用，生成必然长度的直链淀粉分子，通过调剂酶的作用条件，从而提高抗性淀粉得率几微波辐射法最近几年来，由于微波加热速度快，能够使食物中的水分在短时刻内迅速蒸发汽化，造成体积膨胀，产生膨化效应，微波技术在食物工业中的应用愈来愈普遍。微波法应用于抗性淀粉制备机理。第一，在微波辐射处置进程中，淀粉分子间氢键断开，冷却时期相邻的直链淀粉间又从头形成氢键，即淀粉的老化；第二，食物物料微波辐射的内动力是水分汽化，在此进程中淀粉糊化，使物料产生多孔的网状结构，有利于酶的进一步作用；第三，微波处置时刻

7、短、效率高，工艺平安，能够大大缩短制备工艺时刻。目前，微波技术要紧应用于物料的后期处置，如膨化小食物中的应用，而且对食物物料的后期处置技术已经较为成熟，但应用于物料的预处置的研究却不多见叫脱支降解法抗性淀粉制备的脱支方式有两种，一种是酶法脱支，另一种方式是化学方式脱支咒据报导，用酸（盐酸、硫酸、硝酸等）处置淀粉，有必然的脱支成效，但其脱支成效不及语法脱支成效好。所用的菊要紧为脱支酶一一普鲁兰酶，此种酶能够水解直链和支链淀粉分亍中的“-1,6-糖昔键，而且所切a-1,6-糖昔键的两头至少含有两个以上的”1,4-糖昔键。普鲁兰鸥是异淀粉酶的一种，它能切开支链淀粉分支点的妙1,6-糖昔键，从而使淀粉

8、的水解产物中含有更多的游离的直链淀粉分子口在淀粉的老化进程中，更多的直链淀粉双螺旋彼此缔合，形成高抗性的晶体结构普鲁兰酶能够专一催化支链淀粉”-1,6-糖昔键的水解，从而使支链淀粉的分支链离开主链形成一系列犬牙交错的直链淀粉，如此直链淀粉含量增加，从而提高抗性淀粉得率。已在市场上销售的抗性淀粉产品CrysiaLcan确实是应用酶解法生产的。热液处置法依照热处置温度和淀粉乳水分含量的不同，能够将淀粉的热液处置分为四类(2).*湿热处置(HeatMoistureTreatment,HMT),是指淀粉在低水分含量下经热处置加工的进程(含水量小于35%),处置温度一样较高，在8()-160之间。韧化处

9、置又称退火处置(Annealing,ANN),是指在过量水分含量的条件下(含水量大于40%),温度在淀粉糊化温度以下的热处置进程。压热处置(Autoclaving),是指淀粉含水量大于40%,溶液在必然温度和压力下进行处置的进程。减压处置法(Rcduccd-Prcssurizcd),短时刻内能够进行大量量的处置，没有糊化的淀粉颗粒，热稳固性高，工业生产超级有潜力。超高压处置法超高压食物处置技术(Ulira-HighPressure,UHP)确实是利用lOOMPa以上的压力，在常温下或较低温度下对食物物料进行处置，从而灭菌、物料改性和改变食物的某些理化反映速度等。依照超高压对淀粉阻碍的研究，能够

10、将超高压技术应用于抗性淀粉的制备。淀粉经超高压处置后，A型结晶由于压力的作用，双螺旋结构从头聚集，部份转为B型，因此与热糊化淀粉相较，超高压处置使淀粉表现出不同的糊化和凝胶特性，其中一些能够在不发生糊化的条件下，淀粉颗粒维持其最初的颗粒结构而提高抗性淀粉含量。当含水量较高时（大于40%）,淀粉微晶结构的破坏温度与糊化温度接近，因此在这种含水量的条件下，退化处置温度必需低于此条件下的糊化温度，用以维持晶体结构和形成更多的抗性淀粉。在湿热处置和退化处置之前，有选择地进行水解能够提高原料中的抗性淀粉含量。高温高压处置用以使淀粉颗粒充分糊化，直链淀粉分于完全溶出，从而有利于直链淀粉分子双螺旋间的充分缔

11、合，有利于抗性淀粉的形成皿。阻碍抗性淀粉形成的因素直支比对抗性淀粉形成的阻碍淀粉是由a-D-葡萄糖组成的高分子化合物，有直链状和支叉状的两种，别离称为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉/支链淀粉的比例大小对抗性淀粉的形成有显著阻碍，因为抗性淀粉RS3的形成机理是淀粉糊的凝沉。一样来讲，比值大，抗性淀粉含量越高。这是因为直链淀粉比支链淀粉更易凝沉。Wen等发觉直链淀粉对RS的形成具有超级重要的阻碍，淀粉经加热冷却处置所取得的抗性淀粉含量会随着分子中的直链淀粉含量的增加而增加。但Szczodrak等通过实验发觉大麦含直链淀粉的白色淀粉层RS生成量%）却比直链淀粉含量为的褐色淀粉层中的RS生成量与要高，各

12、类淀粉形成RS的能力存在专门大的不同，并非完全与直链淀粉的含量有关，也可能是由于褐色层含有较多的脂肪及矿物质。蛋白质对抗性淀粉含量的阻碍淀粉中蛋白质的含量因其原料来源不同而存在较大不同。谷物中淀粉与蛋白质的结合比较紧密，对淀粉的深度加工利用存在许多不利阻碍，例如分离困难等。Holm等研究发觉小麦淀粉大部份被蛋白质包惠，Chandrshckar和Kirlics要紧研究了高粱淀粉中蛋白质对其凝沉的阻碍，发觉蛋白质对淀粉颗粒有爱惜作用，只有去除后，淀粉粒才能发生凝沉。上述研究都是对谷物中自身所含蛋白质而言的，关于外源蛋白质添加对淀粉凝沉性的阻碍，Escarpa等作了相关的研究，发觉和淀粉凝沉时会在直

13、链淀粉分子之间形成氢键一样，外源蛋白质也能与直链淀粉分子形成氢键而使淀粉分子被束缚，从而抑制直链淀粉的凝沉，降低食物中的抗性淀粉含量。因此，蛋白质对抗性淀粉含量的阻碍包括了两个方面：一方面蛋白质对淀粉有包埋、束缚作用，使淀粉难以接触淀粉菊而形成抗性，即增加RSi抗性淀粉含量；另一方面，蛋白质对淀粉形成爱惜，能够避免淀粉老化，即减少抗性淀粉含量。从整体上看，后一种阻碍更为重要。脂类对抗性淀粉形成的阻碍谷物淀粉中脂类化合物的含量较高%)，它能够与直链淀粉分子形成一种包合物而抑制淀粉颗粒的膨胀和溶解，使糊化温度升高，对淀粉的抗性产生必然的阻碍。Eliasson等发觉单甘酯可与直链淀粉形成复合物从而竞

14、争性地抑制由于直链淀粉分子间彼此复合而致使的淀粉凝沉，并通过DSC研究其结构。而Czuchajowska等用DSC研究磷脂酰胆碱(LPC)、硬脂酸乳酸钠(SSL)和羟基磷脂(OHL)与直链淀粉的彼此作历时发觉，在95-110时会形成直链淀粉-脂质复合物。Mercier以为直链淀粉-脂质复合物也可能在食物加工进程中产生，如蒸煮后冷却。其它脂质如磷脂、油酸和大豆油都会使抗性淀粉含量降低。糖类物质对抗性淀粉形成的阻碍葡萄糖、麦芽糖、蔗糖是食物中经常使用的甜味剂，属于可溶性糖。可溶性糖抑制糊化淀粉凝沉主若是由于糖分子与淀粉分子的彼此作用改变了淀粉凝沉的基质，即可溶性糖作为抗塑剂而使食物玻璃态转变温度升

15、高。Kohyama和Nishinari等研究了糖对抗性淀粉形成的阻碍，发觉添加这些糖糖能够降低糊化淀粉的重结晶度，从而抗性淀粉含量降低。但是Berlingen等发觉，添加蔗糖使小麦淀粉的抗性淀粉含量显著降低，却使高直链玉米淀粉的抗性淀粉含量熔加。淀粉分子大小和平均聚合度对抗性淀粉形成的阻碍淀粉来源不同，其大小也有不同，其中马铃薯淀粉粒平均直径较大，约为100pm,而豌豆、小麦和玉米淀粉粒度相对较小，平均直径约20-30|.im,二者比表面积相差接近20倍，因此，一样条件下马铃萼淀粉水解速度低于其它淀粉。和淀粉大小一样，淀粉分子的平均聚合度对抗性淀粉的形成也有阻碍。Ecrlingen等研究了平均

16、聚合度（DPJ在40-610的淀粉其抗性淀粉的含量，发觉分子平均聚合度越小，含量越高。X射线衍射分析发觉抗性淀粉粒有A、B、C三种衍射图型，其中B型的抗性最强。抗性淀粉的生理功能随着对抗性淀粉进一步的研究发觉，抗性淀粉对肠道代谢、糖代谢和脂代谢均有必然的阻碍。抗性淀粉在小肠中不被吸收，能在大肠中被细菌发酵分解，产物主若是一些气体和短链脂肪酸。气体能使粪便变得疏松，增加其体积，这关于预防便秘、盲肠炎、痔疮、肠憩室病、肛门、直肠性能失调等肠道疾病具有重要意义。国内外关于抗性淀粉对血糖值和胰岛素水平的阻碍做了大量研究。王竹等利用天然稳固同位素技术，研究了抗性淀粉吸收代谢的特点及对血糖的调剂作用，证明

17、RS具有吸收慢的代谢特点，对调剂血糖稳态，减低餐后胰岛素分泌，增强胰岛素灵敏性有必然作用，并初步论述了RS对餐后体内葡萄糖转运的阻碍，综合其他研究功效，预示RS可能对预防慢性疾病的发生，减少餐后组织负荷有利独。Jccarc等别离用生马铃薯淀粉RS?和马铃薯老化淀粉RS3及纤维素饲喂大鼠，结果发觉：与纤维素组大鼠相较，RS2组大鼠和RS3组大鼠的日总粪固醇排泄量大大增加，而且RSa组大鼠的日总粪固醉排泄量几乎是纤维素组的2倍，与纤维素组大鼠相较达到了极显著不同，进一步提示了抗性淀粉是通过增加粪固醇的排泄量来达到降脂目的。最近几年来，随着人们生活水平的不断提高，人们对具有保健功能的食物进一步重视，

18、抗性淀粉作为低热、高膳食纤维含量的功能食物成份可为人们提供崭新的功能性产品。而且抗性淀粉的大规模生产对推动农副产品深加工和综合利用，增进农副产品增值，提高农人收入水平具有重要意义。2 .研究目的和意义淀粉作为自然界最丰硕的贮藏性多糖，是仅次于纤维素的可再生性资源，自古以来是人类和大多数动物的营养和能量要紧来源；现作为一种重要工业原料，普遍应用于食物、化工、造纸、纺织等行业，且具有散布普遍、产量丰硕、价钱低廉、可降解、无污染、可再生等优势。结晶度一样为14%45%,其颗粒大小、分子量、形状及性质因植物种类、生长环境和基因型不同而有较大区别阿。但是绝大多数天然淀粉因其结构和性能缺点，如不溶于冷水、

19、淀粉糊易老化脱水、缺乏乳化力、糊液在酸、热、剪切作用下不稳固等，而制约其应用范围，因此可利用物理、化学或生物等方式改变天然淀粉性质和增加新的功能，使其能适应现代化工业加工要求。目前国内外对淀粉改性要紧为化学改性方式，在化学改性进程中，往往要加入必要化学试剂，以改变淀粉化学结构或引入新的基团使其达到改性目的。但是，将化学改性淀粉用于食物工业时，需考虑和评判其平安性问题，且化学法常存在反映速度低、生产时刻长、产品质量不稳固、环境污染等问题。而采纳非化学手腕，如采纳物理或生物（酶）改性淀粉便不存在化学试剂残留问题，且可大大改善产品理化性能、拓宽产品应用范围和提高其附加值。随绿色加工理念提出，采纳物理

20、或生物（酶）方式，如热处置、物理场处置、超高压、挤压、超微粉碎、酶处置等技术对淀粉进行改性研究日趋受到关注。酶处置法是一种超级具进展前景的生物方式。普鲁兰酶，属淀粉酶类，能够专一性切开支链淀粉分支点中的a-1,6-糖昔键，切下整个分支结构，形成直链淀粉。与异淀粉酶不同的是，普鲁兰酶能够将最小单位的支链分解，最大限度的利用淀粉原料，而异淀粉酶尽管也能水解分支点的y1,6-糖昔键，可是不能水解由23个葡萄糖残基组成的侧枝。脱支酶的发觉较其他淀粉酶迟，但最近几年来对它的研究和应用受到学者和企业的普遍重视。脱支酶可使食物质量提高，完全分解淀粉，降低粮耗，节约本钱，减少污染，已成为淀粉酶制剂中一个很有前

21、途的品种，具有广漠的开发和应用前景。故能够一般玉米淀粉为实验材料，以普鲁兰酶为酶制剂，采纳单因素实验分析加酶量、酶解时刻、老化时刻对抗性淀粉含量的阻碍，采纳响应面设计优化抗性淀粉的制备条件，以期为酶法制得抗性淀粉提供参考和指导。参考文献1 S.G.Haralampu.20()0.Resistantstarch-areviewofthephysicalpropertiesandbiologicalimpactofRS3.OirbohydnucPolymersy41:285-292.2 JohnsonIT.GEEJ.Resistantstarch.Nutrition：mdFoodSciencey9

22、6(1):20-24.3 Fuentes-ZaragozaE,Riquclmc-NavarrctcN。,Sanchez-ZapataE,ctal.starchasfunctionalingredient:aruvirw.FeedResearchInymacicnal,43(4):931-942.4李光嘉2006.抗性淀粉的制备及特性研究.颐士学位论文.沈阳:沈阳农业大学.5 Brown1L.2004.Applicationsandusesofresistantstarch.JournalofAOACIntcrnnuonai87(3):727-732.6 EcrlingriiRC,Dccctin

23、inckM,DclcourJA.Enzyme-resistantstarch.II.Influenceofamylasechainlengthonresistantstarchformation。.CerealChum,1993,70(3):345-350.7 IanBrownMSc.carbohydrateandresistantstarch.NutritionReviews,54(11):115-119同姚蕊，张守文.2006.抗性淀粉的研究进展现状与前景粮食与食物业,136:30-33.9王洪燕，周惠明.2006.抗性淀粉制缶方式的研究.粮油加工,(8):85-87.10 Resistantstarchfromprocessedcereals:theinfl