酶法处理对慢消化淀粉制备及特性的研究进展*

刘俊梅，杨盼盼，王　庆，王　丹，丁　伟，朴春红，王玉华，于寒松, 李琢伟，胡耀辉

(1 吉林农业大学食品科学与工程学院，吉林　长春　130118；2 吉林医药学院，吉林　吉林　132013; 3 长春职业技术学院，吉林　长春,130033)



酶法处理对慢消化淀粉制备及特性的研究进展*

刘俊梅1，杨盼盼1，王庆1，王丹2，丁伟1，朴春红1，王玉华1，于寒松1, 李琢伟3，胡耀辉1

(1 吉林农业大学食品科学与工程学院，吉林长春130118；2 吉林医药学院，吉林吉林132013; 3 长春职业技术学院，吉林长春,130033)

缓慢消化淀粉作为新型的改性淀粉具有一定保健功能和应用前景，对一些顽固性疾病有着预防和治疗的重要作用，也将是一类特殊人群的首选膳食。酶法处理作为一种重要的技术应用于缓慢消化淀粉的制备，简单有效、可行性强。为加深酶法制备的了解，综述了各种酶法制备缓慢消化淀粉条件的研究，脱支、转苷处理对淀粉的理化性质和功能特性的影响，以及在应用前景方面的展望。

缓慢消化淀粉；酶法处理；理化特性

淀粉是由绿色植物经光合作用合成的葡萄糖高聚体，主要贮藏在果实、种子、块根中，是人类膳食中必不可少的碳水化合物主要来源。淀粉作为基础原料主要作用于食品、医药、纺织、化工等工业生产中。

Englyst等在模拟淀粉体外消化的条件下，根据生物的自身可利用性，将其分为3类：快速消化淀粉(Ready digestible starch，RDS)、缓慢消化淀粉(Slowly digestible starch，SDS)和抗性淀粉resistant starch，RS)。缓慢消化淀粉(SDS)指那些在小肠中能被完全消化吸收但是速度较慢的淀粉(20～120 min)，如在大部分生的谷物(蜡质玉米、生米、生面)、豌豆等一些未经糊化的淀粉中SDS含量较高[1]。SDS 作为一种新型的功能性食品，具有缓慢消化吸收[2]、持续释放能量、维持餐后血糖稳态[3]、改善餐后血糖负荷[4]，控制糖尿病患者病情降低风险[5]、控制体重降低肥胖发生率[6]、维持长时间的饱腹感保持运动员耐力[7]。

SDS的形成受很多因素的影响，时下，国外在SDS制备与加工方法的研究方面有很多专利和文献发表，国内市场还没有商品级的 SDS出现，因此深入探寻SDS的制备方法是十分必要的。SDS的制备方法在研究的过程中占据首要地位，根据淀粉改性过程的不同原理与加工过程的差异，慢消化淀粉的制备主要有以下四种方法：物理法、化学法、酶法、复合改性。

1　酶法改性对制备SDS条件的影响

酶法改性是淀粉改性最常用的方法之一，经过淀粉酶催化水解或转苷作用改变淀粉内部的分子结构缩短支链淀粉外链和直链淀粉的长度。淀粉经过酶法改性后，减缓淀粉老化的影响，一些特性得到改善如流变特性，消化特性，很大程度的降低了淀粉的消化速率[8]。

酶脱支处理一般采用α-淀粉酶、β-淀粉酶普、鲁兰酶或异淀粉酶来水解淀粉分子中α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键,从而破坏淀粉的结构并产生更多的短链。其中β-淀粉酶作为外切酶，将淀粉的非还原端α-1,4糖苷键依次切开，得到麦芽糖单位，缩短淀粉连的长度，但不能越过分支点继续水解。葡萄糖苷转移酶可以催化水解低聚麦芽糖，促进转移反应，形成新的α-1,6葡萄糖苷键，同时生成具有多分支结构的糖苷键。表1为几种酶处理淀粉获得SDS的最优条件及结果。

表1　酶法处理制备SDS条件优化Table 1　Optimization of enzymatic process for preparing SDS

2　酶法处理对SDS结构性质的影响

2.1酶法处理对淀粉糊化性质的影响

淀粉经过脱支重结晶后的开始温度 To、峰值温度Tp、结束温度Tc 以及焓值ΔH 发生了明显的变化，表明淀粉的结晶度、结构和分子组成都有改变[24]。其中其中 To、Tp、Tc 显著提高，张二娟等[13]在用普鲁兰酶脱支重结晶的过程中发现淀粉内部的支、直链淀粉分子发生交互作用，有序定向重排列，使其内部形成紧密稳固结构，并有晶体生成。同样毕礼政在超声波辅助酶法制备SDS样品过程中也得出淀粉结构破坏，样品有序重排后，晶体结构变得更加致密[14]。起始与终止温度差Tc-To提高显著，Tc-To的变化反映淀粉颗粒内部结构的差异程度，Tc-To越大表明差异程度越大[25]，高群玉在双酶协同制备玉米慢消化淀粉中验证了这一结论[23]。Cooke 等认为ΔH 主要反映的是双螺旋结构的熔解而不是结晶体的熔解[26]。淀粉脱支重结晶后，淀粉链重新排列，将以前松散的结构变得更加紧密有序。一小部分双螺旋部分堆积有序结晶区，淀粉内部总双螺旋数量比未处理前少。缪铭[11]的研究中也指出在酶解得到的SDS中样品结晶体被破坏， 内部结构为大部分无定型区和一小部分支链淀粉短链构成的有序双螺旋结构，因此所有样品的焓值比原淀粉小。

2.2酶法处理对淀粉粘度的影响

酶法制备得到的SDS淀粉峰值粘度降低，低谷粘度略降低，而峰值时间增长。随着水解时间的增加淀粉乳粘度逐渐降低，当酶量增大，加快水解淀粉的速度，粘度值下降也更为迅速，测得的最终粘度值较低[22]。高群玉双酶处理制备中表明，经过了脱支酶的处理后，淀粉链长度变短，导致淀粉的粘度值降低，但是淀粉并没有被完全降解，因而粘度不会消失。在制备SDS过程中有序重排淀粉分子链以及对热不敏感的变化，所以峰值时间有所延长[23]。

2.3酶法处理对淀粉结晶结构的影响

淀粉晶体结构的类型主要为A型、B型和C型。这是在1937年，Katz等通过淀粉颗粒的X射线衍射图，分辨晶体结构类型呈现三种特征性，A 型结构淀粉主要由短链构成，B型结构淀粉则由长链构成，C型可能为A型和B型的混合物[27]。淀粉预糊化时颗粒破裂，破坏直链分子双螺旋结构，直链延伸，淀粉结晶结构破坏[28]；再经过脱支处理、冷却和贮存过程后，淀粉链相互靠近，通过氢键相连，相互扭曲形成双螺旋结构，折叠最后形成新的结晶，但是通过控制重结晶的条件，这些新形成的晶体不完美，有无定型结构混杂其中，使这些晶体不连续[29]。此外，酶脱支重结晶的过程也包括一些有一定规则但还不能形成晶体的分子链聚合体，这些分子链聚合体具有稳定的结构，具有一定的抗酶解性，这些有序的分子链聚合体也是影响SDS 含量的一个关键因素[13]。

2.4酶法处理对淀粉形貌的影响

淀粉分子酶脱支处理后，直、支链淀粉分子重新排列，通过氢键结合重结晶，互相靠拢，组成新的混合结晶束，使淀粉结构紧密，较原淀粉更为坚硬。改变淀粉预糊化脱支重结晶的条件，使淀粉糊凝沉程度不同，可获得不同于原淀粉的颗粒结构，淀粉具有了缓慢消化的功能[13]。缪名在用普鲁兰酶处理淀粉时发现经过酶脱支等反应后淀粉的颗粒结构消失了，表面变得光滑高密度、不规则的大片状淀粉碎片可以被观察到[11]。同样在高群玉的双酶协同处理之后也出现不规则的碎片状，碎片大小约为20～50 μm[23]。随着结晶时间的变化，淀粉碎片外形不规则，出现棱角且表面微孔增加。Shin等的研究表明，通过增加脱支酶浓度和降低储藏温度可将 RDS、SDS与 RS重组成单晶体[30]。

2.5其他

淀粉分子量经过酶脱支处理后下降，随着脱支时间的延长，分子变小，D 值变大分子之间差别增大[13]。碘分子与淀粉的吸附能力与淀粉分支密度有关，酶将淀粉彻底水解，产物的最大吸收波长蓝移的越大，产物与碘络合物的吸光度值则越小[31]。熊珊珊,高群玉在研究葡萄糖苷转移酶的处理时间长短对淀粉-碘吸附能力的影响时，也指出吸收峰的偏移程度与 SDS 含量的变化一致[22-23]。SDS淀粉糊的冻融稳定性降低，由于支链分子减少，淀粉直链分子间的空间位阻减小，使其易于通过氢键进行有序化排列而丧失水分子。 SDS淀粉糊回生、凝沉后的沉稳性较差，原因在于溶液中的空间位阻减小，易于取向，却不至于扩散凌乱，分子趋于有序化的定向排列[32]。

3　展　望

近些年来，随着变性淀粉的深入研究，SDS独特的功能特性被更多人所注意，怎样高效的制备出SDS成为了国内外的研究热点。酶法制备在国内外的文献专利中均有报道，在理化性质方面都有一定的分析，但研究的程度还不够深入，例如同种方法制备不同的原料，得到的SDS功能特性是否一样，有何差别。制备方法也都不够成熟，暂时没有形成真正的商业化生产，这样后续的SDS的实际应用没有办法更好的实现，真正的SDS系列保健品的开发研究需要更多的人去努力。

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Research Progress on Enzymatic Treatment for the Slow Digestion Starch Preparation and Characterization*

LIUJun-mei1,YANGPan-pan1,WANGQing1,WANGDan2,DINGWei1,PIAOChun-hong1,WANGYu-hua1,YUHan-song1，LIZhuo-wei3,HUYao-hui1

(1 College of Food Science and Engineering, Jilin Agricultural University, Jilin Changchun 130118; 2 Jilin Medical College，Jilin Jilin 132013; 2 Changchun Vocational Institute of Technology, Jilin Changchun 130033, China)

Slowly digestible starch as a new type of modified starch has a health care function and application prospects for the prevention and treatment has an important role in some of the intractable disease, it will also be a special class of preferred dietary groups. Enzymatic treatment as an important technique used in the preparation of starch digestion slow, simple and effective, feasible. To deepen understanding of enzymatic preparation, various enzymatic preparation for slowly digestible starch conditions, de branching, turn glycosides treatment on the physicochemical properties and functional properties of starch, and the outlook in terms of prospects were reviewed.

slowly digestible starch; enzymatic treatment; physical and chemical properties

农业科技成果转化资金项目(项目编号：2013 GB2B100109)。

刘俊梅(1973-)，博士，副教授，研究方向食品生物化学与功能食品。

O62

A

1001-9677(2016)08-0015-03