抗性淀粉的简介及其制备.doc

1. 抗性淀粉研究 1.1 抗性淀粉简介 1981年Anderson等首次发现食物中的淀粉经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，他们发现白面包中大约有20%的淀粉进入大肠[1]。最初，研究者称淀粉进入大肠的现象为淀粉的不良吸收，但是随着对淀粉在人体内代谢过程的深入研究，发现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(Resistant Starch)，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，抗性淀粉对人体健康有重要作用，它能降低血糖和胰岛素的反应，适合肥胖病人和糖尿病人食用。动物实验表明，抗性淀粉还具有降低血清胆固醇、防治心血管疾病的作用[2]。此外，抗性淀粉还具有比传统膳食纤维更好的加工特性，特别是在膨胀度、黏度、凝胶能力、持水性等方面[3]。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普通膳食纤维[4]。而且，将抗性淀粉添加到食品中，RS不会影响食物的风味、质地和外观，在许多应用中，甚至可以提高最终产品的风味。因此在过去几十年中，RS已作为保健营养成分应用于面包、谷物早餐、面条等普通食品和减肥食品等特殊食品中[5]。 1.2 抗性淀粉的分类 抗性淀粉(RS)因其天然来源或加工方法不同，其抗消化性会有很大的差别，目前一般可将其分为4类，即RS1、RS2、RS3、RS4[6]。 RS1，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。如部分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，不能被淀粉酶接近，因此不能被消化。但是在加工和咀嚼之后，往往变得可以消化； RS2，颗粒状抗性淀粉，是指那些天然具有抗消化性的淀粉。主要存在于生的马铃薯、香蕉和高直链玉米淀粉中。其抗酶解的原因是因为具有致密的结构和部分结晶结构，其抗性随着糊化而消失； RS3，回生淀粉，是指糊化后在冷却或储存过程中结晶而难以被淀粉酶分解的淀粉，也称为老化淀粉。它是抗性淀粉的重要成分，通过食品加工引起淀粉化学结构、聚合度和晶体构象等方面的变化而形成的，因而也是一类重要的抗性淀粉。回生淀粉是膳食中抗性淀粉的主要成分，这类淀粉即使经加热处理，也难以被淀粉酶消化，因此可作为食品添加剂使用。一般采用湿热处理制备，如直链含量为70%的玉米淀粉，经过压热法处理，可获得21.2%的RS3的产品。国外专利中多采用高直链玉米淀粉为原料，将脱支酶作为主要手段，结合不同干燥方式制备高抗性淀粉含量的产品； RS4，化学改性淀粉[7]。主要指经过物理或化学变性后，由于淀粉分子结构的改变以及一些化学官能团的引入而产生的抗酶解淀粉，如羧甲基淀粉、交联淀粉等。同时，也指种植过程中，基因改造引起的淀粉分子结构变化，如基因改造或化学方法引起的分子结构变化而产生的抗酶解淀粉。 1.3 抗性淀粉的制备方法 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α-1,6-糖苷键的水解，使支链淀粉转变成直链淀粉，从而提高抗性淀粉得率。有关抗性淀粉制备方法的研究，近十年来国内外发展较快，研究较为广泛，制备方法大致可分为以下几类。 1.3.1 挤压处理法 挤压处理即将食品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变化的过程。经高温高压处理，淀粉颗粒中大分子之间的氢键削弱，造成淀粉颗粒的部分解体，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备的预处理中，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酶对其充分作用，生成一定长度的直链淀粉分子，通过调节酶的作用条件，从而提高抗性淀粉得率[8]。 1.3.2 微波辐射法 近年来，由于微波加热速度快，可以使食品中的水分在短时间内迅速蒸发汽化，造成体积膨胀，产生膨化效应，微波技术在食品工业中的应用越来越广泛。 微波法应用于抗性淀粉制备机理。首先，在微波辐射处理过程中，淀粉分子间氢键断开，冷却阶段相邻的直链淀粉间又重新形成氢键，即淀粉的老化；其次，食品物料微波辐射的内动力是水分汽化，在此过程中淀粉糊化，使物料产生多孔的网状结构，有利于酶的进一步作用；第三，微波处理时间短、效率高，工艺安全，可以大大缩短制备工艺时间。目前，微波技术主要应用于物料的后期处理，如膨化小食品中的应用，并且对食品物料的后期处理技术已经较为成熟，但应用于物料的预处理的研究却不多见[8]。 1.3.3 脱支降解法 抗性淀粉制备的脱支方法有两