VI－型慢消化淀粉的制備與鑒定

沙晨希 田耀旗 金征宇

（1.江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江蘇 無錫 214122；2.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122）

慢消化淀粉（SDS）作為一種新型的功能性碳水化合物，受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。相關(guān)的研究領(lǐng)域主要集中在普渡大學(xué)Whistler碳水化合物研究中心、美國農(nóng)業(yè)部南方地區(qū)研究中心、韓國首爾國立大學(xué)、華南理工大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、江南大學(xué)等國內(nèi)外研究機構(gòu)。目前SDS形成的主流途徑局限于淀粉結(jié)晶，此類途徑制備形成的慢消化淀粉多為A－型晶體的原淀粉和B－型晶體的回生淀粉，此類SDS熱穩(wěn)定性差（55～70℃），產(chǎn)率低（＜55%），加工性能差［1］。

直鏈淀粉與乳化劑等客體分子可以形成絡(luò)合物，該絡(luò)合物具有3種晶體類型：VⅠ－型，VIIa－型和 VIIb－型。VⅠ－型為客體進入淀粉螺旋內(nèi)部形成的松散型晶體，熱穩(wěn)定性較VII－型差（95～100℃），但適用于制備SDS；VIIa－型和 VIIb－型為客體分子夾雜于淀粉螺旋之間形成的，熱穩(wěn)定性較高（105～120℃），但由于具備較完美結(jié)晶，通常用于制備抗性淀粉［2，3］。綜上，VⅠ－型淀粉絡(luò)合物為制備新型慢消化淀粉提供了重要思路。

本試驗采用高直鏈玉米淀粉為原料，添加一定量的乳化劑（單硬脂酸甘油酯、月桂酸單甘酯、硬脂酰乳酸鈣），分別采用蒸煮糊化法、HCl／KOH沉淀法和酒精堿法制備V－型淀粉－脂質(zhì)絡(luò)合物，采用DSC對產(chǎn)品進行晶型分析，同時測定樣品的絡(luò)合率、慢消化淀粉含量、預(yù)測血糖指數(shù)（pGI），研究制備VⅠ－型慢消化淀粉的最佳制備方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

高直鏈玉米淀粉：國民淀粉工業(yè)上海有限公司；

單硬脂酸甘油酯（GMS）、月桂酸單甘酯（GML）、硬脂酰乳酸鈣（CSL）：杭州富春食品添加劑有限公司；

豬胰α淀粉酶：50U／mg，西格瑪奧德里奇貿(mào)易有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

差示掃描量熱儀（DSC）：Pyris－1型，美國 Perkin－Elmer公司；

雙束紫外可見分光光度計：TU1900型，北京普析通用儀器責(zé)任有限公司；

臺式離心機：TDL－5型，上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.2 方法

1.2.1 V－型絡(luò)合物制備

（1）蒸煮糊化法：準(zhǔn)確稱取5g高直鏈玉米淀粉和0.5g乳化劑（單硬脂酸甘油酯、月桂酸單甘酯、硬脂酰乳酸鈣），置于具塞比色管中，均勻混合后加入100mL蒸餾水，攪拌均勻后置于沸水浴中加熱30min，冷卻一下，于105℃下烘烤24h。粉碎，過100目篩，密封備用。

（2）HCl／KOH 沉淀法：以0.01mol／L KOH 為溶劑，分別準(zhǔn)確配置10mg／mL的乳化劑溶液50mL、100mg／mL的高直鏈玉米淀粉溶液50mL。將高直鏈玉米淀粉溶液置于磁力攪拌器上保持高速攪拌，緩慢加入已經(jīng)預(yù)熱到90℃的乳化劑溶液。加入完畢后冷卻至60℃，逐滴加入12mL 0.1mol／L的HCl溶液，滴加完畢后體系在60℃下保溫30min，離心（2 000r／min，15min）后去除上清液，用蒸餾水洗滌沉淀物，再次離心，反復(fù)3次，去除多余的乳化劑，真空干燥后研磨、過篩，密封備用［4］。

（3）酒精堿法：參考文獻［5］的方法，并稍作改變。準(zhǔn)確稱取5g高直鏈玉米淀粉和0.5g乳化劑（單硬脂酸甘油酯、月桂酸單甘酯、硬脂酰乳酸鈣），加入35mL 40%乙醇的溶液，調(diào)成一定濃度的淀粉乳后置于35℃恒溫振蕩水浴鍋中保溫，并向上述淀粉乳中逐滴加入KOH（3M）25mL，使最終淀粉乳體系組成比為淀粉∶KOH∶乙醇＝1∶0.6∶2.8（m∶m∶V）。上述反應(yīng)體系充分反應(yīng)15min，待冷卻至25℃，倒掉上清液，將沉淀分散到50mL 67%乙醇溶液中，用3M的檸檬酸溶液調(diào)節(jié)體系pH至中性，棄去上清液，用50mL 95%的乙醇重復(fù)洗滌2次，蒸餾水洗滌2次，于75℃中干燥，粉碎，研磨，過100目篩，密封備用。

1.2.2 V－型淀粉脂質(zhì)絡(luò)合物晶型分析 采用差示掃描量熱儀對絡(luò)合物進行晶型分析。準(zhǔn)確稱量絡(luò)合物2～3mg于鋁坩堝中，在25℃下平衡4h后，以空皿為參比，以10℃／min的速率升溫，溫度范圍為30～160℃，分別測定起始溫度（To），峰值溫度（Tp），終止溫度（Tc）及焓值（ΔH）的變化情況。

1.2.3 V－型淀粉絡(luò)合物絡(luò)合率測定 淀粉－脂質(zhì)絡(luò)合物的絡(luò)合率以絡(luò)合物對脂質(zhì)的利用率來表示。絡(luò)合物中脂質(zhì)含量的測定采用酸水解法進行測定［6］。淀粉－脂質(zhì)絡(luò)合物的絡(luò)合率根據(jù)式（1）計算：

1.2.4 慢消化性評價 采用改進的Englyst法對樣品進行體外消化性評價［1］。慢消化淀粉含量、預(yù)測血糖指數(shù)（pGI）的計算依據(jù)式（2）～（4）進行：

式中：

SDS——慢消化淀粉含量，%；

G20——淀粉被酶水解20min后產(chǎn)生的葡萄糖量，mg；

G120——淀粉被酶水解120min后產(chǎn)生的葡萄糖量，mg；

W—— 淀粉總量，mg。

式中：

pGI——預(yù)測血糖指數(shù)；

HI——水解指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 制備方法對V－型淀粉絡(luò)合物晶型的影響

DSC可以鑒定淀粉－脂質(zhì)絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)形態(tài)［7］。通過測定樣品的融化溫度（To，Tp，Tc）和焓變（ΔH），即可鑒定淀粉－脂質(zhì)絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)及種類。通常，融化溫度（To，Tp，Tc）越高，且融化溫度范圍（Tc－To）越小，則表明形成淀粉晶體同質(zhì)性程度越高［8］。由表1可知，以 GMS、GML、CSL為配體制備的樣品的Tp均大于95℃，表明3種乳化劑均可以與高直鏈玉米淀粉形成V－型淀粉－乳化劑絡(luò)合物。酒精堿法制備的3種樣品的Tp均為98℃左右，（Tc－To）范圍最大，說明該方法制備的絡(luò)合物主要為VⅠ－型絡(luò)合物。糊化法制備的3種樣品Tp為100℃左右，（Tc－To）范圍最小，說明該方法制備的絡(luò)合物主要為VⅡ－型絡(luò)合物。HCl／KOH沉淀法制備的3種樣品Tp均大于110℃，（Tc－To）范圍小于酒精堿法制備的樣品大于糊化法制備的樣品，說明此方法制備的絡(luò)合物可能為VⅠ－型絡(luò)合物和VⅡ－型絡(luò)合物的混合物。由此可知，可以選擇酒精堿法和HCl／KOH沉淀法作為制備VⅠ－型慢消化淀粉的方法。

2.2 制備方法對V型淀粉絡(luò)合物絡(luò)合率的影響

由圖1可知，采用GMS制備的樣品的絡(luò)合率均最高，CSL制備的樣品其次，GML制備的樣品絡(luò)合率最低。對比糊化法、酒精堿法和HCl／KOH沉淀法3種方法，HCl／KOH法制備的樣品絡(luò)合率最高，酒精堿法其次，糊化法最低。綜上，以GMS為配體，可以選擇酒精堿法和HCl／KOH沉淀法作為VⅠ－型慢消化淀粉制備方法。

2.3 制備方法對V－型淀粉絡(luò)合物慢消化淀粉含量的影響

由圖2可知，3種方法中，以GMS為配體制備的樣品中SDS含量均最高，CSL制備的樣品其次，GML制備的樣品SDS含量最低。對比不同方法制備的樣品發(fā)現(xiàn)，酒精堿法制備的樣品中SDS含量最高，HCl／KOH沉淀和糊化法制備的樣品中的慢消化淀粉含量均較低。由此可見，選用GMS為配體，酒精堿法為制備VⅠ－型慢消化淀粉的最佳方法。這主要是因為酒精堿法制備VⅠ－型絡(luò)合物過程中，堿性環(huán)境會使淀粉上羥基上的質(zhì)子被解離，導(dǎo)致淀粉分子上帶負電而相互排斥，隨著堿濃度的增大，淀粉分子間斥力不斷增強，最終導(dǎo)致雙螺旋區(qū)的展開變成單螺旋，結(jié)晶結(jié)構(gòu)被打破，結(jié)晶序列發(fā)生變化。同時，淀粉顆粒周圍由于乙醇的存在，抑制顆粒溶脹，維持了淀粉單螺旋的打開狀態(tài)，使乳化劑可以進入淀粉分子螺旋內(nèi)部。酸堿中和作用后，淀粉分子重新形成螺旋，與乳化劑發(fā)生絡(luò)合，形成VⅠ－型慢消化淀粉［9］。

表1 不同方式制備的淀粉－脂質(zhì)絡(luò)合物的熱力學(xué)參數(shù)?Table 1 Thermodynamic parameter of V－amylose inclusion complexes prepared by different methods

圖1 制備方法對V－型淀粉－脂質(zhì)絡(luò)合物絡(luò)合率的影響Figure 1 Complexing rate of V－amylose inclusion complexes prepared by different methods

圖2 制備方法對V－型淀粉－脂質(zhì)絡(luò)合物慢消化淀粉含量（SDS%）的影響Figure 2 SDS content of V－amylose inclusion complexes prepared by different methods

2.4 制備方法對V型淀粉絡(luò)合物預(yù)測血糖指數(shù)的影響

圖3 制備方法對V－型淀粉－脂質(zhì)絡(luò)合物預(yù)測血糖指數(shù)的影響Figure 3 Predicted glycemic index of V－amylose inclusion complexes prepared by different methods

由圖3可見，3種方法中，以GMS為配體制備的樣品pGI值均最低，CSL制備的樣品pGI值次之，GML制備的樣品pGI值最高，這與圖1和圖2中的結(jié)果相對應(yīng)。對比不同方法制備的樣品發(fā)現(xiàn)，HCl／KOH沉淀法制備的樣品pGI值最低，為35～39；糊化法制備的樣品pGI值最高，為68～73；酒精堿法制備的樣品pGI值為45～53。由此可見，除蒸煮糊化法外，酒精堿法和HCl／KOH兩種方法制備的絡(luò)合物均屬于低GI值健康食品范疇［10］。

3 結(jié)論

以GMS為配體，酒精堿法為制備VⅠ－型慢消化淀粉的最佳方法。DSC分析結(jié)果顯示，該方法制備的樣品熱分解溫度 （Tp）為99.2℃，（Tc－To）范圍最寬（54.7±0.1）℃，產(chǎn)物絡(luò)合率達到66.7%，SDS最高含量達到67.4%，預(yù)測血糖指數(shù)pGI＝45＜55，屬于低GI食品范疇［10］。

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