食品制造方法對膳食淀粉消化性能的影響(I)
——保藏*

繆銘，江波，張濤，金征宇

(江南大學食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇無錫，214122)

食品制造方法對膳食淀粉消化性能的影響(I)
——保藏*

繆銘，江波，張濤，金征宇

(江南大學食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇無錫，214122)

研究了高直鏈淀粉、普通淀粉、蠟質淀粉3種玉米淀粉在糊化后不同保藏溫度與時間處理后營養片斷的比例變化。結果表明:糊化后的蠟質玉米淀粉在4℃保藏2 d形成較多慢消化淀粉(SDS)(36.5%)，而且隨著保藏時間延長SDS轉變成抗性淀粉(RS);高直鏈玉米在20℃保藏則形成RS，其含量隨著時間增加而達到最大值(8 d，53.1%)。高含量支鏈淀粉低溫短期回生，淀粉凝膠晶核形成易產生SDS;而高含量直鏈淀粉高溫長期回生，則結晶體生長成熟產生更多RS。

慢消化淀粉，抗性淀粉，保藏處理，體外模擬，消化性能

近年來，研究發現淀粉的消化性能難易程度直接影響食品的營養價值［1－5］?；隗w外模擬條件下淀粉的生物可利用性，慢消化淀粉(SDS)可以緩慢吸收、持續釋放能量、有助于維持血糖穩態，預防和治療各種與飲食相關的慢性疾病;抗性淀粉(RS)類似于膳食纖維只在大腸中被微生物發酵利用，并產生短鏈脂肪酸促進腸道健康［1－2］。因此，這兩類淀粉均屬于低血糖食品的功能特性引起了國內外學者的興趣，已成為食品科學和現代營養學領域研究的熱點。

當前，國內外文獻報道淀粉消化性能的主要通過淀粉改性處理來調控，包括物理法、生物法、化學法及復合改性法等［2］。而食品保藏處理作為食品制造的一個重要操作單元，是延長其食用期限所采取的加工處理措施，目前通過食品保藏條件改變淀粉消化性能的詳細研究尚很少見。本文以3種不同的玉米淀粉為原料，通過改變保藏溫度和時間來考察其消化性能，探討食品制造方法對淀粉消化性能的影響規律。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

普通玉米淀粉，無錫泰花淀粉有限公司;蠟質玉米淀粉，長春大成玉米開發有限公司;高直鏈玉米淀粉，國民淀粉公司;豬胰α-淀粉酶，美國Sigma公司;GL-L NEW糖化酶，無錫Genencor Bio-Product公司;葡萄糖試劑盒(GOD-PAD)，愛爾蘭Megazyme公司;尿素、二甲亞砜、碘、碘化鉀、醋酸鈉、冰醋酸、無水乙醇等試劑，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 試驗儀器和設備

SHA-2冷凍水浴恒溫振蕩器，江蘇億通電子有限公司;721E可見分光光度計，上海精密儀器儀表有限公司;5804R離心機，德國Eppendorf公司;Delta320臺式pH計，瑞士Mettler Toledo公司;LGJ-10冷凍干燥機，北京四環科學儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 直鏈淀粉含量的測定

稱取80 mg淀粉樣品于30 mL的離心管內，添加10 mL尿素-二甲亞砜UDMSO溶液［V(二甲亞砜)∶V(26.5%尿素溶液)=9∶1］，加熱完全溶解后冷卻，并用乙醇脫脂處理，離心得到的沉淀再次溶解于1 mL UDMSO溶液后，與2 mL碘液(2.0 gKI+0.2 gI2/100 mL H2O)反應30 min后，然后測定其在635 nm處的吸光度值［4］。具體計算公式為:直鏈淀粉/%=(28.414×吸光度值)－6.218。

1.3.2 糊化淀粉樣品儲藏處理

稱取一定量的淀粉樣品，溶解于水中制備成100 g/L的淀粉乳溶液，在沸水浴中加熱10 min，使淀粉完全糊化。然后將淀粉糊分別置于－20、4或20℃下貯藏 12 h、24 h、2 d、4 d、8 d。

1.3.3 淀粉消化性能測定

內部審計要依賴于完善的內部控制，沒有完善的內部控制做支撐，內部審計工作將成為無源之水、無本之木。內部控制的完善，首先就是要測試村鎮銀行的內部控制，村鎮銀行的內部控制越健全、越有效，內部審計在符合性測試后，需要的實質性測試程序就越少；反之，內部控制不健全或者失效，就要通過大量的實質性測試程序來保障審計結論的可靠性。村鎮銀行由于機構小，人員少，管理層的重視程度有重大差異。不重視或管理不善的村鎮銀行內部控制機制不健全，或者雖然設計了內部控制制度，但內部控制實施無效。這種情況下，內部審計工作就要付出高成本。

稱取200 mg淀粉樣品置于測試管中，添加15 mL pH值5.2的0.2 mol/L醋酸鈉緩沖液，混勻后加入10 mL的豬胰α-淀粉酶(290 U/mL)和糖化酶(15 U/mL)，置于37℃恒溫水浴下振蕩(轉速為150 r/min)并準確計時。水解20或120 min后取出0.5mL水解液加4 mL無水乙醇滅酶，然后將離心處理后的上清液用葡萄糖氧化酶法在510 nm比色測定產生的葡萄糖含量［3］。計算公式如下:

易消化淀粉(RDS)/%=(G20－FG)×0.9/TS

SDS/%=(G120－G20)×0.9/TS

RS/%=［TS－(RDS+SDS)］/TS

式中:G20，淀粉酶水解20 min后產生的葡萄糖含量(mg);FG，酶水解處理前淀粉中游離葡萄糖含量(mg);G120，淀粉酶水解120 min后產生的葡萄糖含量(mg);TS，樣品中總淀粉含量(mg)。

2 結果與分析

2.1 直鏈淀粉含量測定

表1 不同品種淀粉的直鏈淀粉含量及營養片斷

2.2 不同保藏溫度對淀粉消化性能的影響

由圖1～圖3可以看出，在不同溫度下保藏糊化后的淀粉，其3種營養片斷的比例也有顯著差異。在保藏過程中，淀粉糊由高能態無序化逐步趨向于低能態有序化，淀粉分子鏈遷移導致鏈間雙螺旋結構的形成及其有序堆積并重組構成結晶體，其過程包括直鏈淀粉分子雙螺旋結構的形成和堆積、支鏈淀粉外側鏈間雙螺旋結構的形成和雙螺旋結構之間的有序堆積［5］。淀粉在4℃或20℃保藏容易使淀粉糊中RDS轉變成SDS和RS，而在－20℃保藏時其3種營養片斷的比例基本沒有變化;蠟質玉米淀粉糊在4℃保藏2d后SDS與RS含量分別達到36.5%與24.7%，此時SDS含量最高，高直鏈玉米淀粉糊在20℃貯藏8 d產生 16.3%SDS與53.1%RS，RS比例最多;在 －20℃保藏，淀粉中SDS和RS含量均較低，只存在大量RDS。

圖1 糊化普通玉米淀粉經保藏后的營養片斷比例

淀粉糊重結晶是一個非平衡的熱可逆動力學過程，包括3個步驟:晶核形成、晶體生長和晶體成熟，該過程是一個non-Arrhenius過程，晶核形成和晶體生長與溫度有較大關系。根據高聚物結晶理論［5］可知，晶核形成在晶體熔融溫度Tm時為0，在玻璃化轉變溫度Tg時為最大值，而晶核生長在Tg為0，在Tm時為最大值，所以得出晶體形成速率(包括晶核形成以及晶核生長)在T=1/2(Tm+Tg)時為最大值。該溫度一般接近室溫，室溫下保藏淀粉糊既有利于晶核形成，也有利于晶體的生長及晶體成熟，容易形成完美的晶體。Eerlingen等［7］通過層狀模型與微束模型解釋了重結晶淀粉中RS形成過程，并認為RS由直鏈淀粉分子之間快速形成雙螺旋結構并進行有序堆積構成的B型晶體結構，這充分說明20℃保藏處理有利于高含量RS產生。在4℃條件下保藏處理只可形成更多SDS，因為4℃儲藏可促進晶核形成而不是晶體生長與晶體成熟。

圖2 糊化蠟質玉米淀粉經保藏后的營養片斷比例

圖3 糊化高直鏈玉米淀粉經保藏后的營養片斷比例

另外，直鏈淀粉是晶核形成的主體，直鏈淀粉含量尤其呈自由狀態的直鏈淀粉含量越高，晶核形成速度越快;支鏈淀粉分子以較慢的速度形成雙螺旋，而且其外側支鏈聚合度要大于10才能能形成穩定的雙螺旋結構并進行結晶堆積［8］。因此，蠟質玉米淀粉相比高直鏈淀粉重結晶速率要慢，這也能證實前者含有SDS較多，后者則為RS較多的原因。

2.3 不同保藏時間對淀粉消化性能的影響

保藏過程中淀粉分子鏈會發生遷移運動并形成有序結構，除了溫度依賴性外，該過程還具有時間依賴性。圖1～圖3中顯示隨著保藏時間的延長，RDS含量逐漸降低而SDS與RS含量則增加，當在20℃的保藏時間達到8d時，3種不同品種玉米淀粉糊中RS含量均可達到最大值，分別為38.1%(普通)、28.2%(蠟質)、53.1%(高直鏈)，這說明保藏過程中淀粉糊的結構發生重組使無定型RDS轉變成堆積緊密結晶體RS。大量研究表明［5，7］，淀粉糊保藏重結晶可以分為2個階段:短期回生和長期回生。短期回生主要是由直鏈淀粉的膠凝有序和結晶所引起的，該過程可以在糊化后較短的時間(幾小時或十幾個小時)內完成;長期回生(以天計)則主要是由支鏈淀粉外側鏈的重結晶所引起的，該過程是一個緩慢長期的過程。依據前期的研究結果可知，SDS主要由一小部分雙螺旋部分堆積有序結晶區和大部分無定型區構成，因而在保藏的早期階段，淀粉分子快速形成雙螺旋結構并進行有序堆積，從而形成網絡狀交聯，這可能是形成SDS后，隨著保藏時間的增加，雙螺旋結構發生致密聚集堆積，從而提高了其結晶度，產生更多RS。直鏈淀粉間有序的交聯主要是直鏈淀粉分子間通過氫鍵纏繞形成螺旋結構，這種雙螺旋結構在直鏈淀粉凝膠中起著連接點的作用。在直鏈淀粉雙螺旋富集區中，雙螺旋可以通過氫鍵堆積形成結晶。支鏈淀粉重結晶主要通過支鏈淀粉的外側短鏈(DP12～16)以雙螺旋為基質，通過氫鍵堆積而成;支鏈淀粉的重結晶對水的依賴性較強，一方面，水作為增塑劑有助于淀粉分子鏈的遷移，另一方面作為結合水參與支鏈分子的重結晶，支鏈淀粉重結晶溫度一般應在和Tm之間［8］。因此，從圖1～圖3可知，直鏈淀粉的鏈結合形成凝膠結構比支鏈淀粉重結晶對酶消化性能影響顯著，說明長時間保藏過程高直鏈淀粉易形成RS，普通玉米淀粉次之，蠟質玉米淀粉則容易形成SDS。

3 結論

通過對3種糊化后玉米淀粉(高直鏈淀粉、普通淀粉、蠟質淀粉)在不同溫度與時間的保藏處理，得出蠟質玉米淀粉在4℃保藏2 d形成較多SDS(36.5%)，而且隨著保藏時間延長SDS轉變成RS;高直鏈玉米在20℃保藏則形成RS，其含量隨著時間增加而增多(8d，53.1%)，這說明高含量支鏈淀粉低溫短期回生，淀粉凝膠晶核形成易產生SDS;而高含量直鏈淀粉高溫長期回生，則結晶體生長成熟產生更多RS。因此，為了提高不同直鏈/支鏈淀粉比例的谷物食品營養品質，有必要采用相應的最優保藏溫度與時間，從而滿足消費者對健康食品的需求，推動我國食品加工業的發展。

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［3］ 繆銘，張濤，江波.慢消化淀粉體外測定方法的探討［J］.食品與發酵工業，2008，34(12):143－146.

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Impact of Food Prepartion Methods on the in-vitro Digestibility of Dietary Starch Sources(I)Preservation

Miao Ming，Jiang Bo，Zhang Tao，Jin Zheng-yu
(State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

In this paper，the different time and temperature of food preservation on the in-vitro digestiblility of high amylose maize starch，normal maize starch and waxy maize starch after completely gelatinization.When gelatinized waxy maize starch was stored at 4℃ for 2 days，higher slowly digestible starch(36.5%)was formed while RS increased with time.The maximum resistant starch content was 53.1%，which obtained from gelatinized high amylose maize starch storing at 20℃for 8 days.The short-term retrogradation of a high amylopectin gel network favored nucleation(formation of critical nuclei)at lower temperature which is attributed to form a large portion of SDS，while the long-term retrogradation of that occurred at higher temperature for more resistant starch have been attributed to maturation(crystal perfection)for much amounts of amylose fraction.

slowly digestible starch，resistant starch，preservation，in vitro，digestibility

博士，副教授。

*國家自然科學基金項目(20976073、31000764);江蘇省自然基金創新學者攀登項目(BK2008003);江南大學食品科學與技術國家重點實驗室目標導向資助項目(SKLF-MB-200804);中央高?；究蒲袠I務費專項資金資助(JUSRP10930)

2010－04－06，改回日期:2010－06－13