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(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無錫，214122)

研究了高直鏈淀粉、普通淀粉、蠟質(zhì)淀粉3種玉米淀粉在糊化后不同保藏溫度與時(shí)間處理后營養(yǎng)片斷的比例變化。結(jié)果表明:糊化后的蠟質(zhì)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(shí)間延長SDS轉(zhuǎn)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(shí)間增加而達(dá)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(chǎn)生SDS;而高含量直鏈淀粉高溫長期回生，則結(jié)晶體生長成熟產(chǎn)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(fā)現(xiàn)淀粉的消化性能難易程度直接影響食品的營養(yǎng)價(jià)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(xù)釋放能量、有助于維持血糖穩(wěn)態(tài)，預(yù)防和治療各種與飲食相關(guān)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(fā)酵利用，并產(chǎn)生短鏈脂肪酸促進(jìn)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(nèi)外學(xué)者的興趣，已成為食品科學(xué)和現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

當(dāng)前，國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道淀粉消化性能的主要通過淀粉改性處理來調(diào)控，包括物理法、生物法、化學(xué)法及復(fù)合改性法等［2］。而食品保藏處理作為食品制造的一個(gè)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(xì)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(shí)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(guī)律。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

普通玉米淀粉，無錫泰花淀粉有限公司;蠟質(zhì)玉米淀粉，長春大成玉米開發(fā)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(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 試驗(yàn)儀器和設(shè)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(jì)，上海精密儀器儀表有限公司;5804R離心機(jī)，德國Eppendorf公司;Delta320臺式pH計(jì)，瑞士Mettler Toledo公司;LGJ-10冷凍干燥機(jī)，北京四環(huán)科學(xué)儀器廠。

1.3 試驗(yàn)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(nèi)，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(yīng)30 min后，然后測定其在635 nm處的吸光度值［4］。具體計(jì)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(nèi)部審計(jì)要依賴于完善的內(nèi)部控制，沒有完善的內(nèi)部控制做支撐，內(nèi)部審計(jì)工作將成為無源之水、無本之木。內(nèi)部控制的完善，首先就是要測試村鎮(zhèn)銀行的內(nèi)部控制，村鎮(zhèn)銀行的內(nèi)部控制越健全、越有效，內(nèi)部審計(jì)在符合性測試后，需要的實(shí)質(zhì)性測試程序就越少；反之，內(nèi)部控制不健全或者失效，就要通過大量的實(shí)質(zhì)性測試程序來保障審計(jì)結(jié)論的可靠性。村鎮(zhèn)銀行由于機(jī)構(gòu)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(zhèn)銀行內(nèi)部控制機(jī)制不健全，或者雖然設(shè)計(jì)了內(nèi)部控制制度，但內(nèi)部控制實(shí)施無效。這種情況下，內(nèi)部審計(jì)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(zhuǎn)速為150 r/min)并準(zhǔn)確計(jì)時(shí)。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(chǎn)生的葡萄糖含量［3］。計(jì)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(chǎn)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(chǎn)生的葡萄糖含量(mg);TS，樣品中總淀粉含量(mg)。

2 結(jié)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(yǎng)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(yǎng)片斷的比例也有顯著差異。在保藏過程中，淀粉糊由高能態(tài)無序化逐步趨向于低能態(tài)有序化，淀粉分子鏈遷移導(dǎo)致鏈間雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成及其有序堆積并重組構(gòu)成結(jié)晶體，其過程包括直鏈淀粉分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成和堆積、支鏈淀粉外側(cè)鏈間雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成和雙螺旋結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)變成SDS和RS，而在－20℃保藏時(shí)其3種營養(yǎng)片斷的比例基本沒有變化;蠟質(zhì)玉米淀粉糊在4℃保藏2d后SDS與RS含量分別達(dá)到36.5%與24.7%，此時(shí)SDS含量最高，高直鏈玉米淀粉糊在20℃貯藏8 d產(chǎn)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(jīng)保藏后的營養(yǎng)片斷比例

淀粉糊重結(jié)晶是一個(gè)非平衡的熱可逆動(dòng)力學(xué)過程，包括3個(gè)步驟:晶核形成、晶體生長和晶體成熟，該過程是一個(gè)non-Arrhenius過程，晶核形成和晶體生長與溫度有較大關(guān)系。根據(jù)高聚物結(jié)晶理論［5］可知，晶核形成在晶體熔融溫度Tm時(shí)為0，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg時(shí)為最大值，而晶核生長在Tg為0，在Tm時(shí)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(shí)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(jié)晶淀粉中RS形成過程，并認(rèn)為RS由直鏈淀粉分子之間快速形成雙螺旋結(jié)構(gòu)并進(jìn)行有序堆積構(gòu)成的B型晶體結(jié)構(gòu)，這充分說明20℃保藏處理有利于高含量RS產(chǎn)生。在4℃條件下保藏處理只可形成更多SDS，因?yàn)?℃儲藏可促進(jìn)晶核形成而不是晶體生長與晶體成熟。

圖2 糊化蠟質(zhì)玉米淀粉經(jīng)保藏后的營養(yǎng)片斷比例

圖3 糊化高直鏈玉米淀粉經(jīng)保藏后的營養(yǎng)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(tài)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(cè)支鏈聚合度要大于10才能能形成穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)并進(jìn)行結(jié)晶堆積［8］。因此，蠟質(zhì)玉米淀粉相比高直鏈淀粉重結(jié)晶速率要慢，這也能證實(shí)前者含有SDS較多，后者則為RS較多的原因。

2.3 不同保藏時(shí)間對淀粉消化性能的影響

保藏過程中淀粉分子鏈會發(fā)生遷移運(yùn)動(dòng)并形成有序結(jié)構(gòu)，除了溫度依賴性外，該過程還具有時(shí)間依賴性。圖1～圖3中顯示隨著保藏時(shí)間的延長，RDS含量逐漸降低而SDS與RS含量則增加，當(dāng)在20℃的保藏時(shí)間達(dá)到8d時(shí)，3種不同品種玉米淀粉糊中RS含量均可達(dá)到最大值，分別為38.1%(普通)、28.2%(蠟質(zhì))、53.1%(高直鏈)，這說明保藏過程中淀粉糊的結(jié)構(gòu)發(fā)生重組使無定型RDS轉(zhuǎn)變成堆積緊密結(jié)晶體RS。大量研究表明［5，7］，淀粉糊保藏重結(jié)晶可以分為2個(gè)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(jié)晶所引起的，該過程可以在糊化后較短的時(shí)間(幾小時(shí)或十幾個(gè)小時(shí))內(nèi)完成;長期回生(以天計(jì))則主要是由支鏈淀粉外側(cè)鏈的重結(jié)晶所引起的，該過程是一個(gè)緩慢長期的過程。依據(jù)前期的研究結(jié)果可知，SDS主要由一小部分雙螺旋部分堆積有序結(jié)晶區(qū)和大部分無定型區(qū)構(gòu)成，因而在保藏的早期階段，淀粉分子快速形成雙螺旋結(jié)構(gòu)并進(jìn)行有序堆積，從而形成網(wǎng)絡(luò)狀交聯(lián)，這可能是形成SDS后，隨著保藏時(shí)間的增加，雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生致密聚集堆積，從而提高了其結(jié)晶度，產(chǎn)生更多RS。直鏈淀粉間有序的交聯(lián)主要是直鏈淀粉分子間通過氫鍵纏繞形成螺旋結(jié)構(gòu)，這種雙螺旋結(jié)構(gòu)在直鏈淀粉凝膠中起著連接點(diǎn)的作用。在直鏈淀粉雙螺旋富集區(qū)中，雙螺旋可以通過氫鍵堆積形成結(jié)晶。支鏈淀粉重結(jié)晶主要通過支鏈淀粉的外側(cè)短鏈(DP12～16)以雙螺旋為基質(zhì)，通過氫鍵堆積而成;支鏈淀粉的重結(jié)晶對水的依賴性較強(qiáng)，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(jié)合水參與支鏈分子的重結(jié)晶，支鏈淀粉重結(jié)晶溫度一般應(yīng)在和Tm之間［8］。因此，從圖1～圖3可知，直鏈淀粉的鏈結(jié)合形成凝膠結(jié)構(gòu)比支鏈淀粉重結(jié)晶對酶消化性能影響顯著，說明長時(shí)間保藏過程高直鏈淀粉易形成RS，普通玉米淀粉次之，蠟質(zhì)玉米淀粉則容易形成SDS。

3 結(jié)論

通過對3種糊化后玉米淀粉(高直鏈淀粉、普通淀粉、蠟質(zhì)淀粉)在不同溫度與時(shí)間的保藏處理，得出蠟質(zhì)玉米淀粉在4℃保藏2 d形成較多SDS(36.5%)，而且隨著保藏時(shí)間延長SDS轉(zhuǎn)變成RS;高直鏈玉米在20℃保藏則形成RS，其含量隨著時(shí)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(chǎn)生SDS;而高含量直鏈淀粉高溫長期回生，則結(jié)晶體生長成熟產(chǎn)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(yǎng)品質(zhì)，有必要采用相應(yīng)的最優(yōu)保藏溫度與時(shí)間，從而滿足消費(fèi)者對健康食品的需求，推動(dòng)我國食品加工業(yè)的發(fā)展。

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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(xué)基金項(xiàng)目(20976073、31000764);江蘇省自然基金創(chuàng)新學(xué)者攀登項(xiàng)目(BK2008003);江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室目標(biāo)導(dǎo)向資助項(xiàng)目(SKLF-MB-200804);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助(JUSRP10930)

2010－04－06，改回日期:2010－06－13