新型膳食纤维

薛　山

摘要：抗性淀粉是一种功能性食品添加剂，类似于膳食纤维。抗性淀粉具有一般食品所无法比拟的功效。目前来讲，抗性淀粉已在食品工业中有着广泛的应用。作为新兴的研究领域，抗性淀粉已受到人们的重视，具有良好的发展前景。文章对它的分类、生理功能、应用及其发展进行了概述。

关键词：抗性淀粉；生理功效；食品工业；发展前景

中图分类号：TS23

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)03-0085-04

挠性淀粉(resistant starch)又称抗酶解淀粉及难消化淀粉，其在小肠中不能被酶解，但在人的肠胃道结肠中可以与挥发性脂肪酸起发酵反应的一类淀粉结构。抗性淀粉存在于某些天然食品中，如水果及豆科植物等整粒和回生的高淀粉类食物中，特别是高直链淀粉的玉米淀粉(high amylosecom starch)，抗性淀粉含量高达60％。在食物加工过程如加热处理含淀粉食品(谷类早点及面类食品)等都会产生RS，改变其加工方法，如将原淀粉加热使其糊化并迅速冷却，将淀粉制品在冰箱内贮存，添加脂肪使淀粉变性等都可增加抗性淀粉含量。其他因素如食物的颗粒大小、淀粉与植物细胞质和蛋白质的相互距离，以及淀粉粒的大小都会对RS的含量产生影响。

RS的发现和研究进展，是最近十几年碳水化合物与健康关系研究中最重要的一项成果。抗性淀粉由于其结晶性质不同于普通淀粉而具备特殊性质，是一种极具生理功能潜力、具有良好食品加工特征，且可用于制造高品质食品的成分，添加于不能使用传统膳食纤维食品之中。抗性淀粉是近年来国际上新兴的食品研究领域，具有广泛应用前景。

一、抗性淀粉的分类

根据最新营养学分类，淀粉可分为快速消化淀粉(RDS)、缓慢消化淀粉(SDS)和具有抗消化性的抗性淀粉(Rs)。目前，多数学者根据淀粉来源和抗酶解性的不同，将抗性淀粉分为四类：RS1、RS2、RS3、RS4。

RS1指的是由于机械加工而使淀粉颗粒发生物理屏蔽作用，被锁在植物细胞壁上使其不能为淀粉酶所作用的部分。常见于轻度碾磨的谷类、豆类等食品中。也称为物理包埋淀粉。

RS2是指抗性淀粉颗粒。是有一定粒度的淀粉，通常为生的薯类和香蕉，物理和化学分析方法认为，RS2具有特殊的构象或结晶结构fB型或c型x衍射图谱，对酶具有高度抗性。RS1和RS2经过适当加工后仍可被淀粉酶消化吸收。

RS3为老化淀粉，广泛存在于食品中。它是凝沉的淀粉聚合物。它主要用糊化淀粉经冷却后形成。这类抗性淀粉分为RS3a和RS3b两部分，其中RSa为凝沉的支链淀粉。RS3b为凝沉的直链淀粉。RS3b的抗酶解性最强，而RS3a可经过再加热而被淀粉酶降解。利用示差扫描热分析仪(DSC)对RS3型结构进行分析，约在140～150％左右出现吸收峰。抗性淀粉含量与食品中链淀粉含量、链长、其他基质成分(如水份、糖、油等)含量及相应的食品加工(如加热、冷却、干燥)、贮藏条件密切相关。RS3是最重要也是最主要的抗性淀粉，国外对此类淀粉研究较多。

RS4为化学改性淀粉。如基因改造或化学方法引起的分子结构变化，以及一些化学官能团的引入而产生的抗酶解性，如乙酰基、羟丙基淀粉，热变性淀粉以及磷酸化淀粉等。

二、抗性淀粉的生理功效

抗性淀粉也称功能性膳食纤维。随着食品营养学的发展，人们开始认识到植物食品中的纤维有着很好的生理功效，能预防若干种疾病，对于机体健康有着很好的医疗保健作用。因此把膳食纤维作为一类营养素，与碳水化合物、脂肪、蛋白质等并列。抗性淀粉能抵抗酶的分解，毫无变化地通过小肠进入大肠，并在大肠中发酵产生短链脂肪酸和其他产物。抗性淀粉属于多糖类物质，从功能性来看一般被视为膳食纤维，对人体健康有益，但与膳食纤维有所不同，它对机体有着独特而重要的生理功能。

(一)抗性淀粉对肠道疾病的防治

食物中的RS和非淀粉多糖(NSP)在结肠被细菌发酵，产生短链脂肪酸，使结肠内容物被稀释和通过肠道时间缩短。此外，结肠发酵可使粪便重量增加，膳食中NSP和RS是增加粪便量的主要成分。与天然淀粉相比，抗性淀粉使粪便湿重和干重增加6倍，当在饮水中添加抗菌素后，则增加18倍。Van Munster注意到使用抗性淀粉后粪便体积要比使用天然淀粉高25％。关于结肠癌控制方面，Van Munster报道，在人的饮料中添加高直链玉米淀粉可减少结肠细胞增殖，提高粪便中短链脂肪酸含量和降低次级胆汁酸含量。在其进一步报道中，发现食用含高抗性淀粉膳食后，人体中细胞毒素次级胆汁酸，特别是脱氧胆酸减少。

膳食纤维对人体健康的贡献，大多源自于膳食纤维在肠道发酵所生成的短链脂肪酸，而抗性淀粉不论何种类型皆不被小肠吸收，而是原封不动的进入大肠，在大肠中被肠道菌群利用，从而有效地降低了肠道内的pH值，大大减少了肠道疾病的发生率。最近的报道指出RS产生的短链脂肪酸(SCFA)中丁酸含量很高，丁酸通过抑制肿瘤细胞分化并诱导其凋亡、抑制癌变的结肠粘膜细胞增殖、诱导化学预防酶和符胱苷肽转化酶的合成、抑制诱变物(如亚硝胺、氢过氧化物等)的潜在毒性而发挥抗癌作用。与同等量其它物质作为底物经肠内菌发酵所产生的丁酸的量相比，抗性淀粉为其中之最。除此之外RS对于防止便秘，盲肠炎与痔疮都有重要作用。

(二)抗性淀粉对糖尿病的控制

用抗性淀粉部分替代膳食中的易消化淀粉，可增加餐后饱腹感，减缓糖类吸收。从而调节机体血糖水平。Brynes等发现抗性淀粉摄入会导致胰岛素分泌减少。在研究中，用抗性淀粉含量大于20％高直链淀粉日粮和低直链淀粉日粮分别饲喂老鼠，结果发现，饲喂高直链淀粉日粮老鼠胰岛素分泌要少于饲喂低直链淀粉日粮老鼠。Muir等在实验中采用缓慢吸收或用阿卡波糖抑制葡糖苷酶活性的含淀粉食物，结果表明，抗性淀粉能降低饮食后血中葡萄糖浓度和胰岛素分泌，并改善脂类物质分布，因而对非胰岛素性糖尿病患者有益。动物实验表明：抗性淀粉具有降低血糖作用，摄入抗性淀粉食品，可降低饭后血糖升高和促进胰岛素分泌，同时改善脂质构成。

目前，尚无研究表明RS对糖尿病有防治作用。但国内外研究已表明，RS对糖尿病患者具有较少的胰岛素反应，能降低糖尿病患者饭后的血糖值，可延缓饭后血糖值的上升，从而有效的控制糖尿病病情。

(三)改善脂质的构成

抗性淀粉能够减少血清中胆固醇和甘油三酯，预防脂肪肝。膳食纤维(DF)的降CHOL(胆固醇)作用已被人们证实，认为与DF阻碍消化道内脂肪微粒体的形成、胆固醇肠肝循环受阻以及大肠内产生的短链脂肪酸相关，也与肝内CHOL合成受阻有关。RS可通过调节肝脏胆固醇的体内平衡系统来降低血胆固醇。Britto等豚鼠进行的试验结果表明RS降低胆固

醇的作用主要是低密度脂蛋白(LDL)的降低，极低密度脂蛋白(VLDL)及高密度脂蛋白(HDL)无明显改变，LDL颗粒中主要是甘油三酯的数量减少；肝胆切除后分析酯化的胆固醇和甘油三酯比对照组低37％～60％，肝脏3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶活性升高，而过氧化氢酶(CAT)活性降低。同时，血清中的丙酸含量与抗性淀粉的摄入量呈正相关。

同时Rs具有降低动物血清中胆固醇水平的作用。Ran-hostra等在田鼠日粮中分别不加纤维、加作为RS的纤维和加纤维素，4周后，与不加纤维的田鼠相比，饲喂加RS日粮的田鼠血清总胆固醇要低16.2％，饲喂加纤维素的则要低13.1％，饲喂加RS日粮的田鼠血清中甘油三酯含量比饲喂含天然淀粉日粮的田鼠小将近50％。实验表明RS对降CHOL，维持正常脂质比有重要作用。DeDeckere等人以不同抗性淀粉含量(0.8～9.69/MJ)的饮食进行动物试验，发现高抗性淀粉含量的饮食可降低血中总胆固醇值(TC)与三羧酸甘油酯(TAG)。但是RS与胆固醇、甘油三酯确切关系尚不清楚。但有人观察到，用含40％RS饲料喂养小鼠几个星期。模型小鼠血浆胆固醇和甘油三酯调整到正常水平。Ranhotm也研究发现抗性淀粉可有效降低血中及肝脏内脂质含量。

(四)促进维生素和矿物质的吸收

对于饮食中维生素、矿物质等微量营养素的吸收，膳食纤维常起干扰作用。主要因为膳食纤维含量高的饮食其植酸含量相对提高而影响的。而抗性淀粉则不具此效果。但是，由于抗性淀粉会影响脂类的吸收代谢，抗性淀粉可能会影响脂溶性维生素的吸收代谢。动物RS的摄入能影响矿物质的吸收。1993年Schuh试验发现：饮食中天然抗性淀粉RS2能与回肠中经肠内菌发酵而降低pH值，促使镁、钙变成可溶性而易通过上皮细胞为人体所吸收。Livbsey等发现鼠或猪饲料中含有RS2或RS3能增加Ca的吸收。Heijnen等发现RS2能增加Mg的吸收，但是De schrijver发现猪摄入RS能降低Mg的吸收量。当在猪饲料中添加RS时，P，Zn的吸收量减少，而Morris等发现仔猪中添加Rs对zn吸收无显著影响。另外，Rs还有降低血液中氨水平等功能。实验表明：在RS的功能中，有利也有弊，适当控制RS的含量能使利大于弊，Baghurst等提出≥20g/dRS摄入量对肠道有益。抗性淀粉的开发无疑为增加膳食纤维的摄入量提供了可能。

(五)抗性淀粉治疗腹泻

近十几年来。人们将大米或RS作为基质，加入到“经口再生碳水化合物溶液(ORS)”中，借以降低ORS的渗透压，从而提高“经口再生碳水化合物疗法(ORT)”对婴幼儿腹泻的治疗效果，该疗法在20世纪70年代以来一直是wHO推荐治疗婴幼儿腹泻的基本方法。

(六)双歧杆菌增殖因子

RS在肠道发酵，由于RS来源和结构不同从而产生不同的微生物群落，RS能促进有益菌的生长而抑制病原菌的生长从而维持肠道健康。Gerhard等通过动物实验证实RS能促进肠道有益菌丛的生长、繁殖，是一种双歧杆菌增殖因子，大肠杆菌和类杆菌的数量实验组低于对照组，而乳酸杆菌的数量却明显高于对照组。Englyst和Kingman认为消化道微生物的种类和数量受日粮淀粉类型的影响：饲喂RS的小鼠结肠中产生如乳酸杆菌、链球菌和肠道杆菌，这些细菌被认为对肠道是有益的。有益菌代谢过程中产生的物质能引起肠道pH降低，从而抵抗疾病、和病原菌竞争营养物质、刺激机体免疫系统。Tarmock和Krause报道乳酸杆菌对断奶仔猪肠道有益，同时由于食物通过消化道速率不同而引起微生物种群和数量的变化。Siljestrom等观察到饲喂消化速度慢的淀粉比饲喂消化快的淀粉在盲肠中梭状芽孢杆菌要少，Vander steen等发现梭状芽孢杆菌在蛋白质丰富的环境中生长良好，而在淀粉含量丰富的环境中生长缓慢，梭状芽孢杆菌是一种病原菌，它能产生引起肠坏死的毒素，这将引起肠功能的削弱甚至引起寄主的死亡。实验表明：RS中的双歧杆菌增殖因子对梭状芽孢杆菌的生长繁殖起到了很好的抑制效果。

三、抗性淀粉在食品工业中的应用

抗性淀粉应用于食品工业主要基于两方面原因：第一，类似于膳食纤维的潜在的生理功能；第二，具有独特的物理特性，传统生产的不溶性膳食纤维很难得到的高质量产品，而抗性淀粉作为不溶性产品，特别适合于中、低水份的食品中。抗性淀粉具有低持水能力、口感细腻等加工特性和感官特点，它可以用于改善食品的加工工艺，增加食品的脆度、膨胀性及提高最终产品的质地。因此，与传统膳食纤维相比，抗性淀粉作为低热、高膳食纤维功能食品成分有着更优越的加工性能，在食品工业中有重要的应用价值。

(一)面包及其他焙烤食品

国外已经将抗性淀粉应用到面包、馒头、米饭、通心面、小吃、饼干等各类食品中。面包已成为世界性的大众化食品，使人们日常生活饮食的一部分。在面包及其他烘烤食品生产中，常会应用膳食纤维制成强化食品。但膳食纤维含量过高就会造成面包颜色较深、体积小、口感差、风味不明显等缺陷。而抗性淀粉含量高的淀粉，不仅完全可以提供作为强化膳食纤维的成分，而且可以改善其加工工艺以提高产品质量，使得面包制品口味清淡，颜色较白。同时由于其具有较低的持水能力，不会影响面团的粘稠度、流变性，在加工过程中不会与其它配料争夺水份，可使面筋形成较优的组织网络。Yue等利用总膳食纤维为23％和40％的抗性淀粉与燕麦纤维、小麦纤维、纤维素进行试验研究，结果表明抗性淀粉对面团的流变性、酵母发酵几乎无影响，发现添加抗性淀粉制得的面包无论从颜色、体积、质地来看均优于用传统膳食纤维制成的面包等制品。通过控制加工条件，如湿度、pH、温度、加热时间、冷热循环等，改善加工工艺，提高RS含量，这对东南亚、非洲等一些以大米、玉米为主食的国家特别有意义。

(二)膨化和脆性食品的改良剂

抗性淀粉除了可改善食品的结构特性外，还可提高挤压谷物和小吃食品的膨化系数。使谷物食品和休闲食品有独特的质地，提高谷物的耐泡性。将添加RS的膨化食品浸泡到牛奶等饮料中食用时，其质地虽变软但不会因吸水而崩溃，使谷物在浸泡中保持松脆。实验证明，仅含抗性淀粉的谷物食品有最大的膨化体积。含75％的抗性淀粉食品比含50％的抗性淀粉食品有较好的膨化系数，这表明添加抗性淀粉可改善挤压食品的膨化情况，减少其他纤维对食品膨化的负面影响。抗性淀粉还可以改善食品、特别是那些在加工过程中表面需要高热量的食品的脆性。特别是那些冷冻后要重新加热的食品，表面的脆性是至关重要的。烘烤饼干的实验表明，添加Rs的食品其硬度及脆性与对照组相近，气孔均匀，中心组织柔软，体积、颜色等感官品质均良好，饼干具有最佳的脆性，而添

加膳食纤维的产品硬度大，脆性小，总体品质较差。添加Rs，可减少深度油炸食品的油脂摄入，有利于开发低脂低糖和低热量的食品。

(三)食品的增稠剂

抗性淀粉具有较好的黏度稳定性、高流变特性及低持水性，可以作为食品增稠剂使用。将抗性淀粉、天然糯性谷物淀粉及变性淀粉分别添加于调味汁中在90℃蒸煮15min后。结果显示添加抗性淀粉的制品稠度较佳。此外，它还可用于汤料、乳制品中。又由于抗性淀粉为水不溶性物质，在黏稠不透明的饮料中可用抗性淀粉来增加饮料的不透明度及悬浮度，不会产生沙砾感，也不会掩盖饮料风味。综上所述，抗性淀粉作为一种新兴的食品添加剂，在健康食品领域还有很大的发展空间。

(四)其他应用

抗性淀粉在通心粉和面条中的应用也十分广泛。RS可以让通心粉和面条增加耐煮性，帮助维持韧性的结构，煮后通心粉不会黏在一起。除了添加RS，一些传统食品如绿豆粉丝含有较高的直链淀粉和抗性淀粉，则可以通过改善工艺如进行冷热重复处理，进一步提高RS含量和加工特性及食品品质。由于RS色泽为自然白色。它还能够避免传统纤维可能导致粗糙口感和黄色或棕色的外观。

此外，抗性淀粉在饮料中具有独特表现，且在大部分液体食品应用中都不会影响感官指标。由于RS具有较好的黏度稳定性、很好的流变特性及低持水性，在液体、固体饮料中可以作为食品增稠剂使用。

除了能够在上述食品中发挥作用外，RS还被应用在谷物饮料、酸奶及一些乳制品中作为益生元。应用在酸奶等发酵食品中，不仅是双歧杆菌、乳酸杆菌等益生菌繁殖的良好基质，而且它能防止菌体的死亡。研究表明，不同系列的RS产品可以选择性地促进目标益生菌的生长，提高活力，延长货架寿命。RS作为功能因子添加到乳制品饮料中有巨大的潜力。

由于抗性淀粉具有良好的生理功能，因此可广泛应用于开发功能食品中。抗性淀粉中的难消化淀粉降解产物如难消化糊精等能选择性增值双歧杆菌，改善肠道环境，促进有利菌生长，有效防止便秘；抗性淀粉对直肠癌的防治，对于糖尿病的控制以及对于体重的控制等功能使其完全可以作为原料开发高品质的功能性保健食品。

四、发展前景

抗性淀粉作为一种食品添加剂，不仅具有优良的生理功能，而且还有独特的食品加工性能。在强化纤维食品盛行的今天，RS以其色白、颗粒细、风味淡、持水力温和而成为传统膳食纤维的最佳替代物，可以增加食品的脆性、改善口感、减少食品的膨胀度等。另外，由于其热量低，亦可用于低脂低糖食品中，RS既可单独使用，也可和其他纤维复合使用，鉴于RS有益的生理特性，还可作为营养成分开发许多保健新品。

抗性淀粉在国外发展非常快，美国、西欧、澳大利亚等发达国家关于RS的研究已经系统化，对RS的生产、分析测定及RS的生理功能均作了广泛研究。抗性淀粉种种特性与功能性质足可使抗性淀粉商品化，国外目前已有浓缩抗性淀粉产品上市。但是总体来讲尚不完善，还需要作进一步的研究。

对于国内而言，抗性淀粉的认识从上世纪90年代末才开始，有关抗性淀粉的研究报道也是寥寥无几。因此，充分认识并加以开发具有重要意义，已成为刻不容缓的艰巨任务。不论其功能性、营养性、制备及构造、定量分析，还是食品工业上应用及有关抗性淀粉生理功效研究还很肤浅，尚有待进一步深入、系统化。日前国内抗性淀粉的研究工作在不断的进步和发展，相信随着研究的深入，必将生产出更多更健康的含RS的食品。

总之，作为一种新型的食品功能成分，抗性淀粉在食品工业中具有广阔的发展空间。