小麥抗性糊精制備工藝優(yōu)化、結(jié)構(gòu)表征及其體外消化

陳新陽(yáng)，趙朋輝，劉瑩瑩，王靜靜，薛迎春，侯銀臣，廖愛(ài)美，潘龍，黃繼紅，3*

（1.河南工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院河南省小麥生物加工與營(yíng)養(yǎng)功能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001；2.中原食品實(shí)驗(yàn)室，河南 漯河 462300；3.河南大學(xué) 農(nóng)學(xué)院 作物逆境適應(yīng)與改良國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 開(kāi)封 475004）

抗性糊精是以食用淀粉為原料，經(jīng)部分降解及糖基化轉(zhuǎn)移形成的一種可溶性膳食纖維[1]。膳食纖維被譽(yù)為“人類第七大營(yíng)養(yǎng)素”，根據(jù)其在水中的溶解性，可分為水溶性膳食纖維和水不溶性膳食纖維[2]，高分子質(zhì)量水溶性膳食纖維由于其黏度高、凝膠性強(qiáng)，在食品工業(yè)中的應(yīng)用受到一定限制[3]。隨著研究的深入，低黏性的抗性糊精引起了學(xué)者們的廣泛關(guān)注，其具有高溶解度、低黏性、低分子質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在制備過(guò)程中經(jīng)歷了酸熱、酶解反應(yīng)，又具備耐熱、耐酸、抗消化等特性[4]。目前國(guó)內(nèi)抗性糊精的工業(yè)化生產(chǎn)中仍存在產(chǎn)品得率相對(duì)較低、抗性糊精含量不高等問(wèn)題，同時(shí)近年來(lái)對(duì)抗性糊精的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向分子結(jié)構(gòu)變化以及雜糧淀粉制備抗性糊精等，以小麥淀粉為原料制備抗性糊精的工藝及理化特性研究較少。張宏偉[5]以小麥淀粉為原料采用酸熱法制備抗性糊精，主要探究了其對(duì)排便和大鼠脂肪組織的影響。抗性糊精的生理功能與市面上現(xiàn)有膳食纖維相比更為全面，具有減肥、調(diào)節(jié)血糖、改善腸道菌群及Ⅱ型糖尿病等功能[6-7]，廣泛應(yīng)用于乳制品[8]、面制品[9]以及飲料制品[10]等行業(yè)。

抗性糊精的制備原料主要有玉米淀粉[8]、木薯淀粉[11]、山藥淀粉[12]、燕麥淀粉[4]等，徐佩琳等[12]選用山藥淀粉為原料，通過(guò)微波預(yù)處理-酶法制備山藥抗性糊精，其具有溶解性高、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、抗消化等特性。竺鑒博等[13]以豌豆渣為原料，利用酸熱法制備豌豆抗性糊精，其抗性糊精含量為（42.15±0.16）%，為豌豆渣綜合利用提供新思路。Kapusniak 等[14]選用馬鈴薯淀粉為原料，采用微波輻射的加熱方式制備抗性糊精，并探究了間斷加熱和連續(xù)加熱對(duì)抗性糊精的結(jié)構(gòu)及理化影響，結(jié)果顯示間斷加熱比連續(xù)加熱制備的抗性糊精純度和溶解度更高。Bai 等[15]通過(guò)核磁共振光譜技術(shù)研究酸熱法制備的焦糊精糖苷鍵類型，在糊精化過(guò)程中，天然蠟質(zhì)玉米淀粉被水解，并出現(xiàn)大量新的糖苷鍵分支，焦糊精高度支化。

小麥淀粉是食品工業(yè)生產(chǎn)中的重要原料，在直鏈淀粉與支鏈淀粉比例、結(jié)構(gòu)和顆粒大小等方面與其它淀粉如玉米淀粉、馬鈴薯淀粉等存在較大區(qū)別。本研究以小麥淀粉為原料，采用酸熱法制備抗性糊精，并利用單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)對(duì)酸熱工藝進(jìn)行優(yōu)化，然后通過(guò)酶解和醇沉工藝提高其純度，最后采用掃描電鏡、X射線衍射、傅里葉變換紅外光譜和凝膠滲透色譜對(duì)其結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行表征并分析其體外消化特性，解析其結(jié)構(gòu)變化與理化性質(zhì)的關(guān)系，以期為小麥淀粉的高值化綜合開(kāi)發(fā)利用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥淀粉：新鄉(xiāng)良潤(rùn)全谷物食品有限公司；葡萄糖、鹽酸、氫氧化鈉：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；3，5-二硝基水楊酸、四水合酒石酸鉀鈉、苯酚、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、無(wú)水亞硫酸鈉：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；耐高溫α-淀粉酶（40 000 U/g）、淀粉葡糖苷酶（100 000 U/g）：上海麥克林生化科技股份有限公司；豬胰腺α-淀粉酶（5 U/mg）：上海源葉生物科技有限公司；葡萄糖含量測(cè)定試劑盒：南京建成生物工程研究所有限公司。所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

UV752N 紫外分光光度計(jì)：上海佑科儀器儀表有限公司；DZKW-S-4 電熱恒溫水浴鍋：北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；SHA-CA 水浴恒溫振蕩器：常州普天儀器制造有限公司；DHG-9015A 鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；FEI Quanta250FEG 掃描電子顯微鏡：捷克FEI 公司；Nicolet iS20 傅里葉變換紅外光譜：美國(guó)賽默飛公司；D8 Advance X 射線衍射儀：德國(guó)布魯克公司；Prominence 凝膠滲透色譜儀：日本島津公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 小麥抗性糊精的制備

參照Bai 等[16]、Zhen 等[17]、Trithavisup 等[18]的方法并進(jìn)行修改，將10 g 小麥淀粉懸浮在15 mL 鹽酸溶液中，攪拌30 min，在4 000 r/min 條件下離心10 min，沉淀40 ℃烘干24 h，將干燥的淀粉研磨、過(guò)100 目篩，在一定溫度和時(shí)間條件下酸解，制備得粗糊精。加入3 倍質(zhì)量的去離子水溶解，90 ℃保溫5 min，調(diào)節(jié)pH 值至6.0，加入1%的耐高溫α-淀粉酶水浴95 ℃振蕩2 h，再調(diào)節(jié)pH 值至4.5，加入0.5%淀粉葡糖苷酶水浴60 ℃振蕩1 h，100 ℃滅酶10 min；在4 000 r/min 條件下離心10 min，上清液加入4 倍體積的95%乙醇溶液，邊加入邊攪拌至沉淀產(chǎn)生，靜置4 h 后，沉淀105 ℃烘干至恒重，得小麥抗性糊精。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

采用1.3.1 方法對(duì)小麥淀粉進(jìn)行酸熱、酶解制備抗性糊精，通過(guò)單因素試驗(yàn)，分別考察鹽酸濃度（0.02、0.04、0.06、0.08、0.10 mol/L）、酸熱溫度（150、160、170、180、190 ℃）、酸熱時(shí)間（60、80、100、120、140 min）對(duì)抗性糊精得率的影響，并確定其最優(yōu)工藝條件。

1.3.3 小麥抗性糊精制備響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

依據(jù)抗性糊精制備單因素試驗(yàn)并結(jié)合Box-Behnken 中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)三因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)。選擇鹽酸濃度（A）、酸熱溫度（B）、酸熱時(shí)間（C）為優(yōu)化條件，以抗性糊精得率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)化抗性糊精制備工藝，響應(yīng)面因素與水平見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface analysis

1.3.4 小麥抗性糊精含量測(cè)定

采用酶-比色法測(cè)定抗性糊精含量，準(zhǔn)確稱取0.25 g抗性糊精樣品（恒重），加入50 mL 濃度為0.05 mol/L、pH6.0 的磷酸鹽緩沖液充分溶解，加入1.0 mL 耐高溫α-淀粉酶（60 U/mL），振蕩混勻，然后于95 ℃水浴加熱振蕩30 min，冷卻至室溫，調(diào)節(jié)pH 值為4.5，加入1.0 mL 淀粉葡糖苷酶（100 U/mL），于60 ℃水浴加熱振蕩30 min，100 ℃滅酶并定容至100 mL。取稀釋液2 mL，加入1.5 mL 3，5-二硝基水楊酸試劑后于沸水浴中加熱15 min，流水迅速冷卻，定容，搖勻[19]。利用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定樣品中還原糖的含量，采用紫外分光光度計(jì)在波長(zhǎng)為550 nm 處測(cè)定吸光度?？剐院浚≧，%）的計(jì)算公式如下。

R=100-X×0.9

式中：X 為樣品中還原糖含量，%；0.9 為葡萄糖換算系數(shù)。

1.3.5 小麥淀粉及抗性糊精的掃描電鏡測(cè)定

取適量小麥淀粉及抗性糊精樣品，均勻分散在導(dǎo)電雙面膠上，將雙面膠黏附在載物架上，用離子濺射儀噴金，置于掃描電鏡下進(jìn)行觀察[20]。

1.3.6 小麥淀粉及抗性糊精的傅里葉變換紅外光譜測(cè)定方法

準(zhǔn)確稱取適量小麥淀粉及抗性糊精樣品與溴化鉀以1∶100 的質(zhì)量比混合，研磨均勻后取適量樣品制成薄片，在室溫（22±1）℃條件下，空氣為背景，分辨率為4 cm-1，立刻放入光路在4 000～400 cm-1掃描，掃描32 次，進(jìn)行歸一化處理，得到傅里葉變換紅外光譜圖[21]。

1.3.7 小麥淀粉及抗性糊精的X 射線衍射測(cè)定方法

采用X 射線衍射儀對(duì)小麥淀粉及小麥抗性糊精的結(jié)晶結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定[22]，將干燥樣品放置玻璃板上，射線衍射在40 kV 和15 mA 的條件下工作，采用廣角衍射儀衍射，掃描區(qū)域?yàn)?°～60°，輻射線為Cu Kα，掃描速率5°/min，掃描步長(zhǎng)間隔為0.02°。

1.3.8 小麥抗性糊精的相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定方法

參考張婷等[23]的方法并稍作修改，稱取適量抗性糊精樣品用流動(dòng)相溶解，定容。流動(dòng)相：水相（50 mmol/L硝酸鈉、0.02%疊氮鈉），過(guò)0.45 μm 的水系濾膜，采用凝膠滲透色譜儀測(cè)定其分子質(zhì)量分布，流速為1.0 mL/min，進(jìn)樣量為10 μL。

1.3.9 小麥淀粉及小麥抗性糊精的體外模擬消化測(cè)定方法

參照Englyst 等[24]的方法中的體外消化模型并略作修改。精確取0.20 g 樣品置于裝有20 mL 醋酸鈉緩沖液（pH5.2、0.5 mol/L）的錐形瓶中，沸水浴振蕩糊化30 min，冷卻至室溫后加5 mL 混合酶液（290 U/mL 豬胰α-淀粉酶和20 U/mL 淀粉葡糖苷酶），置于37 ℃恒溫?fù)u床中，190 r/min 充分振蕩，采用葡萄糖含量測(cè)定試劑盒測(cè)定水解0、20、60、90、120、150、180 min 反應(yīng)產(chǎn)物中葡萄糖含量，計(jì)算小麥淀粉及小麥抗性糊精的水解率。

H=[（Gt-G0）/M]×0.9×100

式中：H 為水解率，%；Gt為不同時(shí)間葡萄糖含量，mg；G0為初始葡萄糖含量，mg；M 為樣品的質(zhì)量，mg；0.9 為葡萄糖換算系數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

各組試驗(yàn)均進(jìn)行3 次平行并取其平均值，采用SAS 9.2、Design-Expert 13.0.1.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用ANOVA 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析（P<0.05）；采用Origin 9.9 軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)分析

鹽酸濃度對(duì)小麥抗性糊精得率的影響見(jiàn)圖1。

圖1 鹽酸濃度對(duì)小麥抗性糊精得率的影響Fig.1 Effect of concentration of hydrochloric acid on yield of wheat resistant dextrin

由圖1 可知，隨著鹽酸濃度的升高，抗性糊精得率先升高再降低。當(dāng)鹽酸濃度大于0.06 mol/L 時(shí)，抗性糊精得率增長(zhǎng)緩慢，顏色明顯變深，不利于后期進(jìn)行脫色處理和工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用，因此選擇鹽酸濃度0.04、0.06、0.08 mol/L 進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

酸熱溫度對(duì)小麥抗性糊精得率的影響見(jiàn)圖2。

圖2 酸熱溫度對(duì)小麥抗性糊精得率的影響Fig.2 Effect of acid-heating temperature on yield of wheat resistant dextrin

由圖2 可知，隨著酸熱溫度的升高，抗性糊精得率不斷升高。當(dāng)酸熱反應(yīng)溫度大于170 ℃時(shí)，抗性糊精得率增長(zhǎng)減緩，但顏色明顯變深。因此選擇酸熱溫度為160、170、180 ℃進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

酸熱時(shí)間對(duì)小麥抗性糊精得率的影響見(jiàn)圖3。

圖3 酸熱時(shí)間對(duì)小麥抗性糊精得率的影響Fig.3 Effect of acid-heating time on yield of wheat resistant dextrin

由圖3 可知，隨著酸熱時(shí)間延長(zhǎng)，抗性糊精得率先升高再降低，當(dāng)酸熱時(shí)間大于100 min 時(shí)，得率不再增加。因此選擇酸熱時(shí)間80、100、120 min 進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面設(shè)計(jì)及分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果和Box-Behnken 中心組合設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)三因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)。選擇鹽酸濃度（A）、酸熱溫度（B）、酸熱時(shí)間（C）作為優(yōu)化條件，以抗性糊精得率為評(píng)價(jià)指標(biāo)。響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of response surface experiment

采用Design-Expert 13.0.1.0 軟件對(duì)表2 的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，構(gòu)建回歸方程：抗性糊精得率Y=40.43+4.12A+3.50B-0.561 2C-1.43AB+0.340 0AC-1.91BC-1.44A2-0.648 0B2-1.18C2。

回歸模型方差分析見(jiàn)表3。

表3 回歸模型方差分析Table 3 Variance analysis of the regression model

由表3 可知，該模型顯著性高，其決定系數(shù)R2為0.993 8，矯正決定系數(shù)R2Adj為0.985 8，預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值相關(guān)性較高。除鹽酸濃度和酸熱時(shí)間交互項(xiàng)對(duì)抗性糊精得率影響不顯著外，其余項(xiàng)影響均達(dá)到顯著或極顯著水平。

鹽酸濃度、酸熱溫度、酸熱時(shí)間之間的交互作用對(duì)抗性糊精得率影響的響應(yīng)面見(jiàn)圖4。

圖4 各因素交互作用對(duì)小麥抗性糊精得率影響的響應(yīng)面Fig.4 Response surface plots for the effect of three variables on the yield of wheat resistant dextrin

響應(yīng)面圖陡峭程度越大，表明兩因素之間的交互作用越顯著。由圖4 可知，鹽酸濃度和酸熱溫度（AB）、酸熱溫度和酸熱時(shí)間（BC）響應(yīng)面圖坡度趨勢(shì)陡峭，表明兩者的交互作用對(duì)小麥抗性糊精得率影響較大，與方差分析結(jié)果一致。通過(guò)Design-Expert 13.0.1.0 軟件對(duì)響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，抗性糊精最佳工藝條件為鹽酸濃度0.074 mol/L、酸熱溫度178.76 ℃、酸熱時(shí)間92.90 min，該工藝下抗性糊精得率理論值為44.85%。

2.2.2 驗(yàn)證試驗(yàn)

為了檢驗(yàn)響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果與真實(shí)情況的一致性，按照上述分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，為便于實(shí)際操作，將最佳工藝條件修正為鹽酸濃度0.075 mol/L、酸熱溫度180 ℃、酸熱時(shí)間95 min，在此條件下進(jìn)行3 次驗(yàn)證試驗(yàn)，小麥抗性糊精得率為（43.83±0.08）%，并檢測(cè)其抗性糊精含量為（86.99±0.23）%，試驗(yàn)值和預(yù)測(cè)值相差較小，模型可靠性強(qiáng)。

2.3 掃描電鏡測(cè)定結(jié)果與分析

通過(guò)掃描電鏡對(duì)小麥淀粉及抗性糊精的結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，小麥抗性糊精與淀粉的掃描電鏡圖見(jiàn)圖5。

圖5 小麥抗性糊精與淀粉的掃描電鏡圖（1 000×）Fig.5 Scanning electron images of wheat resistant dextrin and starch（1 000×）

由圖5 可知，小麥淀粉結(jié)構(gòu)為表面光滑、結(jié)構(gòu)完整的均勻圓球顆粒，這與徐箐等[25]描述一致，然而小麥抗性糊精樣品表面呈大量碎片化結(jié)構(gòu)，這說(shuō)明淀粉在酸熱糊精化反應(yīng)中，淀粉顆粒發(fā)生降解，并伴隨著小分子的再聚合和糖基化反應(yīng)，同時(shí)由于淀粉酶和糖化酶的酶解反應(yīng)，形成大小不一，無(wú)規(guī)則，多孔狀結(jié)構(gòu)，此變化有利于水分子滲透，使水溶性增加。在研究燕麥和高粱淀粉制備抗性糊精過(guò)程中，淀粉顆粒結(jié)構(gòu)也發(fā)現(xiàn)了類似的變化，不規(guī)則的結(jié)構(gòu)變化使其具有更強(qiáng)的抗酶解特性，顆粒形態(tài)的改變與其消化性密切相關(guān)[4]，這也印證了小麥抗性糊精具有較高的抗酶解消化特性。

2.4 傅里葉變換紅外光譜測(cè)定結(jié)果與分析

通過(guò)對(duì)小麥淀粉及抗性糊精紅外光譜分析，小麥抗性糊精與淀粉的紅外光譜圖見(jiàn)圖6。

圖6 小麥抗性糊精與淀粉的紅外光譜圖Fig.6 Infrared spectrum of wheat resistant dextrin and starch

由圖6 可知，小麥淀粉與抗性糊精的紅外光譜特征峰沒(méi)有明顯差異，沒(méi)有新的官能團(tuán)產(chǎn)生，但發(fā)生了糖苷鍵的斷裂和聚合反應(yīng)。3 500～3 200 cm-1處是分子間氫鍵—OH 伸縮振動(dòng)的吸收帶，小麥淀粉及抗性糊精在3 398 cm-1處均存在強(qiáng)吸收峰，此峰為糖類特征吸收峰；2 926 cm-1處的吸收峰為多糖次甲基C—H的伸縮振動(dòng)；1 651 cm-1的吸收峰為C=O 伸縮振動(dòng)；1 368 cm-1處的間斷吸收峰為C—H 彎曲振動(dòng)，1 200～1 000 cm-1是多糖的分子指紋區(qū)[26]，1 027 cm-1處是吡喃糖環(huán)的吸收峰；1 000～800 cm-1處的吸收峰代表淀粉和抗性糊精所特有的α-糖苷鍵和β-糖苷鍵。在高溫酸熱條件下淀粉發(fā)生糊精化反應(yīng)以及酶解反應(yīng)，導(dǎo)致連接淀粉分子主要的α-1，4 糖苷鍵被破壞，降解的淀粉分子發(fā)生誘導(dǎo)解聚，攻擊周圍分子的羥基和短鏈交聯(lián)聚合，誘導(dǎo)分子內(nèi)新的耐消化糖苷鍵的形成，使抗性糊精具有較強(qiáng)的抗消化特性[20]。

2.5 X 射線衍射測(cè)定結(jié)果與分析

通過(guò)X 射線衍射對(duì)小麥淀粉和小麥抗性糊精的晶型結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，小麥抗性糊精與淀粉的X 射線衍射圖見(jiàn)圖7。

圖7 小麥抗性糊精與淀粉的X 射線衍射圖Fig.7 X-ray diffraction patterns of wheat resistant dextrin and starch

由圖7 可知，小麥淀粉在15.07°、17.14°、17.97°、23.06°時(shí)出現(xiàn)衍射峰，且峰尖，為典型的A 型晶型結(jié)構(gòu)，與張玉榮等[27]的研究結(jié)果一致。抗性糊精在20°左右出現(xiàn)較寬衍射峰，尖峰幾乎消失，經(jīng)過(guò)高溫?zé)峤?、酶解的處理，抗性糊精晶型結(jié)構(gòu)喪失，由晶型轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷停c小麥淀粉的結(jié)構(gòu)存在明顯差異。劉德志等[20]通過(guò)酸熱、酶解的方法制備的綠豆抗性糊精的衍射結(jié)構(gòu)也發(fā)生類似變化，綠豆淀粉有序的結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞導(dǎo)致結(jié)晶峰完全消失。說(shuō)明高溫酸熱反應(yīng)過(guò)程中，淀粉分子由有序晶體向無(wú)序晶體轉(zhuǎn)化，促進(jìn)了小分子的重新聚合和分子間的糖基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，形成新的糖苷鍵且高度分支化，極少被消化酶破壞，具有抗酶解消化的特性[16]。

2.6 分子質(zhì)量測(cè)定結(jié)果與分析

采用凝膠滲透色譜對(duì)小麥抗性糊精的相對(duì)分子質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定，其數(shù)均分子質(zhì)量為2.59×103g/mol，重均分子質(zhì)量為7.39×103g/mol，分散度為2.85。Yang 等[28]測(cè)得小麥淀粉重均分子質(zhì)量為1.64×108g/mol，小麥抗性糊精的分子質(zhì)量明顯遠(yuǎn)小于小麥淀粉，小麥抗性糊精屬于低分子質(zhì)量的聚合物。Cao 等[29]在淀粉漿pH3.0，熱解溫度170 ℃，酸熱時(shí)間2 h 的條件下，所得焦糊精的數(shù)均分子質(zhì)量為3.2×103g/mol，重均分子質(zhì)量為6.5×103g/mol。Trithavisup 等[1]在研究酸熱條件對(duì)木薯抗性糊精分子結(jié)構(gòu)變化過(guò)程發(fā)現(xiàn)，延長(zhǎng)酸熱反應(yīng)時(shí)間能夠顯著增加其相對(duì)分子質(zhì)量，經(jīng)酸熱、酶解反應(yīng)制備的木薯抗性糊精重均分子質(zhì)量在3.48×103～4.69×103g/mol 之間。然而天然木薯淀粉的重均分子質(zhì)量為2.19×107g/mol[30]。抗性糊精的分子質(zhì)量降低是由于較強(qiáng)的酸熱、酶解反應(yīng)，發(fā)生水解、變性、糖基化和再聚合從而改變了淀粉的分子結(jié)構(gòu)，生成分子質(zhì)量較小的糊精[18]。

2.7 體外模擬消化分析結(jié)果

小麥淀粉及抗性糊精的體外模擬消化如圖8 所示。

圖8 小麥抗性糊精與淀粉的水解率Fig.8 Hydrolysis rate of wheat resistant dextrin and starch

由圖8 可知，體外模擬消化過(guò)程中，小麥淀粉的消化產(chǎn)物中葡萄糖含量持續(xù)提高，并在120 min 逐漸達(dá)到穩(wěn)定，水解率增至82.67%，然而抗性糊精的水解率始終未超過(guò)12%，遠(yuǎn)低于淀粉的水解率。這是因?yàn)樨i胰腺α-淀粉酶和淀粉葡糖苷酶水解淀粉分子中的α-1，4 糖苷鍵和α-1，6 糖苷鍵生成葡萄糖，導(dǎo)致消化反應(yīng)產(chǎn)物中葡萄糖含量升高，而抗性糊精具有高度支化的結(jié)構(gòu)以及糊精化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生耐酶解的糖苷鍵，導(dǎo)致抗性糊精消化反應(yīng)產(chǎn)物中葡萄糖含量較少。通過(guò)核磁共振波譜法對(duì)抗性糊精糖苷鍵類型進(jìn)行檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)其中仍含有大量的α-1，4 糖苷鍵，并檢測(cè)到新的糖苷鍵β-1，2、β-1，4 和β-1，6 等的產(chǎn)生，所以抗性糊精能夠耐酶解不僅受新糖苷鍵產(chǎn)生的影響，還與其高度分支化的結(jié)構(gòu)有關(guān)，此外隨著鹽酸濃度和時(shí)間的增加和延長(zhǎng)，能夠形成更高支化結(jié)構(gòu)的抗性糊精，其膳食纖維含量也隨之提高[1，15]。

3 結(jié)論

以小麥淀粉為原料，采用酸熱法制備抗性糊精并通過(guò)單因素、響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)確定其最佳工藝參數(shù)為鹽酸濃度0.075 mol/L、酸熱溫度180 ℃、酸熱時(shí)間95 min，此時(shí)抗性糊精得率為（43.83±0.08）%，抗性糊精含量為（86.99±0.23）%。通過(guò)掃描電鏡、X 射線衍射、紅外光譜、凝膠滲透色譜對(duì)其進(jìn)行表征并探究其體外消化特性，結(jié)果表明：小麥抗性糊精表面粗糙、疏松多孔，結(jié)晶度低，內(nèi)部結(jié)構(gòu)無(wú)序，其重均分子質(zhì)量為7.39×103g/mol，是低分子質(zhì)量的水溶性膳食纖維，具有良好的抗消化特性。這些特性雖然為小麥淀粉制備的抗性糊精提供了理論依據(jù)，但是有待進(jìn)一步研究抗性糊精的形成機(jī)理及精細(xì)分子結(jié)構(gòu)變化，同時(shí)通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步挖掘其低血糖生成指數(shù)和益生元特性，探究其改善腸道菌群紊亂、調(diào)節(jié)糖脂代謝的作用機(jī)制，開(kāi)發(fā)低血糖生成指數(shù)的綠色功能性食品。