1、1 .抗性淀粉研究抗性淀粉簡介1981年Anderson等第一次發覺食物中的淀粉通過小腸并未完全被消化。通過測定作為大腸發酵指示的呼出的氫氣，他們發覺白面包中大約有20%的淀粉進入大腸4最初，研究者稱淀粉進入大腸的現象為淀粉的不良吸收，可是隨著對淀粉在人體內代謝進程的深切研究，發覺進入大腸的淀粉能被大腸里的微生物發酵，作為能源利用。研究者們將這種不被健康人體小腸所吸收的淀粉稱之為抗性淀粉(ResistantStarch),簡稱RS。這種淀粉較其他淀粉在體內消化、吸收和進入血液較緩慢，具有類似膳食纖維的功能特性。但抗性淀粉本身仍然是淀粉，其化學結構不同于纖維。作為一種新型功能型添加劑，抗性淀粉對

2、人體健康有重要作用，它能降低血糖和胰島素的反映，適合肥胖病人和糖尿病人食用。動物實驗說明，抗性淀粉還具有降低血清膽固醇、防治心血管疾病的作用巴另外，抗性淀粉還具有比傳統膳食纖維更好的加工特性，專門是在膨脹度、黏度、凝膠能力、持水性等方面咒作為一種新型的膳食纖維，抗性淀粉具有類似于傳統膳食纖維的生理功能，在大腸中，經微生物發酵，它的產短鏈脂肪酸尤其是丁酸的能力遠遠高于一般膳食纖維久而且，將抗性淀粉添加到食物中，RS可不能阻礙食物的風味、質地和外觀，在許多應用中，乃至能夠提高最終產品的風味。因此在過去幾十年中，RS已作為保健營養成份應用于面包、谷物早飯、面條等一般食物和減肥食物等特殊食物中支抗性淀

3、粉的分類抗性淀粉(RS)因其天然來源或加工方式不同，其抗消化性會有專門大的不同，目前一樣可將其分為4類，即RS】、RS2、RS3、RS產。RS),物理包埋淀粉，是指那些因細胞壁的屏障作用或蛋白質的隔離作用而不能被淀粉酶接近的淀粉。如部份研磨的谷物和豆類中，一些淀粉被裹在細胞壁里，在水中不能充分膨脹和分散，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，往往變得能夠消化；RS2,顆粒狀抗性淀粉，是指那些天然具有抗消化性的淀粉。要緊存在于生的馬鈴薯、香蕉和高直鏈玉米淀粉中。其抗衡解的緣故是因為具有致密的結構和部份結晶結構，其抗性隨著糊化而消失；RS3,回生淀粉，是指糊化后在冷卻或貯存進程中

4、結晶而難以被淀粉菊分解的淀粉，也稱為老化淀粉。它是抗性淀粉的重要成份，通過食物加工引發淀粉化學結構、聚合度和晶體構象等方面的轉變而形成的，因此也是一類重要的抗性淀粉。回生淀粉是膳食中抗性淀粉的要緊成份，這種淀粉即使經加熱處置，也難以被淀粉酶消化，因此可作為食物添加劑利用。一樣采納濕熱處置制得，如直鏈含量為70%的玉米淀粉，通過壓熱法處置，可取得%的尺53的產品。國外專利中多采納高直鏈玉米淀粉為原料，將脫支酶作為要緊手腕，結合不同干燥方式制笛高抗性淀粉含量的產品；RS4,化學改性淀粉工要緊指通過物理或化學變性后，由于淀粉分子結構的改變和一些化學官能團的引入而產生的抗酶解淀粉，如裝甲基淀粉、交聯淀

5、粉等。同時，也指種植進程中，基因改造引發的淀粉分子結構轉變，如基因改造或化學方式引發的分子結構轉變而產生的抗酶解淀粉。抗性淀粉的制備方式淀粉中直鏈淀粉的比例越高，淀粉越易老化。普魯蘭酶可催化淀粉分子中a-1,6-糖昔鍵的水解，使支鏈淀粉轉變成直鏈淀粉，從而提高抗性淀粉得率。有關抗性淀粉制得方式的研究，近十年來國內外進展較快，研究較為普遍，制備方式大致可分為以下幾類。擠壓處置法擠壓處置即將食物物料置于高溫高壓狀態下，突然釋放至常溫常壓,使物料內部結構和性質發生轉變的進程。經高溫高壓處置，淀粉顆粒中大分亍之間的氫鍵減弱，造成淀粉顆粒的部份解體，粘度上升發生糊化現象。將擠壓膨化技術應用于抗性淀粉制得

6、的預處置中，是由于擠壓膨化起到了預糊化的作用，提高淀粉糊化度。只有使淀粉完全糊化，才能使淀粉酶與普魯蘭菊對其充分作用，生成必然長度的直鏈淀粉分子，通過調劑酶的作用條件，從而提高抗性淀粉得率幾微波輻射法最近幾年來，由于微波加熱速度快，能夠使食物中的水分在短時刻內迅速蒸發汽化，造成體積膨脹，產生膨化效應，微波技術在食物工業中的應用愈來愈普遍。微波法應用于抗性淀粉制備機理。第一，在微波輻射處置進程中，淀粉分子間氫鍵斷開，冷卻時期相鄰的直鏈淀粉間又從頭形成氫鍵，即淀粉的老化；第二，食物物料微波輻射的內動力是水分汽化，在此進程中淀粉糊化，使物料產生多孔的網狀結構，有利于酶的進一步作用；第三，微波處置時刻

7、短、效率高，工藝平安，能夠大大縮短制備工藝時刻。目前，微波技術要緊應用于物料的后期處置，如膨化小食物中的應用，而且對食物物料的后期處置技術已經較為成熟，但應用于物料的預處置的研究卻不多見叫脫支降解法抗性淀粉制備的脫支方式有兩種，一種是酶法脫支，另一種方式是化學方式脫支咒據報導，用酸（鹽酸、硫酸、硝酸等）處置淀粉，有必然的脫支成效，但其脫支成效不及語法脫支成效好。所用的菊要緊為脫支酶一一普魯蘭酶，此種酶能夠水解直鏈和支鏈淀粉分亍中的“-1,6-糖昔鍵，而且所切a-1,6-糖昔鍵的兩頭至少含有兩個以上的”1,4-糖昔鍵。普魯蘭鷗是異淀粉酶的一種，它能切開支鏈淀粉分支點的妙1,6-糖昔鍵，從而使淀粉

8、的水解產物中含有更多的游離的直鏈淀粉分子口在淀粉的老化進程中，更多的直鏈淀粉雙螺旋彼此締合，形成高抗性的晶體結構普魯蘭酶能夠專一催化支鏈淀粉”-1,6-糖昔鍵的水解，從而使支鏈淀粉的分支鏈離開主鏈形成一系列犬牙交錯的直鏈淀粉，如此直鏈淀粉含量增加，從而提高抗性淀粉得率。已在市場上銷售的抗性淀粉產品CrysiaLcan確實是應用酶解法生產的。熱液處置法依照熱處置溫度和淀粉乳水分含量的不同，能夠將淀粉的熱液處置分為四類(2).*濕熱處置(HeatMoistureTreatment,HMT),是指淀粉在低水分含量下經熱處置加工的進程(含水量小于35%),處置溫度一樣較高，在8()-160之間。韌化處

9、置又稱退火處置(Annealing,ANN),是指在過量水分含量的條件下(含水量大于40%),溫度在淀粉糊化溫度以下的熱處置進程。壓熱處置(Autoclaving),是指淀粉含水量大于40%,溶液在必然溫度和壓力下進行處置的進程。減壓處置法(Rcduccd-Prcssurizcd),短時刻內能夠進行大量量的處置，沒有糊化的淀粉顆粒，熱穩固性高，工業生產超級有潛力。超高壓處置法超高壓食物處置技術(Ulira-HighPressure,UHP)確實是利用lOOMPa以上的壓力，在常溫下或較低溫度下對食物物料進行處置，從而滅菌、物料改性和改變食物的某些理化反映速度等。依照超高壓對淀粉阻礙的研究，能夠

10、將超高壓技術應用于抗性淀粉的制備。淀粉經超高壓處置后，A型結晶由于壓力的作用，雙螺旋結構從頭聚集，部份轉為B型，因此與熱糊化淀粉相較，超高壓處置使淀粉表現出不同的糊化和凝膠特性，其中一些能夠在不發生糊化的條件下，淀粉顆粒維持其最初的顆粒結構而提高抗性淀粉含量。當含水量較高時（大于40%）,淀粉微晶結構的破壞溫度與糊化溫度接近，因此在這種含水量的條件下，退化處置溫度必需低于此條件下的糊化溫度，用以維持晶體結構和形成更多的抗性淀粉。在濕熱處置和退化處置之前，有選擇地進行水解能夠提高原料中的抗性淀粉含量。高溫高壓處置用以使淀粉顆粒充分糊化，直鏈淀粉分于完全溶出，從而有利于直鏈淀粉分子雙螺旋間的充分締

11、合，有利于抗性淀粉的形成皿。阻礙抗性淀粉形成的因素直支比對抗性淀粉形成的阻礙淀粉是由a-D-葡萄糖組成的高分子化合物，有直鏈狀和支叉狀的兩種，別離稱為直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉/支鏈淀粉的比例大小對抗性淀粉的形成有顯著阻礙，因為抗性淀粉RS3的形成機理是淀粉糊的凝沉。一樣來講，比值大，抗性淀粉含量越高。這是因為直鏈淀粉比支鏈淀粉更易凝沉。Wen等發覺直鏈淀粉對RS的形成具有超級重要的阻礙，淀粉經加熱冷卻處置所取得的抗性淀粉含量會隨著分子中的直鏈淀粉含量的增加而增加。但Szczodrak等通過實驗發覺大麥含直鏈淀粉的白色淀粉層RS生成量%）卻比直鏈淀粉含量為的褐色淀粉層中的RS生成量與要高，各

12、類淀粉形成RS的能力存在專門大的不同，并非完全與直鏈淀粉的含量有關，也可能是由于褐色層含有較多的脂肪及礦物質。蛋白質對抗性淀粉含量的阻礙淀粉中蛋白質的含量因其原料來源不同而存在較大不同。谷物中淀粉與蛋白質的結合比較緊密，對淀粉的深度加工利用存在許多不利阻礙，例如分離困難等。Holm等研究發覺小麥淀粉大部份被蛋白質包惠，Chandrshckar和Kirlics要緊研究了高粱淀粉中蛋白質對其凝沉的阻礙，發覺蛋白質對淀粉顆粒有愛惜作用，只有去除后，淀粉粒才能發生凝沉。上述研究都是對谷物中自身所含蛋白質而言的，關于外源蛋白質添加對淀粉凝沉性的阻礙，Escarpa等作了相關的研究，發覺和淀粉凝沉時會在直

13、鏈淀粉分子之間形成氫鍵一樣，外源蛋白質也能與直鏈淀粉分子形成氫鍵而使淀粉分子被束縛，從而抑制直鏈淀粉的凝沉，降低食物中的抗性淀粉含量。因此，蛋白質對抗性淀粉含量的阻礙包括了兩個方面：一方面蛋白質對淀粉有包埋、束縛作用，使淀粉難以接觸淀粉菊而形成抗性，即增加RSi抗性淀粉含量；另一方面，蛋白質對淀粉形成愛惜，能夠避免淀粉老化，即減少抗性淀粉含量。從整體上看，后一種阻礙更為重要。脂類對抗性淀粉形成的阻礙谷物淀粉中脂類化合物的含量較高%)，它能夠與直鏈淀粉分子形成一種包合物而抑制淀粉顆粒的膨脹和溶解，使糊化溫度升高，對淀粉的抗性產生必然的阻礙。Eliasson等發覺單甘酯可與直鏈淀粉形成復合物從而競

14、爭性地抑制由于直鏈淀粉分子間彼此復合而致使的淀粉凝沉，并通過DSC研究其結構。而Czuchajowska等用DSC研究磷脂酰膽堿(LPC)、硬脂酸乳酸鈉(SSL)和羥基磷脂(OHL)與直鏈淀粉的彼此作歷時發覺，在95-110時會形成直鏈淀粉-脂質復合物。Mercier以為直鏈淀粉-脂質復合物也可能在食物加工進程中產生，如蒸煮后冷卻。其它脂質如磷脂、油酸和大豆油都會使抗性淀粉含量降低。糖類物質對抗性淀粉形成的阻礙葡萄糖、麥芽糖、蔗糖是食物中經常使用的甜味劑，屬于可溶性糖。可溶性糖抑制糊化淀粉凝沉主若是由于糖分子與淀粉分子的彼此作用改變了淀粉凝沉的基質，即可溶性糖作為抗塑劑而使食物玻璃態轉變溫度升

15、高。Kohyama和Nishinari等研究了糖對抗性淀粉形成的阻礙，發覺添加這些糖糖能夠降低糊化淀粉的重結晶度，從而抗性淀粉含量降低。但是Berlingen等發覺，添加蔗糖使小麥淀粉的抗性淀粉含量顯著降低，卻使高直鏈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對抗性淀粉形成的阻礙淀粉來源不同，其大小也有不同，其中馬鈴薯淀粉粒平均直徑較大，約為100pm,而豌豆、小麥和玉米淀粉粒度相對較小，平均直徑約20-30|.im,二者比表面積相差接近20倍，因此，一樣條件下馬鈴萼淀粉水解速度低于其它淀粉。和淀粉大小一樣，淀粉分子的平均聚合度對抗性淀粉的形成也有阻礙。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，發覺分子平均聚合度越小，含量越高。X射線衍射分析發覺抗性淀粉粒有A、B、C三種衍射圖型，其中B型的抗性最強。抗性淀粉的生理功能隨著對抗性淀粉進一步的研究發覺，抗性淀粉對腸道代謝、糖代謝和脂代謝均有必然的阻礙。抗性淀粉在小腸中不被吸收，能在大腸中被細菌發酵分解，產物主若是一些氣體和短鏈脂肪酸。氣體能使糞便變得疏松，增加其體積，這關于預防便秘、盲腸炎、痔瘡、腸憩室病、肛門、直腸性能失調等腸道疾病具有重要意義。國內外關于抗性淀粉對血糖值和胰島素水平的阻礙做了大量研究。王竹等利用天然穩固同位素技術，研究了抗性淀粉吸收代謝的特點及對血糖的調劑作用，證明

17、RS具有吸收慢的代謝特點，對調劑血糖穩態，減低餐后胰島素分泌，增強胰島素靈敏性有必然作用，并初步論述了RS對餐后體內葡萄糖轉運的阻礙，綜合其他研究功效，預示RS可能對預防慢性疾病的發生，減少餐后組織負荷有利獨。Jccarc等別離用生馬鈴薯淀粉RS?和馬鈴薯老化淀粉RS3及纖維素飼喂大鼠，結果發覺：與纖維素組大鼠相較，RS2組大鼠和RS3組大鼠的日總糞固醇排泄量大大增加，而且RSa組大鼠的日總糞固醉排泄量幾乎是纖維素組的2倍，與纖維素組大鼠相較達到了極顯著不同，進一步提示了抗性淀粉是通過增加糞固醇的排泄量來達到降脂目的。最近幾年來，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對具有保健功能的食物進一步重視，

18、抗性淀粉作為低熱、高膳食纖維含量的功能食物成份可為人們提供嶄新的功能性產品。而且抗性淀粉的大規模生產對推動農副產品深加工和綜合利用，增進農副產品增值，提高農人收入水平具有重要意義。2 .研究目的和意義淀粉作為自然界最豐碩的貯藏性多糖，是僅次于纖維素的可再生性資源，自古以來是人類和大多數動物的營養和能量要緊來源；現作為一種重要工業原料，普遍應用于食物、化工、造紙、紡織等行業，且具有散布普遍、產量豐碩、價錢低廉、可降解、無污染、可再生等優勢。結晶度一樣為14%45%,其顆粒大小、分子量、形狀及性質因植物種類、生長環境和基因型不同而有較大區別阿。但是絕大多數天然淀粉因其結構和性能缺點，如不溶于冷水、

19、淀粉糊易老化脫水、缺乏乳化力、糊液在酸、熱、剪切作用下不穩固等，而制約其應用范圍，因此可利用物理、化學或生物等方式改變天然淀粉性質和增加新的功能，使其能適應現代化工業加工要求。目前國內外對淀粉改性要緊為化學改性方式，在化學改性進程中，往往要加入必要化學試劑，以改變淀粉化學結構或引入新的基團使其達到改性目的。但是，將化學改性淀粉用于食物工業時，需考慮和評判其平安性問題，且化學法常存在反映速度低、生產時刻長、產品質量不穩固、環境污染等問題。而采納非化學手腕，如采納物理或生物（酶）改性淀粉便不存在化學試劑殘留問題，且可大大改善產品理化性能、拓寬產品應用范圍和提高其附加值。隨綠色加工理念提出，采納物理

20、或生物（酶）方式，如熱處置、物理場處置、超高壓、擠壓、超微粉碎、酶處置等技術對淀粉進行改性研究日趨受到關注。酶處置法是一種超級具進展前景的生物方式。普魯蘭酶，屬淀粉酶類，能夠專一性切開支鏈淀粉分支點中的a-1,6-糖昔鍵，切下整個分支結構，形成直鏈淀粉。與異淀粉酶不同的是，普魯蘭酶能夠將最小單位的支鏈分解，最大限度的利用淀粉原料，而異淀粉酶盡管也能水解分支點的y1,6-糖昔鍵，可是不能水解由23個葡萄糖殘基組成的側枝。脫支酶的發覺較其他淀粉酶遲，但最近幾年來對它的研究和應用受到學者和企業的普遍重視。脫支酶可使食物質量提高，完全分解淀粉，降低糧耗，節約本錢，減少污染，已成為淀粉酶制劑中一個很有前

21、途的品種，具有廣漠的開發和應用前景。故能夠一般玉米淀粉為實驗材料，以普魯蘭酶為酶制劑，采納單因素實驗分析加酶量、酶解時刻、老化時刻對抗性淀粉含量的阻礙，采納響應面設計優化抗性淀粉的制備條件，以期為酶法制得抗性淀粉提供參考和指導。參考文獻1 S.G.Haralampu.20()0.Resistantstarch-areviewofthephysicalpropertiesandbiologicalimpactofRS3.OirbohydnucPolymersy41:285-292.2 JohnsonIT.GEEJ.Resistantstarch.Nutrition：mdFoodSciencey9

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23、inckM,DclcourJA.Enzyme-resistantstarch.II.Influenceofamylasechainlengthonresistantstarchformation。.CerealChum,1993,70(3):345-350.7 IanBrownMSc.carbohydrateandresistantstarch.NutritionReviews,54(11):115-119同姚蕊，張守文.2006.抗性淀粉的研究進展現狀與前景糧食與食物業,136:30-33.9王洪燕，周惠明.2006.抗性淀粉制缶方式的研究.糧油加工,(8):85-87.10 Resistantstarchfromprocessedcereals:theinfl