脂質類型對淀粉-脂質復合物性質的影響

柳州工學院食品與化學工程系（柳州 545616）

淀粉-脂質復合物是淀粉與脂質通過疏水作用形成的復合物，具有較強的抗酶解消化能力，能夠顯著降低受試者餐后血漿中的葡萄糖與胰島素升高的程度，對結腸癌的發(fā)生具有顯著的抑制作用[1-2]，是近年來新提出的一類抗消化淀粉[3]。相較于4種傳統(tǒng)抗性淀粉（RS1、RS2、RS3與RS4），淀粉-脂質復合物（RS5）具備一些獨特的功能特性：淀粉-脂質復合物的熱穩(wěn)定性比大多數(shù)天然B-和C-晶型淀粉顆粒（即RS2型抗性淀粉），如馬鈴薯與香蕉淀粉更穩(wěn)定；與老化淀粉（RS3）與化學改性淀粉（RS4）相比，制備淀粉-脂質復合物所需的化學試劑更少、工藝更簡單[4]。另外，淀粉-脂質復合物能明顯提高淀粉基物料的功能性質，如大幅度降低淀粉的糊化和結合水的能力，延遲制品老化，提高淀粉光澤度和乳化穩(wěn)定性等[5]?；诘矸?脂質復合物的營養(yǎng)特性與優(yōu)良的加工特性，淀粉-脂質復合物的研究與應用成為了近年來的研究熱點。已有研究表明，影響淀粉-脂質復合物形成及性質的主要因素有淀粉結構、脂質碳鏈長度、飽和度及添加量、脂質的添加方式等。但目前鮮有關于不同脂質配體類型對淀粉脂質復合物性質的影響，因此，試驗以大米淀粉為原料，采用不同鏈長不同類型的脂質配體與其復合，探討不同類型的脂質對復合物性質的影響，從分子層面進一步提高脂質與淀粉的復合效率與復合穩(wěn)定性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大米淀粉，無錫金農生物科技有限公司，其中水分含量為8.5%，蛋白質含量為0.75%，脂肪含量為0.1%；月桂酸、月桂酸鈉、月桂酸甘油酯，辛酸、辛酸鈉、辛酸甘油酯，山東西亞化學工業(yè)有限公司；葵酸、葵酸鈉、葵酸甘油酯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司，均為分析純。

1.2 儀器與設備

IRAffinity-1S型傅里葉變換紅外光譜儀，日本島津；UV-1800型紫外可見分光光度計，上海美普達儀器有限公司；TDZ4-WS型離心機，湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司；FA2004B型分析天平，上海越平科學儀器有限公司；DF-101S型磁力水浴攪拌鍋，鞏義市予華儀器有限責任公司。

1.3 方法

1.3.1 淀粉-脂質復合物制備

準確稱取10.0 g（以淀粉干基計）大米淀粉，取20 mL去離子水加入其中制備淀粉溶液，將溶液加熱至90 ℃使淀粉完全溶解；取1.0 g月桂酸分散于30 mL乙醇中，加熱至90 ℃使其完全溶解；將淀粉、脂質溶液混合，于70 ℃加熱20 min，得到沉淀；以4 000 r/min離心30 min，分離得到復合物沉淀，采用乙醇-水（50∶50，V/V）洗滌7次，離心后在25 ℃下干燥24 h，研磨過篩密封保存。

淀粉與月桂酸鈉、月桂酸甘油酯，辛酸、辛酸鈉、辛酸甘油酯、葵酸、葵酸鈉、葵酸甘油酯的復合同上述步驟。

1.3.2 復合指數(shù)測定

將淀粉-脂質復合物（0.4 g）置于50 mL離心管中，并加入蒸餾水至5 g。將懸浮液渦旋，然后在沸水浴中加熱，偶爾搖動約20 min，直到淀粉完全糊化。將溶液冷卻至室溫后，將25 mL蒸餾水加入到糊化樣品中。然后將樣品渦旋2 min，并以4 000 r/min離心15 min。將500 μL上清液與15 mL蒸餾水、2 mL碘溶液混合，并將樣品充分混合。在620 nm處測定吸光度，并進行3次平行試驗。

碘溶液的制備：稱取2.0 g碘化鉀和1.3 g碘，將其溶解后定容至100 mL。

1.3.3 溶解度與膨脹度測定

溶解度和溶脹力采用Li等[6]的方法進行測定。每個樣品的溶脹力和溶解度按式（2）和（3）計算。

1.3.4 FT-IR測定

使用IRAffinity-1S型光譜儀在400～4 000 cm-1的光譜范圍內以4 cm-1的分辨率和32次掃描，獲得淀粉樣品的紅外光譜。

1.3.5 凍融穩(wěn)定性測定

稱取3.0 g淀粉樣品，加入50 mL蒸餾水制備大米淀粉懸浮液，置于沸水浴中糊化20 min，冷卻后置于-20 ℃冷凍22 h，室溫下解凍2 h，以4 000 r/min離心20 min，按式（4）計算析水率，按上述步驟凍融循環(huán)5次。

式中：m1為離心管質量，g；m2為離心管加淀粉糊的質量，g；m3為離心管去水后離心管加淀粉糊的質量，g。

1.3.6 脂質含量測定

采用石油醚對淀粉樣品進行索氏抽提，提取游離脂質并對其數(shù)量進行測定，根據常豐丹[7]的方法采用酸水解淀粉樣品，對水解后的樣品進行索氏抽提以測定總脂質含量。復合物中的脂質含量為總脂質與游離脂質的差值。

2 結果與分析

2.1 復合指數(shù)

復合指數(shù)是反映淀粉與脂質的復合程度的重要指標。由圖1可知，大米淀粉經加熱后，復合指數(shù)為3.75%，表明大米淀粉與大米淀粉中天然存在的脂質發(fā)生復合反應，產生少量復合物。添加不同類型的脂質均使大米淀粉的復合指數(shù)較空白樣品提高，表明大米淀粉與添加的脂質發(fā)生了復合反應。復合指數(shù)隨著脂質鏈長的增加而增加，這是由于疏水鏈長的增加使烴鏈與直鏈淀粉單螺旋內部的疏水作用力增強，因此復合程度變大。

直鏈淀粉單螺旋與客體的復合程度受客體的溶解度、直鏈淀粉的柔韌性以及客體在溶劑和螺旋核心之間的分配程度的影響[8]。3種類型的脂質中，脂肪酸鹽增加的程度較小。脂類在反應體系中具有適當?shù)娜芙舛龋拍軌蚶谥愂杷溸M入單螺旋中，月桂酸鈉的溶解度較月桂酸高，其復合指數(shù)卻較月桂酸低，推測是由于月桂酸鈉的溶解度在水中較高，使其很難有效分配到淀粉基質中[9]，導致復合指數(shù)較小。脂肪酸甘油酯的復合指數(shù)較高，且以C10鏈長的葵酸甘油酯較葵酸CI值增加的程度較高，原因可能是中鏈脂肪酸甘油酯更容易形成半結晶配合物所致[10]。

圖1 脂質類型對淀粉-脂質復合物復合程度的影響

2.2 溶解度與膨脹度

淀粉的溶解度與膨脹度能夠體現(xiàn)淀粉與水分子之間相互作用的程度[11]。由圖2與圖3可知，不同種類的脂質制備得到的復合物的溶解度與膨脹度有較大的差異，表明脂質類型對淀粉-脂質復合物的溶解度與膨脹度影響顯著。相較于大米淀粉，淀粉-脂質復合物的溶解度與膨脹度均呈現(xiàn)不同程度的下降，原因是淀粉-脂質復合物形成了結構致密的結晶，導致水分子難以進入復合物內部，同時脂質的存在容易在復合物表面形成疏水薄膜，進而抑制淀粉分子吸水膨脹[12]。3種脂質中，以脂肪酸甘油酯使復合物溶解度與膨脹度下降的程度最大，表明淀粉與脂肪酸甘油酯形成的復合物的結晶最為致密，這一推論與Tufvesson等[8]的試驗結果一致：淀粉更容易與單甘脂形成Ⅱ型復合物，而Ⅱ型復合物的結晶度更高，結構更為致密[13]。脂肪酸鹽與淀粉形成的復合物的溶解度與膨脹度較高，推測是由于其形成的結晶度較小，且其水溶性較高，無法形成較好的疏水性薄膜所致。

圖2 淀粉-脂質復合物的溶解度

圖3 淀粉-脂質復合物的膨脹度

2.3 FT-IR

由圖4可知，大米淀粉及復合物在2 900 cm-1左右均出現(xiàn)伸縮振動峰，該峰為葡萄糖環(huán)上的亞甲基的伸縮振動[15]。與大米淀粉相比，淀粉-脂質復合物在2 850 cm-1附近出現(xiàn)新的伸縮振動峰（圖4 A～C），該峰源于脂肪酸中的甲基與亞甲基的伸縮振動，表明3種類型的脂質均與淀粉發(fā)生了復合，3種復合物中，該峰的峰強度依次為：淀粉-月桂酸甘油酯＞淀粉-月桂酸＞淀粉-月桂酸鈉。1 700 cm-1左右的吸收峰為脂肪酸中羰基伸縮振動峰[15]，該峰在淀粉-月桂酸系列與淀粉-葵酸系列的復合物中均有出現(xiàn)，但在淀粉-辛酸鈉的紅外圖譜中并未出現(xiàn)（圖4 C），表明相較于其他類型的脂質，淀粉-辛酸鈉復合物之間的復合程度較小，這與復合指數(shù)的結果一致。

2.5 脂質含量

淀粉-脂質復合物中的脂質由螺旋內與螺旋間夾雜的脂質與游離脂質組成。測定復合物中脂質含量可以一定程度反映淀粉-脂質復合物中淀粉與脂質結合的穩(wěn)定程度。由表1可知，相同鏈長條件下，3種脂質類型制備的復合淀粉的總脂肪含量差異不大，游離脂肪酸含量大小依次為：脂肪酸鹽系列復合物＞脂肪酸系列復合物＞脂肪酸甘油酯系列復合物。即由脂肪酸鹽制備得到的復合物的游離脂質含量較高，這可能是由于脂肪酸鹽溶解性較高，更容易分配在溶劑中。而淀粉與脂肪甘油酯的結合更為緊密，復合程度更高，因此其內部所包含的脂質數(shù)量也更多。

圖4 淀粉-脂質復合物紅外光譜圖

圖5 淀粉-脂質復合物凍融穩(wěn)定性

表1 淀粉-脂質復合物中脂質含量 g/100 g淀粉（以干基計）

3 結論

采用不同鏈長的脂肪酸、脂肪酸鹽與脂肪酸甘油酯分別與大米淀粉制備淀粉-脂質復合物，探討不同類型的脂質對復合物性質的影響。研究結果表明，脂質類型對淀粉-脂質復合物的復合程度、溶解度與膨脹度、結構、凍融穩(wěn)定性等方面均產生影響。3種不同類型的脂質中，淀粉與脂肪酸甘油酯的復合具有較高的復合指數(shù)，且具有溶解度與膨脹度低、凍融穩(wěn)定性好、包封脂質數(shù)量較多等優(yōu)勢。