小麦抗性淀粉的研究进展
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doi:10.16736/41-1434/ts.2022.16.016抗性淀粉的制备及其在面制品中的应用研究进展Research Progress on the Preparation of Resistant Starch and Its Application in Flour Products◎ 陈燕芳1,2,3,别平平1,2,3,梁逸超1,2,3,张子倩1,2,3,王家敏1,4,高家律1,4(1.广东海天创新技术有限公司,广东 佛山 528000;2.江苏天将生物科技有限公司,江苏 宿迁 223800;3.佛山市海天(高明)调味食品有限公司,广东 佛山 528511;4.佛山市国创生物发酵食品技术创新中心,广东 佛山 528000)CHEN Yanfang1,2,3, BIE Pingping1,2,3, LIANG Yichao1,2,3, ZHANG Ziqian1,2,3, WANG Jiamin1,4, GAO Jialü1,4(1.Gugangdong Haitian Innovation Technology Co., Ltd., Foshan 528000, China;2.Jiangsu Tianjiang Biotechnology Co., Ltd., Suqian 223800, China;3.Foshan Haitian (Gaoming) flavoring & Food Co., Ltd., Foshan 528511, China;4. Foshan Guochuang Biological Fermentation Food Technology Innovation Center, Foshan 528000, China)摘 要:抗性淀粉是一类不被正常人体小肠消化吸收的膳食纤维,摄入后不会导致血糖水平显著升高,有利于调节肠道菌群、促进肠胃蠕动和减少炎症,能够在一定程度上预防肥胖和糖尿病等疾病的发生。
小麦抗性淀粉的研究进展摘要:该文主要阐述了抗性淀粉的理化性质、制备工艺和遗传特性的研究现状,最后简介其其在食品工业中应用前景。
关键词:小麦、抗性淀粉、RS31983 年,英国生理学家 Hans Englyst 首先将一部分在人体肠胃中不被淀粉酶消化的淀粉定义为抗性淀粉(Resistant Starch,简称 RS)[1]。
近年来碳水化合物与健康关系的研究发现,抗性淀粉具有提供能量,降低食物热效应[2],调节、保护小肠, 防止糖尿病和脂肪堆积以及促进锌、钙、镁离子的吸收[3]等功能, 因此 RS 已成为近年来碳水化合物研究的热点之一。
抗性淀粉是一种无异味、持水性低、多孔性白色粉末,抗性淀粉至今尚无化学上精确分类,目前大多根据淀粉来源和人体试验结果,将抗性淀粉分为4种类型:RS1(物理包埋淀粉)、RS2(抗性淀粉颗粒)、RS3(回生淀粉)、(化学改性淀粉),其中 RS3是研究和应用最广泛一种。
RS3是指糊化后的淀粉在冷却或储存过程中部分重结晶,由于结晶区的出现,阻止淀粉酶靠近结晶区域的葡萄糖苷键,并阻止淀粉酶活性基团中的结合部位与淀粉分子结合,造成不能完全被淀粉酶作用而产生抗酶解性。
小麦是当今产量最大的粮食作物之一。
随着小麦深加工的发展,小麦淀粉工业在我国发展迅速,但由于小麦淀粉加工适应性差,其在实际领域中并未得到很好的应用。
因此选择以小麦淀粉为原料开发抗性淀粉产品,具有理论和实际上的重大意义。
一、小麦抗性淀粉的理化性质研究小麦抗性淀粉的数均分子量为3198,重均分子量为7291,抗性淀粉形成过程中,其分子结构特征没有变化[4]。
Behall 等[5]对 RS 的理化特性进行了分析,表明 RS 为白色无异味的多孔性粉末,平均聚合度在 30-200 之间,在 100-165℃之间直链淀粉晶体熔融,产生吸热反应;耐热性高,持水性低,含热量低。
X-衍射表明, RS 在空间上形成双螺旋结构,分离的 RS 的衍射图谱显示其为 B 型晶体结构[6]。
[6] Lem J ,Flannery JC ,L i T,et al.Retinal degeneration is res 2cued in transg enicrd mice by express o f c G MP phas ph od ieat 2erase beta subunit [J ].Proc Natl A cad Sci US A ,1992,89:4222~4226.[7] 刘世全,张 薇,贾东辉,等.腺病毒介导神经生长因子对遗传性视网膜变性RCS 大鼠视细胞的营救[J ].北京医科大学学报,2000,32(5):403~407.[8] Blomer U ,Nad ini L ,V erma IM ,et al.A pplication o f genetheraphy to th e CNS[J ].H um Mol G enet ,1996,5:1397~1404.[9] Senet MC ,Suhr ST,G age FH.Transplantation of g eneticallym odi fied non 2neuronal cells in the central nerv ous sys tem.In :Latchman D ,ed.G enetic man ipulation o f the nerv ous sys 2tem[M ].L od on :A cadem ic Press ,1996.181~202.[10] Inder MV ,Nikun j S.G ene therapy promises ,problems andprospects[J ].N ature ,1997,389:239~242.[11] Benn ett J ,T anabe T ,Sun D ,et al.Ph otoreceptor cells res 2cue retinal degen erati on (rd )mice by in v iv o gene therapy [J ].Nature Med ,1996,2:249~254.[12] Cayouette M ,G raver CM.Aden o 2mediated virus gene trans 2f er of ciliary neurotrophic factor can prev ent phot oreceptor deg eneration in the retinal degeneration (rd )m ouse[J ].H um G ene Th er ,1997,8:423~430.(编辑 苏克玉) 文章编号:100928488(2002)0320174203综 述抗性淀粉的研究进展Pr ogr ess in the sta dy of r esis aant star ch马洪波,贾 镭 (第四军医大学吉林军医学院营养与食品卫生学教研室,吉林吉林 132013)摘 要:抗性淀粉是天然存在的,为健康者小肠中不吸收的淀粉及其降解产物,它主要存在于整粒和回生的高淀粉类食物中,可被结肠的菌群分解为乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸。
抗性淀粉在食品中的应用及功效研究进展作者:张志龙来源:《现代食品》 2017年第7期摘要:抗性淀粉是一种能够产生多种功效的膳食纤维,应用在多种食品中,开发出具有多重功效的食品。
本文从抗性淀粉的种类出发,分析抗性淀粉在食品中的应用,提出几种抗性淀粉在食品中应用的功效。
关键词:抗性淀粉;食品应用;功效研究随着经济水平和生活水平不断提高,人们饮食习惯发生改变,目前食品市场中存在着很多缺乏膳食纤维的食品,让人们健康受到极大影响,越来越多人们出现三高症状,解决这一现象的根本方式是提高食品中膳食纤维的含量。
1 抗性淀粉的种类1.1 回生淀粉回生淀粉又称老化淀粉,指已经被分解的淀粉在冷却过程中重新生成凝沉聚合物,回生淀粉主要存在于凉米饭、薯片和冷面包中,回生淀粉具有良好的结构稳定性,常常应用在食品添加剂中。
1.2 物理性质的包埋淀粉物理性质的包埋淀粉主要存在于不完整的谷类作物中,这时谷类作物的天然淀粉颗粒还在,但是这些淀粉颗粒由于谷类作物的不完整性,受到细胞壁和蛋白质的阻碍,难以与酶接触,导致典范颗粒不容易被吸收。
但是外界一些行为和因素能够改善这一局面,如食品加工和生物咀嚼,这些物理行为可以降低物理性质的包埋淀粉的含量[1]。
1.3 抗性淀粉颗粒抗性淀粉颗粒指具有天然结构的淀粉,主要存在于马铃薯这种具有较高淀粉含量的食物中,具有一定抗消化性,但是这种抗消化性会随着食物加工而弱化,甚至消失。
1.4 脂肪复合淀粉脂肪复合物含量和结构取决于脂肪复合淀粉的来源植物,脂肪复合淀粉在加工和烹饪过程中不容易膨胀,将降低淀粉酶进入到脂肪复合淀粉中的效率,减少淀粉水解现象的发生。
1.5 化学改性淀粉化学改性淀粉指经过加工之后发生一些化学反应,改变原有结构,或是抗性淀粉中加入一些化学官能团,进而改变淀粉的抗酶部分,此类淀粉的结构比较稳定。
2 抗性淀粉在食品中的应用2.1 面条制作中的应用面条是人们生活中一种经常食用的食物,淀粉含量较高,高品量的面条不但具有较高的营养价值,还要在烹饪时间、吸水程度上优于其他面条。
小麦RS3型抗性淀粉的制备、性质及其应用的研究小麦RS3型抗性淀粉的制备、性质及其应用的研究摘要:小麦是全球最主要的粮食作物之一,其中淀粉是其主要的储能物质。
传统小麦淀粉在消化过程中会迅速被人体吸收,而RS3型抗性淀粉则具有一定的抗消化特性。
本文将讨论小麦RS3型抗性淀粉的制备方法、性质及其在食品工业中的应用。
引言:小麦淀粉是由淀粉颗粒组成的,其主要由直链淀粉和支链淀粉构成。
直链淀粉易于被消化吸收,而支链淀粉则形成了小麦淀粉的骨架结构。
然而,支链淀粉的结构和含量对淀粉的抗消化特性起到了主导作用。
近年来,人们逐渐关注小麦淀粉中RS3型抗性淀粉的研究。
制备方法:制备小麦RS3型抗性淀粉的关键是改变淀粉颗粒的结构。
常见的制备方法包括热处理、化学处理和微生物处理等。
其中,热处理是最常用的方法,可以通过热处理改变淀粉颗粒的结构,增加支链淀粉的含量。
此外,化学处理可以通过改变淀粉颗粒中的化学键来调整其抗消化性。
性质:小麦RS3型抗性淀粉具有一定的抗消化特性,通常被认为是预防肥胖、糖尿病和结肠癌等疾病的一种可行途径。
与传统淀粉相比,RS3型抗性淀粉被消化吸收的速度较慢,能够延缓血糖上升,并增加饱腹感。
此外,RS3型抗性淀粉还具有较好的水溶性和热稳定性,可在食品加工中发挥良好的功能性。
应用:小麦RS3型抗性淀粉在食品工业中具有广泛的应用前景。
它可以作为添加剂应用于面包、饼干等面制品中,改善其质地和口感。
此外,小麦RS3型抗性淀粉还可以用于乳制品、肉制品和调味品等的生产中,增加其纤维含量,并提高其营养价值。
在食品加工过程中,小麦RS3型抗性淀粉还可以用作胶体稳定剂、增稠剂和保水剂等,增加产品的稳定性和质量。
结论:小麦RS3型抗性淀粉的制备方法多种多样,包括热处理、化学处理和微生物处理等。
该淀粉具有一定的抗消化特性,能够延缓血糖上升,并增加饱腹感。
在食品工业中,小麦RS3型抗性淀粉具有广泛的应用前景,可以改善食品质地和口感,增加纤维含量,并提高产品的稳定性和质量。
超髙压—酶法制备小麦抗性淀粉及性质、应用研究超高压(High Pressure)酶法是一种目前在食品加工中被广泛研究和应用的技术,其主要通过应用高压力和酶联合作用,改善和提高食品性质和功能,实现食品的高质量和高附加值。
在小麦加工中,超高压酶法也被用于制备小麦抗性淀粉,并进行性质和应用方面的研究。
小麦抗性淀粉是指在消化道中不能被酶解吸收的淀粉,它类似于膳食纤维,对人体健康有着重要的作用。
具有改善血糖控制、调节体重、促进肠道健康等诸多益处,因此备受关注。
传统方法制备小麦抗性淀粉需要使用化学方法,存在着环境污染和营养损失等问题。
而超高压酶法作为一种绿色环保的新技术,为小麦抗性淀粉的制备提供了新的途径。
超高压酶法制备小麦抗性淀粉的具体步骤如下:首先,将小麦粉或小麦淀粉与适宜酶一起溶解在适宜的溶液中,形成淀粉-酶体系;然后,将该体系置于高压容器中,通入相应的压力;最后,通过控制时间和温度等条件,使淀粉分解酶在高压条件下与小麦淀粉发生反应,形成小麦抗性淀粉。
研究表明,经过超高压酶法制备的小麦抗性淀粉在性质方面具有一定的改变。
首先,其结构更加紧密,分子大小更为均匀,对于消化酶的作用难以渗透到淀粉颗粒的内部,从而增强了抗性淀粉的抵抗力。
其次,经过超高压处理后,小麦抗性淀粉的形态也发生了一定的变化,呈现出不同的结晶形态,从而影响了其肠道内的降解速度和消化性能。
另外,小麦抗性淀粉的糊化特性也得到了一定的改善,例如,其胶化温度和胶化能力增加等。
此外,超高压酶法制备的小麦抗性淀粉的应用研究也非常广泛。
首先,将其应用于食品加工中,可以用来制备高纤维、高抗性淀粉的面包、饼干等产品,增加食品的营养价值。
其次,还可以将其用于功能性食品的开发中,如低血糖指数食品、减肥食品等,满足不同人群的不同需求。
此外,还可以将其应用于医学领域,用于研制治疗糖尿病、肥胖症等疾病的药物。
综上所述,超高压酶法制备小麦抗性淀粉具有诸多优点,如无污染、高效率、绿色环保等,可以提高小麦的附加值和利用率。
小麦抗性淀粉的研究进展摘要:该文主要阐述了抗性淀粉的理化性质、制备工艺和遗传特性的研究现状,最后简介其其在食品工业中应用前景。
关键词:小麦、抗性淀粉、RS31983 年,英国生理学家 Hans Englyst 首先将一部分在人体肠胃中不被淀粉酶消化的淀粉定义为抗性淀粉(Resistant Starch,简称 RS)[1]。
近年来碳水化合物与健康关系的研究发现,抗性淀粉具有提供能量,降低食物热效应[2],调节、保护小肠, 防止糖尿病和脂肪堆积以及促进锌、钙、镁离子的吸收[3]等功能, 因此 RS 已成为近年来碳水化合物研究的热点之一。
抗性淀粉是一种无异味、持水性低、多孔性白色粉末,抗性淀粉至今尚无化学上精确分类,目前大多根据淀粉来源和人体试验结果,将抗性淀粉分为4种类型:RS1(物理包埋淀粉)、RS2(抗性淀粉颗粒)、RS3(回生淀粉)、(化学改性淀粉),其中 RS3是研究和应用最广泛一种。
RS3是指糊化后的淀粉在冷却或储存过程中部分重结晶,由于结晶区的出现,阻止淀粉酶靠近结晶区域的葡萄糖苷键,并阻止淀粉酶活性基团中的结合部位与淀粉分子结合,造成不能完全被淀粉酶作用而产生抗酶解性。
小麦是当今产量最大的粮食作物之一。
随着小麦深加工的发展,小麦淀粉工业在我国发展迅速,但由于小麦淀粉加工适应性差,其在实际领域中并未得到很好的应用。
因此选择以小麦淀粉为原料开发抗性淀粉产品,具有理论和实际上的重大意义。
一、小麦抗性淀粉的理化性质研究小麦抗性淀粉的数均分子量为3198,重均分子量为7291,抗性淀粉形成过程中,其分子结构特征没有变化[4]。
Behall 等[5]对 RS 的理化特性进行了分析,表明 RS 为白色无异味的多孔性粉末,平均聚合度在 30-200 之间,在 100-165℃之间直链淀粉晶体熔融,产生吸热反应;耐热性高,持水性低,含热量低。
X-衍射表明, RS 在空间上形成双螺旋结构,分离的 RS 的衍射图谱显示其为 B 型晶体结构[6]。
邵秀芝等[7]采用微波—酶法制备小麦抗性淀粉,并对其物理性质惊醒了研究。
发现其与原小麦淀粉相比,小麦抗性淀粉表面粗糙,形状变得不规则,结晶结构为B 型和 V 型结合体,持水性大于原淀粉,而乳化能力和乳化稳定性均低于原淀粉;在相同溶液浓度条件下,抗性淀粉粘度比原淀粉低得多。
王娟等等[8]利用压热法制备小麦抗性淀粉 RS3,并考察其部分理化性质及结构性质。
结果表明,该产品含抗性淀粉 13.89%,透光率较好,持水力、溶解度和膨胀度都随水浴加热温度的升高而上升。
其淀粉-碘复合物最大吸收波长为 594 nm,碘吸收曲线在 580~610 nm之间呈较宽的吸收峰。
该产品颗粒形状大部分为圆形,偏光十字明显,多呈十字型,且交叉点均位于颗粒中心;起糊温度为68.7 ℃,糊化不易发生,但较易老化。
淀粉颗粒结晶结构为 C 型,仍保留了小麦淀粉红外光谱的特征吸收峰。
二、小麦抗性淀粉加工工艺的研究在加工过程中,对抗性淀粉制备方法研究主要为热液处理法(湿热处理、退火处理、压热处理、减压处理法)、挤压处理法、微波辐射法、脱支降解法、超高压处理法等,通过控制水分、pH 值、加热温度及时间、糊化-老化的循环次数、冷冻及干燥条件等因素可以产生RS3,或通过控制上述因素可以提高 RS3的产量。
苑会功等[9]以小麦淀粉为原料,采用压热法和酸解法提取抗性淀粉,通过单因素试验对这2种方法中的影响因子进行研究,并通过正交试验确定压热法和酸解法生产小麦抗性淀粉的最佳工艺条件:即采用压热法制时淀粉乳浓度30%,120℃压热处理40 min,4℃放置24 h,小麦抗性淀粉的平均产率7.26%;采用酸解法时盐酸用量2%,淀粉乳浓度为15%,酸解时间2 h,沸水浴时间2.5 h,小麦抗性淀粉的平均产率达7.74%。
杨光等[10]对压热温度、压热时间和水分含量进行研究,在 70% 水分、150℃维持60 min 条件下,可得到较高含量抗性淀粉。
李光磊等[11]以小麦淀粉为原料,通过正交试验研究了压热法制备抗性淀粉的最佳工艺参数。
确定了压热法制备小麦抗性淀粉的最佳工艺条件:即淀粉乳浓度为30%,调pH值为6.0,121℃压热处理40min,4℃放置24h。
在压热法制备的基础上,进行酶法处理,研究了耐热α-淀粉酶、普鲁兰酶及淀粉乳浓度对RS形成的影响。
提出耐热α-淀粉酶用量为1u/g干淀粉,普鲁兰酶用量为2.4NPUN/g干淀粉,淀粉乳浓度为30%~35%,可进一步增加抗性淀粉的产率,其产率可由9%左右上升到20%左右。
唐雪娟等[12]以小麦淀粉为原料,利用压热法制备抗性淀粉,再经过反复冻融,以期提高产品的抗性淀粉含量。
对产品的颗粒形貌、碘吸收曲线、持水力、膨胀度、溶解度等理化性质进行了测定。
结果表明,反复冻融次数为 6 次时得到的小麦抗性淀粉含量最高,为18.31%,经过反复冻融处理的小麦抗性淀粉,颗粒呈不规则形,且在碘吸收曲线中稍微偏向直链淀粉吸收峰,表明其可能含有较多的直链淀粉。
与小麦原淀粉相比,经反复冻融处理的小麦抗性淀粉的持水力与膨胀度显著增加,而溶解度显著降低。
冻融次数对小麦抗性淀粉产品的持水力、膨胀度、溶解度可能有一定影响。
反复冻融次数为 6 次的小麦抗性淀粉持水力为588.38%,膨胀度为 1.72%,溶解度为 1.89%。
刘树兴等[13]以小麦淀粉为原料,通过超声波结合酶法制备抗性淀粉,研究超声波作用对抗性淀粉形成影响。
得出最佳工艺条件为:淀粉乳浓度 15%、超声波功率 225 W、超声波温度 50 ℃、作用时间 50 min;在此条件下,小麦 RS3得率为 8.379%,比未经超声波作用得率 2.91% 提高约 2.88 倍。
三、小麦抗性淀粉遗传特性的研究抗性淀粉分子标记的筛选在水稻和小麦上已经取得了初步成效。
王琳等[14]在小麦上找到了一个与高抗性淀粉含量紧密连锁的 SSR 标记 Xbarc59。
庞欢等[15]选用 3 个抗性淀粉含量较高的小麦品种和 3 个抗性淀粉含量较低的小麦品种按 Griffing 双列杂交设计配置成 15 个杂交组合, 以亲本及F1为材料进行了小麦籽粒抗性淀粉含量的遗传规律分析。
结果显示小麦抗性淀粉含量的遗传符合加性-显性模型, 显性程度为超显性。
控制抗性淀粉含量的增效等位基因表现为隐性, 且亲本中抗性淀粉含量的增减效等位基因的分布不平衡, 高抗性淀粉含量的亲本中隐性基因数量多于显性基因数量。
同时研究发现小麦抗性淀粉含量的狭义遗传力中等, 为 36.49%。
对F2:3家系抗性淀粉含量、总淀粉含量、直链淀粉含量和膨胀势进行复合区间作图的QTL定位。
利用Joinmap3.0软件构建了包含有163个标记、33个连锁群的遗传连锁图谱,分布于18条染色体上。
利用QTLmapper 2.0软件共检测到8个主效QTL和19对上位性QTL。
其中,抗性淀粉含量检测到2个加性QTL,总淀粉含量1个加性QTL,直链淀粉含量1个加性QTL以及膨胀势1个加性QTL和3个显性QTL,分布于4A、4A、1D、5D、1D、1B、3A和6A染色体上,贡献率分别为11.47%、12.53%、5.34%、8.49%、11.3%、9.99%、10.0%和3.3%。
另外,上位性QTL抗性淀粉含量检测到2对,总淀粉含量8对,直链淀粉含量5对以及膨胀势4对,总贡献率分别为8.3%、17.78%、8.13%和3.87%。
研究发现在2B染色体Xwmc453.3-Xcfd44.2区间上的QTL位点同时影响抗性淀粉含量和总淀粉含量,2D染色体Xgwm296-Xgwm455.2区间上QTL 位点同时影响抗性淀粉含量、总淀粉含量和直链淀粉含量,表明抗性淀粉含量与总淀粉含量和直链淀粉含量间的关系密切。
四、抗性淀粉的应用前景抗性淀粉作为一种非常重要膳食纤维资源,具有重要生理功能和优良食品加工性能。
国外不少研究者针对不同种类抗性淀粉,采取不同制备方法,获得高含量抗性淀粉产品,以适于工业化生产。
目前已商品化产品有美国Novelose 系列和英国Crystalean;此外,很少有其它产品报道。
国内对抗性淀粉研发处于起步阶段,因此在充分认识基础上加大对抗性淀粉制备研发投入是一个有效举措。
随着生活水平提高,我国饮食结构发生变化,逐渐精细化,且高热量、高脂、高盐食品增多,对人们健康构成潜在威胁。
为此,应改善饮食结构,提倡科学健康饮食生活。
抗性淀粉以其显著优点及特殊生理功能,引起生理学家、酶学家等众多学者极大兴趣和广泛关注,成为近年国内外食品科学界研究热点。
RS3是膳食中抗性淀粉主要组成部分,且可通过食品加工形成,其含量也可通过一系列物理方法加工处理而得以提高。
由于其未加入化学试剂处理,无化学残留隐患,故能实现工业化生产,可作为添加剂添加入很多传统食品中。
因此,RS3抗性淀粉具有较大应用价值,前景广阔。
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