高抗性淀粉奶白花蕓豆的壓熱法制備工藝研究

張雅琦，董 瑩，阮長青, ，張東杰, ，李志江

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江省雜糧加工及質(zhì)量安全工程技術(shù)研究中心，國家雜糧工程技術(shù)中心，黑龍江大慶 163319；2.黃埔海關(guān)技術(shù)中心，廣東東莞 523710）

抗性淀粉（Resistant Starch，RS）又稱抗酶解淀粉，是在健康人體的胃和小腸中不能被酶解，在大腸中完成部分或全部發(fā)酵的一部分淀粉[1]。研究表明，RS 可以影響葡萄糖的代謝，食用后可略微降低餐后葡萄糖濃度，顯著降低餐后胰島素濃度[2-3]，同時還可以改變腸道內(nèi)的微生物群，降低大腸和結(jié)腸的pH[4]、另外，高RS 飲食可顯著增加脂質(zhì)氧化，減少體內(nèi)脂肪堆積[5]，改善胰島素敏感性[6]，降低糖尿病、心血管疾病和某些癌癥的風(fēng)險[7-8]，可以作為新型的、具有保健功能的“食品添加劑”加入到食品中[9-11]。

蕓豆（Phaseolus vulgarisL.）又名菜豆，蝶形花科菜豆屬，品種主要有大白蕓豆、花蕓豆及紅蕓豆[12]等，在我國種植面積廣泛[13]。蕓豆中含有豐富的蛋白質(zhì)、脂類和淀粉，其中直鏈淀粉含量較高，是制備抗性淀粉的優(yōu)質(zhì)原料[14-17]。近年來抗性淀粉的制備方法層出不窮，相比較化學(xué)方法和其他方法，物理法工藝簡單，成本低且安全，更適合應(yīng)用于食品領(lǐng)域，常用的物理法主要有壓熱法、超聲法和微波法[18-19]。研究表明壓熱法是在較高的溫度和壓力下使淀粉顆粒結(jié)構(gòu)被破壞，直鏈淀粉分子浸出，形成淀粉凝膠，從而促進(jìn)抗性淀粉的形成[20]。與抗性淀粉制品相比較，如果能夠既提高原料中抗性淀粉的含量，又保留其中蛋白、脂類等營養(yǎng)物質(zhì)，開發(fā)出新型高抗性淀粉食品原料，是一種有益的探索[21]。

本試驗以奶白花蕓豆原豆為原料，探究壓熱法制備高抗性淀粉奶白花蕓豆的工藝，旨在提高奶白花蕓豆的營養(yǎng)作用，并為后續(xù)高抗性淀粉奶白花蕓豆、蕓豆粉的復(fù)配產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

奶白花蕓豆 吉林省白城市；3,5-二硝基水楊酸上海邁科爾科學(xué)技術(shù)有限公司；S10027 胃蛋白酶（30000 U/g）、S10005 耐高溫α-淀粉酶（20000 U/mL）、S10027 糖化酶（100000 U/mL）、S31302 豬胰腺α-淀粉酶（12 U/mg） 北京源葉生物科技有限公司；其他試劑均為分析純；試驗用水為蒸餾水。

S4800 電子掃描顯微鏡 日本日立公司；Rigaku SmartLab SE X-射線衍射儀 日本理學(xué)公司；VECTOR33 傅里葉變換紅外光譜儀 德國Bruker 公司；SQ810C 立式壓力蒸汽滅菌器 重慶雅馬拓科技有限公司；723N 可見分光光度計 上海儀電分析儀器有限公司制造；CTH1850R 型離心機(jī) 湖南湘立科學(xué)儀器有限公司；SHA-C 水浴恒溫振蕩器 常州榮華儀器制造有限公司；DGG-9140A 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海森信實(shí)驗儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗方法

1.2.1 高抗性淀粉奶白花蕓豆的制備工藝 采用不同的加熱蒸煮條件對奶白花蕓豆進(jìn)行加熱糊化處理。糊化結(jié)束后，自然冷卻至室溫，在4 ℃下老化不同的時間，最后在70 ℃下烘干24 h，得到高抗性淀粉奶白花蕓豆。

1.2.2 單因素實(shí)驗

1.2.2.1 壓熱時間對抗性淀粉含量的影響 稱取15.0±0.5 g 奶白花蕓豆，按照1.2.1 方法制備的高抗性淀粉奶白花蕓豆，在壓熱溫度120 ℃，料液比1:2.0（g:g），老化時間24 h 的條件下，探究壓熱時間10、15、20、25 和30 min 時對抗性淀粉含量的影響。

1.2.2.2 壓熱溫度對抗性淀粉含量的影響 稱取15.0±0.5 g 奶白花蕓豆，按照1.2.1 方法制備高抗性淀粉奶白花蕓豆，在壓熱時間20 min，料液比1:2.0（g:g），老化時間24 h 的條件下，探究壓熱溫度110、115、120、125 和130 ℃時對抗性淀粉含量的影響。

1.2.2.3 料液比對抗性淀粉含量的影響 稱取15.0±0.5 g 奶白花蕓豆，按照1.2.1 方法制備高抗性淀粉奶白花蕓豆，在壓熱時間20 min，壓熱溫度120 ℃，老化時間24 h 的條件下，探究料液比1:1.5、1:2.0、1:2.5、1:3.0 和1:3.5（g:g）時對抗性淀粉含量的影響。

1.2.2.4 老化時間對抗性淀粉含量的影響 稱取15.0±0.5 g 奶白花蕓豆，按照1.2.1 方法制備高抗性淀粉奶白花蕓豆，在壓熱時間20 min，壓熱溫度120 ℃，料液比1:2.0（g:g）的條件下，探究老化時間0、24、48、72 和96 h 時對抗性淀粉含量的影響。

1.2.3 響應(yīng)面試驗 在單因素實(shí)驗的基礎(chǔ)上，以壓熱溫度（A）、料液比（B）、老化時間（C）和壓熱時間（D）為自變量，奶白花蕓豆抗性淀粉含量（Y）為響應(yīng)值，設(shè)置低（-1）、中（0）、高（1）三個水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗。應(yīng)用Box-Behnken 試驗設(shè)計，通過Design-Expert 8.0.6.1 軟件確定最佳制備工藝，Box-Behnken 試驗設(shè)計因素與水平見表1。

表1 Box-Behnken 試驗設(shè)計因素與水平Table 1 Factors and levels of Box-Behnken experiments design

1.2.4 抗性淀粉含量測定 采用改進(jìn)的AOAC 2002.02 法測定制備前后奶白花蕓豆中抗性淀粉含量[22]。

1.2.5 基本營養(yǎng)成分測定 水分測定參照GB 5009.3-2016《食品中水分的測定》[23]；粗蛋白測定參照GB 5009.5-2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》[24]；淀粉測定參照GB 5009.9-2016《食品中淀粉的測定》[25]；粗脂肪測定參照GB 5009.6-2016《食品中脂肪的測定》[26]。

1.2.6 體外模擬消化測定 采用王寧[22]的方法稍作修改，測定制備前后奶白花蕓豆中淀粉的體外模擬消化率稱取樣品2.0 g，加入40 mL 蒸餾水，沸水浴糊化30 min，取出冷卻至室溫后，加入氯化鉀-鹽酸緩沖溶液（20 mL，pH1.5）和胃蛋白酶（1 mL，3000 U/mL）于37 ℃水浴中震蕩30 min。將pH 調(diào)至中性，加入乙酸鈉緩沖溶液（20 mL，pH5.2）和5 mL 混酶（4 mL豬胰腺α-淀粉酶1000 U/mL，1 mL 淀粉葡萄糖苷酶2500 U/mL），置于37℃水浴震蕩中，分別于0、20、40、60、90、120、150、180、240 min 時吸取1 mL 上清液于試管中，加乙醇滅活，用DNS 法測定其還原糖含量。

式中： Gt為不同時間水解后葡萄糖的質(zhì)量，mg；m 為樣品總淀粉質(zhì)量，mg。

1.2.7 奶白花蕓豆的淀粉提取工藝 將經(jīng)壓熱法處理或未經(jīng)處理的奶白花蕓豆粉碎，過80 目篩，按照料液比1:3 加入蒸餾水?dāng)嚢杈鶆蛱崛?0 min，所得溶液用蒸餾水洗滌過濾數(shù)次直至淀粉內(nèi)無雜質(zhì)后4000 r/min 離心5 min，除去上清液，將得到的淀粉轉(zhuǎn)移至平皿中，放入60 ℃烘箱烘干24 h[27]。

1.2.8 淀粉結(jié)構(gòu)特性分析

1.2.8.1 電子掃描顯微鏡觀察 將兩種淀粉樣品均勻涂抹在樣品臺上，進(jìn)行噴金處理，通過SEM 觀察顆粒形貌。掃描條件：加速電壓2.0 kV；放大1000、2000 倍[28]。

1.2.8.2 結(jié)晶結(jié)構(gòu)測定 取兩種淀粉樣品在25 ℃和相對濕度100%的條件下平衡24 h，進(jìn)行XRD 檢測。衍射條件；電壓40 kV；電流44 mA；掃描范圍5°～80°；掃描速率4°/min。使用MDI Jade 6 軟件計算淀粉的相對結(jié)晶度[29]。

1.2.8.3 紅外光譜分析 采用溴化鉀壓片法，在波數(shù)400～4000 cm-1，分辨率4 cm-1條件下對兩種淀粉進(jìn)行紅外光譜分析。

1.3 數(shù)據(jù)處理

從所購奶白花蕓豆樣品中抽取5 個樣本，每個樣本做3 次平行試驗，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。利用SPSS 21.0、Excel 2016 統(tǒng)計軟件和Design-Expert 8.0.6.1 軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理，采用Origin 2019 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 高抗性淀粉奶白花蕓豆的制備的單因素試驗

2.1.1 壓熱時間對抗性淀粉含量的影響 由圖1 可知，壓熱時間在10～30 min 內(nèi)，抗性淀粉含量隨壓熱時間的延長呈先上升后下降的趨勢，在壓熱時間為25 min 時，抗性淀粉含量達(dá)到最大值26.16%±0.17%。當(dāng)壓熱時間較短時奶白花蕓豆淀粉未完全糊化，直鏈淀粉不能從淀粉中充分游離[30]，導(dǎo)致抗性淀粉含量較低，而當(dāng)壓熱時間過長時則會導(dǎo)致淀粉分子降解過度，形成相對分子質(zhì)量較小、運(yùn)動速度過快且不易聚集的直鏈淀粉分子和糊精[31]，影響抗性淀粉的形成。根據(jù)試驗結(jié)果考慮，壓熱時間宜選擇為25 min。

圖1 壓熱時間對抗性淀粉含量的影響Fig.1 Effect of autoclaving time on content of resistant starch

2.1.2 壓熱溫度對抗性淀粉含量的影響 由圖2 可知，壓熱溫度在110～130 ℃內(nèi)，抗性淀粉含量隨壓熱溫度的升高呈先上升后下降的趨勢，這與韓麗瑤等[32]的研究結(jié)果一致在壓熱溫度為125 ℃時，抗性淀粉含量達(dá)到最大值25.70%±0.05%。這主要是由于壓熱溫度較低時，淀粉分子未完全糊化，從而影響抗性淀粉含量。當(dāng)壓熱溫度逐漸升高時，淀粉分子的膨脹度和溶解度隨之增加，有利于直鏈淀粉從淀粉分子中分離形成晶核，使抗性淀粉含量呈上升趨勢[33]，但當(dāng)壓熱溫度過高時，淀粉分子發(fā)生過度糊化，分子間氫鍵斷裂、范德華力減弱，導(dǎo)致抗性淀粉含量降低[34]。根據(jù)試驗結(jié)果考慮，壓熱溫度宜選擇為125 ℃。

圖2 壓熱溫度對抗性淀粉含量的影響Fig.2 Effect of autoclaving temperature on content of resistant starch

2.1.3 料液比對抗性淀粉含量的影響 由圖3 可知，隨料液比減小，抗性淀粉含量呈先上升后下降的趨勢，在料液比為1:2.0（g:g）時，抗性淀粉含量達(dá)到最大值26.71%±0.05%。當(dāng)料液比大于1:2.0（g:g）時，體系內(nèi)固形物含量過多，淀粉顆粒不能充分吸水，從而導(dǎo)致淀粉分子間氫鍵不能被完全破壞，因此不易溶出直鏈淀粉形成雙螺旋結(jié)構(gòu)和重結(jié)晶，導(dǎo)致抗性淀粉含量偏低；當(dāng)料液比小于1:2.0（g:g）時，體系內(nèi)液體含量增多，溶出的直鏈淀粉之間不能相互靠近，難以形成分子間氫鍵，阻礙了分子重排的過程，因此當(dāng)料液比越小時，抗性淀粉含量越低[35]。根據(jù)試驗結(jié)果考慮，料液比選擇1:2.0（g:g）為宜。

圖3 料液比對抗性淀粉含量的影響Fig.3 Effect of ratio of material to liquid on content of resistant starch

2.1.4 老化時間對抗性淀粉含量的影響 由圖4 可知，老化時間小于72 h 時，隨老化時間的增加抗性淀粉含量呈上升趨勢，72 h 時抗性淀粉含量最大為27.65%±0.11%。因為淀粉的老化是指糊化后的淀粉分子由無序狀態(tài)重新進(jìn)行有序排列的過程[36]，這個過程可分為短期和長期，其中由直鏈淀粉通過氫鍵連接重組形成結(jié)構(gòu)致密的雙螺旋結(jié)構(gòu)的過程稱為短期老化，糊化后較短時間內(nèi)即可完成；由支鏈淀粉外側(cè)短鏈的重結(jié)晶所引起的老化為長期老化，糊化后需要較長時間才能完成[37]。當(dāng)超過72 h 后奶白花蕓豆抗性淀粉含量極速下降，可能是由于沒有加入防腐劑，淀粉分子發(fā)生嚴(yán)重腐敗，導(dǎo)致抗性淀粉得率降低。根據(jù)試驗結(jié)果考慮，老化時間宜選擇為72 h。

圖4 老化時間對抗性淀粉含量的影響Fig.4 Effect of retrograded time on content of resistant starch

2.2 高抗性淀粉奶白花蕓豆的制備的響應(yīng)面試驗

2.2.1 Box-Behnken 響應(yīng)面試驗 按照Box-Behnken試驗設(shè)計的統(tǒng)計學(xué)要求，根據(jù)試驗因素和水平的要求，設(shè)計29 次實(shí)驗，實(shí)驗結(jié)果如表2。

表2 Box-Behnken 試驗設(shè)計及結(jié)果Table 2 Box-Behnken experimental design and corresponding results

2.2.2 建立模型方程與方差分析 對表2 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到多項回歸方程：抗性淀粉含量Y=35.87-0.59A-0.90B+0.17C-0.61D-1.48AB-1.72AC-0.21AD-1.27BC-0.60BD+0.41CD-3.23A2-2.24B2-4.34C2-2.49D2

利用Design-Expert8.0.6.1 軟件分析表2 中數(shù)據(jù)，得到方差分析及回歸方程顯著性檢驗結(jié)果見表3。

表3 回歸方程系數(shù)顯著性檢驗表Table 3 Test of significance for regression equation coefficients

由表3 可看出，整體模型差異極顯著（P＜0.0001＜0.01），失擬項差異不顯著（P=0.0882＞0.05），因此二次模型成立。由方差分析得知R2=0.9490，說明二次模型與實(shí)際情況具有較好的擬合度，能夠反映響應(yīng)值的變化，可用來對高抗性淀粉奶白花蕓豆的壓熱法制備工藝進(jìn)行分析和預(yù)測。

分析表3 的P值可知，在所取因素水平范圍內(nèi)，各因素對抗性淀粉含量的影響依次為：料液比＞壓熱時間＞壓熱溫度＞老化時間。該模型中一次項B 對響應(yīng)值的影響極顯著（P＜0.01），A、D 對響應(yīng)值的影響顯著（P＜0.05）；二次項A2、B2、C2、D2對響應(yīng)值的影響均極顯著（P＜0.01）；交互項AB、AC 對響應(yīng)值的影響極顯著（P＜0.01），BC 對響應(yīng)值的影響顯著（P＜0.05）。

2.2.3 奶白花蕓豆抗性淀粉含量響應(yīng)面分析 圖5～圖7 是通過響應(yīng)面分析料液比、壓熱溫度和老化時間對奶白花蕓豆抗性淀粉含量影響的等高線與響應(yīng)曲面圖。

圖5 壓熱溫度與料液比對抗性淀粉得率的等高線圖（a）與響應(yīng)面圖（b）Fig.5 Contour plot (a) and response surface plot (b) of the yield of antagonistic starch based on the relationship between pressure heating temperature and material liquid ratio

由圖5a 可知，等高線圖呈現(xiàn)橢圓形，表明壓熱溫度與料液比的交互作用對響應(yīng)值影響顯著。圖5b 可以看出，隨著料液比的減小，響應(yīng)曲面有明顯變化，響應(yīng)值先升高后降低，表明料液比對抗性淀粉含量影響較大，料液比在1:1.9～1:2.3（g:g）之間，抗性淀粉含量較高。

由圖6a 可知，等高線圖呈現(xiàn)橢圓形，表明壓熱溫度與老化時間交互作用顯著。圖6b 可知隨著壓熱溫度的增加，響應(yīng)曲面有明顯變化，響應(yīng)值先升高后降低，表明壓熱溫度對抗性淀粉含量影響較大，壓熱溫度在122～126 ℃之間，抗性淀粉含量較高。

圖6 壓熱溫度與老化時間對抗性淀粉得率的等高線圖（a）與響應(yīng)面圖（b）Fig.6 Contour plot (a) and response surface plot (b) of the yield of antagonistic starch on the relationship between pressure heating temperature and aging time

由圖7a 可知，等高線圖呈現(xiàn)橢圓形，表明料液比與老化時間交互作用顯著。圖7b 可以看出隨著老化時間的延長，響應(yīng)曲面有明顯變化，表明老化時間對抗性淀粉含量影響較大，老化時間在72～80 h 之間，抗性淀粉含量最高。

圖7 料液比與老化時間對抗性淀粉得率的等高線圖（a）與響應(yīng)面圖（b）Fig.7 Contour plot (a) and response surface plot (b) of the yield of antagonistic starch based on the relationship between material liquid ratio and aging time

2.2.4 最優(yōu)工藝條件的確定及驗證 通過回歸模型的預(yù)測，壓熱法制備高抗性淀粉奶白花蕓豆的最佳理論條件為壓熱溫度124.7 ℃，料液比1:1.9（g:g），老化時間73.29 h，壓熱時間24.53 min，此條件下預(yù)測抗性淀粉得率為36.00%。結(jié)合實(shí)際情況將最優(yōu)工藝條件修改為壓熱溫度124 ℃，料液比1:1.9（g:g），老化時間73 h，壓熱時間24 min，在此條件下進(jìn)行3次平行試驗，實(shí)際測得抗性淀粉平均得率為35.63%，與理論值偏差0.37%，由此可見使用響應(yīng)面法優(yōu)化高抗性淀粉奶白花蕓豆的壓熱法制備工藝條件準(zhǔn)確可靠，有實(shí)際應(yīng)用價值。

2.3 高抗性淀粉奶白花蕓豆的基本營養(yǎng)成分

由表4 可以看出，奶白花蕓豆含有豐富的淀粉、蛋白質(zhì)及脂肪，其中抗性淀粉約占總淀粉的1/2 左右。與原豆相比經(jīng)壓熱、老化處理后的高抗性淀粉奶白花蕓豆水分含量顯著性（P＜0.05）減小，粗淀粉及抗性淀粉含量顯著性（P＜0.05）增加，粗脂肪和粗蛋白含量無顯著性變化。這可能是由于在高壓蒸煮過程中蕓豆籽粒中自由水含量減少；脂肪與淀粉復(fù)合形成具有V 型結(jié)構(gòu)的淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物即RS5型抗性淀粉[38]，使得粗脂肪含量小幅降低；粗淀粉含量顯著（P＜0.05）增加可能是由于奶白花蕓豆經(jīng)壓熱處理后少量非淀粉多糖發(fā)生水解；糊化淀粉在老化過程中，部分直鏈淀粉發(fā)生了不可逆的重結(jié)晶，支鏈淀粉發(fā)生了完全可逆的重結(jié)晶，導(dǎo)致抗性淀粉含量顯著（P＜0.05）升高[39]。制備前后奶白花蕓豆中各項基本營養(yǎng)成分都未大幅度的增加或減少而抗性淀粉含量顯著（P＜0.05）增加，表明壓熱法制備高抗性淀粉奶白花蕓豆既能最大程度的保留蕓豆中原有的營養(yǎng)物質(zhì)，又增加了抗性淀粉含量。

表4 高抗性淀粉奶白花蕓豆基本營養(yǎng)成分分析結(jié)果Table 4 Analysis results of basic nutritional composition of light speckled kidney bean with high resistance starch

2.4 體外模擬消化實(shí)驗結(jié)果

由圖8 可知，隨著體外消化時間的延長，兩種奶白花蕓豆中淀粉的水解率均不斷增加，但高抗性淀粉奶白花蕓豆在120 min 后逐漸趨于平緩。在前20 min內(nèi)，淀粉分子在胰酶以及糖化酶的作用下分解為小分子還原糖，消化率迅速增加；隨著消化時間的延長，淀粉分子不斷被水解，與酶結(jié)合的位點(diǎn)減少[40]，反應(yīng)速率減慢，產(chǎn)物的生成速率減慢，但整個系統(tǒng)的產(chǎn)物量仍在增加。在相同的消化時間里，奶白花蕓豆中淀粉的消化速率大于高抗性淀粉奶白花蕓豆中淀粉的體外消化速率，表明高抗性淀粉奶白花蕓豆可以使機(jī)體血糖值升高較慢。

圖8 壓熱處理前后奶白花蕓豆中淀粉的體外消化率Fig.8 In vitro digestibility of starch in light speckled kidney bean before and after autoclaving processing

2.5 淀粉結(jié)構(gòu)特性分析

2.5.1 掃描電鏡分析 如圖9（a）～圖9（b）所示，奶白花蕓豆中淀粉顆粒呈腎形或橢球形，表面完整、光滑、飽滿。圖9（c）～圖9（d）表明，經(jīng)壓熱處理的高抗性淀粉奶白花蕓豆中淀粉顆粒呈不規(guī)則且棱角分明的無定形團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)，表面粗糙且存在孔狀凹陷，橫斷面呈片層狀結(jié)構(gòu)，淀粉顆粒完整性喪失，這可能是由于高溫高壓處理后，淀粉顆粒發(fā)生了糊化現(xiàn)象，顆粒結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，支鏈淀粉分子分解，在老化一段時間后，重組為了直鏈淀粉，表面形成了孔狀，且形狀不規(guī)則[41]。

圖9 奶白花蕓豆淀粉（a、b）及高抗性淀粉奶白花蕓豆淀粉（c、d）的掃描電子顯微鏡圖Fig.9 Particle morphology scan of starch of light speckled kidney bean (a, b) and light speckled kidney bean with high resistance starch (c, d)

2.5.2 晶體結(jié)構(gòu)分析 如圖10 所示奶白花蕓豆中淀粉的X-射線衍射圖譜的2θ在15°，17°，23°附近出現(xiàn)較強(qiáng)的衍射峰，表明奶白花蕓豆中淀粉的典型結(jié)晶結(jié)構(gòu)為A 型，這與黃智慧等[41]報道的結(jié)果一致。與奶白花蕓豆中淀粉相比，高抗性淀粉奶白花蕓豆中淀粉的X-射線衍射圖譜的2θ在13°，22°，23°時出現(xiàn)新的強(qiáng)衍射峰，表明經(jīng)過壓熱處理后出現(xiàn)了更穩(wěn)定的B 型、C 型和V 型結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這可能是由于糊化，老化過程破壞了淀粉結(jié)晶區(qū)雙螺旋結(jié)構(gòu)，通過重組趨于形成更穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)[42]。

圖10 奶白花蕓豆和高抗性淀粉奶白花蕓豆淀粉的X-射線衍射圖譜Fig.10 X-ray diffraction spectra of starch of light speckled kidney bean starch and light speckled kidney bean with high resistance starch

2.5.3 紅外光譜分析 如圖11 所示高抗性淀粉奶白花蕓豆中淀粉與奶白花蕓豆中淀粉分別在3431.23、3429.52 cm-1處出現(xiàn)特征吸收峰，對應(yīng)O-H 伸縮振動峰，2929.36、2927.22 cm-1處對應(yīng)C-H 伸縮振動峰，1648.87、1639.58 cm-1處對應(yīng)C=O 伸縮振動峰，指紋區(qū)在1021.76、974.24 cm-1處出現(xiàn)吸收峰，對應(yīng)C-O 伸縮振動峰[43]。奶白花蕓豆中淀粉與高抗性淀粉奶白花蕓豆中淀粉的紅外圖譜沒有顯著差異，主要特征吸收峰均相似，表明經(jīng)過壓熱處理的高抗性淀粉奶白花蕓豆中淀粉沒有形成新的基團(tuán)，但各化學(xué)鍵吸收峰強(qiáng)度均有所增加，說明高抗性淀粉奶白花蕓豆中淀粉分子間氫鍵作用增強(qiáng)[44]。

圖11 高抗性淀粉奶白花蕓豆和奶白花蕓豆中淀粉的紅外光譜掃描圖Fig.11 Infrared spectra scan of starch of light speckled kidney bean starch and light speckled kidney bean with high resistance starch

3 結(jié)論

采用壓熱法制備高抗性淀粉奶白花蕓豆時，料液比對抗性淀粉含量的影響極顯著，壓熱溫度與壓熱時間對抗性淀粉含量的影響顯著，影響因素主次順序為：料液比＞壓熱時間＞壓熱溫度＞老化時間；通過Box-Behnken 試驗設(shè)計，運(yùn)用響應(yīng)面分析結(jié)果結(jié)合實(shí)際值，確定了最佳工藝條件為：壓熱溫度124 ℃，料液比1:1.9（g:g），老化時間73 h，壓熱時間24 min。在此優(yōu)化條件下抗性淀粉含量為35.63%，與理論模型預(yù)測值36.00%接近。壓熱處理前后奶白花蕓豆基本營養(yǎng)成分及體外模擬消化率的變化進(jìn)行分析，表明經(jīng)壓熱、老化處理后，奶白花蕓豆中淀粉的體外模擬消化率明顯降低，但最大程度的保留了基本營養(yǎng)成分。另外，對壓熱前后奶白花蕓豆淀粉的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)與奶白花蕓豆淀粉相比，高抗性淀粉奶白花蕓豆淀粉的顆粒形貌明顯改變，由光滑、飽滿球形或橢球形變成了表面粗糙且棱角分明的無定形團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了更穩(wěn)定的B 型、C 型和V 型結(jié)晶結(jié)構(gòu)，沒有形成新的基團(tuán)，但分子間氫鍵作用有所增強(qiáng)。本研究提高了奶白花蕓豆的抗性淀粉含量，高抗性淀粉蕓豆與大米復(fù)配制作中低GI 雜豆飯、雜豆粥，或與小麥粉復(fù)配制作中低GI 餅干、面包等面制品等提供一定理論基礎(chǔ)，這對于淀粉類雜豆的深加工具有一定的參考價值。