不同酶水解對(duì)抗性糊精消化性的影響研究*

郭峰陳磊葉曉蕾黃強(qiáng)***

1（廣州雙橋股份有限公司，廣東廣州510280）

2（華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州510640）

不同酶水解對(duì)抗性糊精消化性的影響研究*

郭峰1**陳磊2葉曉蕾1黃強(qiáng)2***

1（廣州雙橋股份有限公司，廣東廣州510280）

2（華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州510640）

抗性糊精由日本科學(xué)家于20世紀(jì)80年代末發(fā)明，我國(guó)對(duì)抗性糊精的研究始于20世紀(jì)90年代中后期。抗性糊精是低分子水溶性膳食纖維中最具代表性的產(chǎn)品，因其含有抗人體消化酶（如淀粉酶、葡萄糖淀粉酶等）作用的難消化成分，故作為食品原料能發(fā)揮膳食纖維的各種生理作用。同時(shí)，抗性糊精熱量低（0.5 cal/g～1.4 cal/g）、耐熱、耐酸、耐壓、耐冷凍、低褐變、耐儲(chǔ)存，具有良好的加工特性，是一種食品加工業(yè)特別是保健品生產(chǎn)中比較理想的膳食纖維。

本文采用幾種不同消化酶對(duì)所制備的抗性糊精進(jìn)行酶解，通過對(duì)其體外消化性、相對(duì)分子量等進(jìn)行測(cè)定，考察不同酶對(duì)抗性糊精體外消化性的影響，為抗性糊精的應(yīng)用提供試驗(yàn)支持。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料及試劑

食用玉米淀粉，吉林中糧生化能源銷售有限公司；α-淀粉酶（80 000 U/g），諾維信生物技術(shù)有限公司；真菌淀粉酶（40 000 SKBU/g）、葡萄糖淀粉酶（140 000 U/g）、β-淀粉酶（1 230 DP°/g），杰能科生物工程有限公司；轉(zhuǎn)苷酶（300 000 U/g），阿瑪諾天野酶制劑商貿(mào)有限公司；豬胰酶（Cat.No. P7545，8 000 USP/mg）、淀粉葡萄糖苷酶（Cat.No. A7095，300 U/mL），美國(guó)Sigma-Aldrich公司；GOPOD葡萄糖測(cè)試盒，愛爾蘭Megazyme公司；Fibersol-2水溶性膳食纖維，日本松谷化學(xué)；其余試劑均為分析純。

1.2試驗(yàn)設(shè)備與儀器

GL-014型干法反應(yīng)釜，陜西三原恒力機(jī)械有限公司；JB-50D型電動(dòng)攪拌機(jī)，上海標(biāo)本模型廠；YC-015噴霧干燥機(jī)，上海雅程儀器設(shè)備有限公司；Scientz-18N型冷凍干燥機(jī)，寧波新芝生物科技股份有限公司；721型分光光度計(jì)，上海菁華科技公司；DZKW-D-2電熱恒溫水浴鍋，北京市永光明醫(yī)療儀器廠；高效液相色譜儀，美國(guó)Waters；MP230型pH計(jì)，美國(guó)梅特勒；ML204/02精密天平，美國(guó)梅特勒；CENTRIFUGE KR 25i高速冷凍離心機(jī)，法國(guó)Chateau-Gontier。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1抗性糊精的制備

將2 kg（干基）食用玉米淀粉加入干法反應(yīng)釜中，攪拌過程中，將占淀粉干基0.1%的鹽酸（0.1 mol/L）、占淀粉干基0.1%的檸檬酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%）噴入反應(yīng)釜，攪拌2 h至混合均勻。打開加熱器，在100 ℃條件下烘干樣品，當(dāng)水分含量降到3%～5%時(shí)封閉反應(yīng)釜，將溫度調(diào)至160 ℃，熱解4 h。反應(yīng)結(jié)束后將樣品配置成40%的溶液，調(diào)節(jié)pH至6.0，噴霧干燥得到抗性糊精樣品。

1.3.2不同酶水解對(duì)抗性含量的影響

將1.3.1中制備的抗性糊精配置成40%的溶液用不同酶進(jìn)行處理，不同淀粉酶酶解的最適條件如表1所示，酶解結(jié)束后調(diào)節(jié)pH至6.0，然后冷凍干燥得到抗性糊精樣品。酶處理包括以下4種處理方法：分別為AA/TG，AA/AMY/TG，AA/BBA/TG，AA/BAN/TG。AA/TG表示先經(jīng)α-淀粉酶水解后經(jīng)轉(zhuǎn)苷酶水解；AA/AMY/TG表示先經(jīng)α-淀粉酶水解再經(jīng)葡萄糖淀粉酶水解，最后經(jīng)轉(zhuǎn)苷酶水解；AA/BBA/TG表示先經(jīng)α-淀粉酶水解再經(jīng)β-淀粉酶水解，最后經(jīng)轉(zhuǎn)苷酶水解；AA/BAN/TG表示先經(jīng)α-淀粉酶水解再經(jīng)真菌酶水解，最后經(jīng)轉(zhuǎn)苷酶水解。轉(zhuǎn)苷酶能提高抗性含量，它能將游離的葡萄糖、麥芽糖等小分子以α-1，6鍵型式結(jié)合在葡萄糖和小分子糊精分子上形成異麥芽糖、潘糖和其他分歧低聚糖等抗性成分。

表1　不同淀粉酶酶解的最適條件

1.3.3抗性糊精體外消化性的測(cè)定

參照Englyst提出的體外模擬酶水解法，并對(duì)其改進(jìn)。準(zhǔn)確稱取1 000 mg樣品（精確到0.000 1）于50 mL離心管中，加入20 mL CH3COONa·2H2O緩沖溶液（pH 5.2，0.1 mol/L），渦旋混勻后沸水浴30 min，水浴過程中不斷振蕩（前5 min尤其重要）。糊化完全后將裝有樣品的離心管置于37 ℃恒溫振蕩水浴鍋（160 次/分），每根離心管中加5顆玻璃珠，分別加入含豬胰α-淀粉酶（8×103USP）和淀粉葡萄糖苷酶（40 unit）的混合酶液5 mL，振蕩混勻并準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，每個(gè)樣品間隔1 min。酶解20 min和120 min后，分別取0.5 mL酶解液置于20 mL 66%的乙醇中滅酶，然后渦旋混勻，計(jì)為G20、G120，按照GOPOD法測(cè)定葡萄糖含量?？瞻壮瞬患訕悠罚渌襟E同樣品。RDS、SDS、RS的含量按下式計(jì)算：

X（RDS）=（G20-G0）×0.9/M（TS）×100%，X（SDS）=（G120-G20）×0.9/M（TS）×100%，

X（RS）=［M（TS）-（M（RDS）+M（SDS））］/M（TS）×100%。

式中：X（RDS）——快消化淀粉含量，%；

X（SDS）——慢消化淀粉含量，%；

X（RS）——抗性淀粉含量，%；

G0——初始葡萄糖質(zhì)量（以0計(jì)），mg；

G20——酶解20 min時(shí)產(chǎn)生的葡萄糖質(zhì)量，mg；

G120——酶解120 min時(shí)產(chǎn)生的葡萄糖質(zhì)量，mg；

M（TS）——總淀粉質(zhì)量，mg。

1.3.4抗性糊精色譜分析

用HPLC對(duì)樣品分子量進(jìn)行測(cè)定：色譜柱Shodex KS-803（8.0 mm×300 mm），檢測(cè)器為示差檢測(cè)器。樣品配制成2 mg/mL的溶液，過孔徑0.45 μm的膜，以超純水為流動(dòng)相，進(jìn)樣量20 μL，流速為0.8 mL/min，柱溫70 ℃，檢測(cè)器溫度為50 ℃。

用HPLC對(duì)樣品成分進(jìn)行分離：色譜柱Shodex SC1011（8.0 mm×300 mm），檢測(cè)器為示差檢測(cè)器。樣品配制成2 mg/mL的溶液，過孔徑0.45 μm的膜，以超純水為流動(dòng)相，進(jìn)樣量20 μL，流速為1 mL/min，柱溫80 ℃，檢測(cè)器溫度為45 ℃。

1.3.5數(shù)據(jù)分析

各組試驗(yàn)數(shù)據(jù)均重復(fù)3次，用SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Origin 8.5進(jìn)行作圖。

2　結(jié)果與討論

2.1不同酶處理對(duì)抗性糊精消化性的影響

抗性糊精中含有α-1，4、α-1，6、α-1，2、α-1，3鍵，而α-1，6、α-1，2、α-1，3都是體內(nèi)消化酶不能消化的部分，如果能使α-1，4鍵的含量減少而使其他3種鍵的含量增加，那么抗性糊精的抗性含量就會(huì)提高。在體外消化性測(cè)定時(shí)主要用α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶水解淀粉中的α-1，4鍵，通過對(duì)葡萄糖含量的測(cè)定計(jì)算消化性（RDS、SDS、RS含量反映了消化性全貌），而轉(zhuǎn)苷酶能將小分子葡萄糖、麥芽糖以α-1，6鍵型式連接在葡萄糖、麥芽糖等上面得到異麥芽糖、潘糖和其他分歧低聚糖，通過轉(zhuǎn)苷酶的作用能增加樣品中的α-1，6鍵，提高抗性含量RS。制得的抗性糊精經(jīng)不同酶水解后的體外消化性如圖1所示。

由圖1可知，抗性糊精樣品經(jīng)α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和轉(zhuǎn)苷酶處理后，RS含量比原樣品降低，RDS含量較原樣品升高，這是因?yàn)榻?jīng)過葡萄糖淀粉酶處理后產(chǎn)生了大量的葡萄糖，而轉(zhuǎn)苷酶的效率相對(duì)較低，所以會(huì)有較多的葡萄糖殘留在抗性糊精里而使抗性含量下降。樣品經(jīng)α-淀粉酶處理后再經(jīng)β-淀粉酶、真菌酶或不經(jīng)其他酶處理再經(jīng)轉(zhuǎn)苷酶處理的樣品，其抗性含量RS會(huì)有所提高，這是因?yàn)榻?jīng)α-淀粉酶作用后有小分子葡萄糖等生成，轉(zhuǎn)苷酶可以直接利用，而真菌酶是一種中溫α-淀粉酶，可能還混有β-淀粉酶，因此能水解出葡萄糖和麥芽糖，再經(jīng)轉(zhuǎn)苷酶后也可以直接利用，從而形成抗性成分，經(jīng)α-淀粉酶和轉(zhuǎn)苷酶處理后抗性含量最高可達(dá)68%。

圖1　抗性糊精經(jīng)不同酶水解后樣品的消化性

2.2不同酶處理抗性糊精色譜分離

對(duì)酶處理過的抗性糊精的分子量進(jìn)行測(cè)定，不同酶處理抗性糊精樣品的分子量分布如圖2所示。

圖2　不同酶水解后抗性糊精的分子量分布

由圖2可知，抗性糊精經(jīng)酶水解后相對(duì)分子量會(huì)降低很多，相對(duì)分子量從5 122降低至2 188，而樣品經(jīng)不同的酶處理后，水解產(chǎn)物的相對(duì)分子量相差不大。

酶解樣品中大分子糊精和葡萄糖含量見表2。由表2可以看出，酶解后的抗性糊精樣品中含有大量的葡萄糖，而大分子抗性糊精的含量也與抗性糊精的抗性含量相符，添加過葡萄糖淀粉酶的樣品中葡萄糖含量達(dá)43%，如果能除掉抗性糊精中的葡萄糖，那么樣品中的抗性含量會(huì)大大提高。

表2　酶解樣品中大分子糊精和葡萄糖含量

3　結(jié)論

以鹽酸和檸檬酸為催化劑高溫酸解淀粉，淀粉首先降解成小分子糊精、葡萄糖和麥芽糖等小分子糖，而小分子糖又以α-1，2，α-1，3鍵等型式結(jié)合在糊精分子上形成抗性糊精。不同酶對(duì)抗性糊精消化性的影響不同：抗性糊精樣品經(jīng)α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和轉(zhuǎn)苷酶水解后抗性含量比原樣品降低；經(jīng)α-淀粉酶處理后再經(jīng)β-淀粉酶、真菌淀粉酶或不經(jīng)過其他酶處理再經(jīng)轉(zhuǎn)苷酶處理的樣品，其抗性含量比原樣品有所提高；經(jīng)α-淀粉酶和轉(zhuǎn)苷酶處理后抗性含量最高可達(dá)68%。酶解后的樣品相對(duì)分子量從5 122降低至2 188；而樣品經(jīng)不同的酶處理后，水解產(chǎn)物的相對(duì)分子量相差不大。

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Study on the digestibility of resistant dextrin with different enzyme hydrolysis*

GUO Feng1**CHEN Lei2YE Xiaolei1HUANG Qiang2***

1（Guangzhou shuangqiao company Ltd.，Guangdong Guangzhou 510280，China）
2（College of light industry and food sciences，South China university of technology，Guangdong Guangzhou 510640，China）

采用不同酶處理方法對(duì)所制備的抗性糊精進(jìn)行酶解，并考察不同酶處理對(duì)抗性糊精消化性的影響。結(jié)果表明，抗性糊精樣品經(jīng)α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和轉(zhuǎn)苷酶作用后抗性含量比原樣品降低；經(jīng)α-淀粉酶處理后再經(jīng)β-淀粉酶、真菌淀粉酶或不經(jīng)過其他酶處理再經(jīng)轉(zhuǎn)苷酶處理的樣品，其抗性含量比原樣品有所提高；經(jīng)α-淀粉酶和轉(zhuǎn)苷酶處理后抗性含量最高可達(dá)68%。抗性糊精經(jīng)過酶水解后相對(duì)分子量均會(huì)降低，樣品經(jīng)不同的酶處理后，其水解產(chǎn)物的相對(duì)分子量相差不大。

抗性糊精；酶作用；體外消化性

Different enzymes treatments were performed for resistance dextrin，and the effects of digestibility，molecular weight and content of macromolecule dextrin and glucose were investigated. The results showed that resistant levels of the resistance dextrin sample treated byα- amylase，glucanohydrolase and turn glycosides enzyme lower than the original sample. After α- amylase treatment again after the β-amylase，fungal amylase or not through other enzyme processing directly after turn glycosides enzyme processing samples，its resistance content increased compared to the original sample. Afterα- amylase and glycosides enzyme treatment resistant content could be up to 68%. After enzymatic hydrolysis，resistant dextrin molecular weight would be reduced There were not remarkable differences in the molecular weight of samples after different enzymes treatments.

resistant dextrin；enzymatic hydrolysis；in vitro digestibility

TS201.2+5

A

1673-6044（2016）01-0028-03

10.3969/j.issn.1673-6044.2016.01.009

廣東省技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目（2013389002）；廣東省教育部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項(xiàng)目（2013B090500090）。

**郭峰，女，1983年出生，2007年畢業(yè)于中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)營(yíng)養(yǎng)與食品安全專業(yè)，工程師。

***黃強(qiáng)，通訊作者，E-mail：fechoh@scut.edu.cn.

2016-03-24