燕麦粉脂质和蛋白质组分对抗性淀粉形成的影响

黄 维 李建楠 胡新中 张国权

(西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西 712100)

燕麦粉脂质和蛋白质组分对抗性淀粉形成的影响

黄 维 李建楠 胡新中 张国权

(西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西 712100)

为明确原料组分对抗性淀粉形成的影响，以燕麦粉为原料，对其脂质和蛋白组分分别进行单一成分分离和层级分离，利用分离组分后的样品为原料制备抗性淀粉，分析并探讨了燕麦粉中脂质、清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白和残渣蛋白等组分对抗性淀粉形成的影响。研究结果表明:燕麦粉中脂质或醇溶蛋白的存在抑制抗性淀粉的形成，能显著降低抗性淀粉得率;清蛋白、球蛋白或残渣蛋白对抗性淀粉的形成均具有促进作用。在制备燕麦抗性淀粉相关制品时，可考虑对原料的成分进行适当脱除或重组以提高抗性淀粉得率。

燕麦 脂质 蛋白组分 抗性淀粉

抗性淀粉(Resistant starch，RS)为不被健康人体小肠吸收的淀粉及其降解产物的总称。抗性淀粉的生理功能和营养特性与膳食纤维(DF)基本一致，但抗性淀粉在预防Ⅱ型糖尿病、结(直)肠癌和一些与饮食相关的慢性病方面的作用更强，还可以有效地克服DF呈现的不良气味、结构粗糙、口感较差等不足［1－3］。抗性淀粉按淀粉来源和抗酶解特性可分为4 类，即 RS1、RS2、RS3、RS4［4］。其中抗性淀粉 RS3因具有热稳定性，在正常的烹饪过程中能稳定存在，且能广泛的添加到方便食品中而受到普遍关注［2］。影响抗性淀粉RS3形成的因素很多，依其性质可分为外因和内因。外因是指与抗性淀粉制备有关的加工条件、处理方式以及食物形态等，内因则是指与食品中淀粉性质及食物组成成分有关的因素，诸如链淀粉/支淀粉比例，食物中的其他营养成分，如脂质、蛋白质等［5］。内源脂类显著影响抗性淀粉 RS3的形成，少量的脂类可提高抗性淀粉含量，过量的脂类则降低抗性淀粉含量，对淀粉适当脱脂有利于抗性淀粉的形成［6－7］;而蛋白质组分对抗性淀粉形成的作用还存在分歧［8－10］。

燕麦的脂质和蛋白质含量比其他谷物高，其含淀粉也在60% ～70%。燕麦作为一种新型杂粮，其开发和利用存在着巨大潜力。目前，关于燕麦抗性淀粉的研究还无系统报道。本试验以燕麦粉为材料，对燕麦粉中脂质及蛋白质组分在抗性淀粉形成中的作用进行研究，以期明确脂质和蛋白质组分对抗性淀粉形成的影响，为燕麦抗性淀粉制备的原料选择及燕麦深加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

定莜4号:甘肃省定西市;白燕2号:吉林白城市农科院燕麦所;燕麦淀粉:实验室自制;α－淀粉酶:北京奥博星生物技术责任有限公司，酶活力≥4 000 U/g;脱支酶(Promozyme):诺维信公司，酶活力400 PUN/mL;抗性淀粉试剂盒:Magazyme公司;所用试剂均为国产分析纯化学试剂。

1.2 仪器与设备

pHS－3C雷磁精密pH计:上海精密科学仪器有限公司;D型电动搅拌机:杭州仪表电机厂;SHZ－82恒温振荡器:国华企业;TDL－5－A低速台式大容量离心机:上海安亭科学仪器厂;漩涡混合器:江苏海门麒麟医用仪器厂;78HW－1数量恒温磁力搅拌器:杭州三立仪器厂。

1.3 试验方法

1.3.1 燕麦粉成分的单一物质分离方法

燕麦粉过100目筛，取筛下物备用，得到样品1，即原燕麦粉。

脱脂:取适量原燕麦粉与石油醚按1∶6混合，室温下搅拌5 min，浸泡12 h，悬浮液用布氏漏斗抽滤，残余重复此操作2次，然后将脱脂燕麦粉于室温下通风橱中晾干，得到样品2，即脱脂燕麦粉。

脱清蛋白:取适量的原燕麦粉，与蒸馏水按1∶10混合，室温下搅拌提取30 min，离心(4 000 r/min，10 min)，弃去上清液，下层沉淀重复此操作2次，干燥，得到样品3，即脱清蛋白燕麦粉。

脱球蛋白:取适量的原燕麦粉与0.05 mol/L Tris－HCl(pH 8.5，含 1 mol/L NaCl)按 1∶10 混合，48℃水浴锅中搅拌提取50 min，离心(4 000 r/min，10 min)，弃去上清液，下层沉淀重复此操作2次，干燥，得到样品4，即脱球蛋白燕麦粉。

脱醇溶蛋白:取适量的原燕麦粉与75%的乙醇溶液按按1∶10混合，室温下搅拌提取30 min，离心(4 000 r/min，10 min)，弃去上清液，下层沉淀重复此操作2次，干燥，得到样品5，即脱醇溶蛋白燕麦粉。

脱谷蛋白:取适量的原燕麦粉与0.2%NaOH溶液按1∶10混合，48℃水浴锅搅拌提取60 min，离心(4 000 r/min，10 min)，弃去上清液，下层沉淀重复此操作2次后，中和，离心，得到下层沉淀，干燥后得样品6，即脱谷蛋白燕麦粉。

1.3.2 燕麦粉组分的层级分离方法

参照管骁等［11］的方法。取一定量原燕麦粉按上面所述单一物质分离方法，先除去脂类，然后层级脱除清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白，分别得到样品2(脱脂燕麦粉)、样品7(脱去脂与清蛋白燕麦粉)、样品8(脱去脂、清蛋白与球蛋白燕麦粉)、样品9(脱去脂、清蛋白、球蛋白与醇溶蛋白燕麦粉)、样品10(脱去脂、清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白与谷蛋白燕麦粉)。

1.3.3 RS3的制备

原燕麦粉或脱除组分后燕麦粉→ 配成溶液(1∶10，pH 7.0)→预糊化(65 ℃，30 min)→糊化(100℃，1 h)→冷却→加普鲁兰酶(4 PUN/g干淀粉，pH 4.7，55 ℃，持续搅拌 6 h)→α － 淀粉酶(4 U/g干淀粉，pH 5.5，65 ℃，持续搅拌 30 min)→糊化(100℃，1 h)→回生(4℃，24 h)→干燥(80℃，20 h)→粉碎→过筛→成品

1.3.4 抗性淀粉含量的测定

采用抗性淀粉试剂盒，按照AACC 32－40标准方法测定抗性淀粉，试验重复3次。

1.3.5 试验数据分析和图表绘制方法

采用Excel 2003处理数据和绘制表格。

2 结果与分析

2.1 脂质对抗性淀粉RS3形成的影响

以脱脂燕麦粉为原料制备抗性淀粉RS3，其得率较原燕麦粉显著升高，两个燕麦品种均呈现同一趋势(图1、图2)。燕麦脂质在抗性淀粉RS3的形成过程中具有负效应，即脂类的存在会阻碍抗性淀粉RS3的生成，脱脂可以提高抗性淀粉RS3的得率。品种产地不同的燕麦粉中脂质的含量和形态存在着差异，从而影响着抗性淀粉的形成。本试验结论与前人的研究相符［6，12－14］。Matsunaga 等［15］研究证实，在淀粉中添加蔗糖脂肪酸酯，可与直链淀粉形成较稳定的复合物，能有效地防止直链淀粉的回生，其原因是直链淀粉与蔗糖脂肪酸酯的亲合力大于直链淀粉分子之间的亲合力，能竞争性地抑制直链淀粉双螺旋的形成和相互叠加即直链淀粉的结晶，这些都说明脂质的存在不利于抗性淀粉RS3的形成。

脂质含量往往取决于其遗传性状、环境因素及测定方法。根据萃取特性，燕麦脂质可分为游离型和结合型。其总脂质中80%为游离型，由如正己烷等非极性溶剂萃取，而余下20%结合型脂质可由如水饱和丁醇等极性溶剂萃取。其脂质主要组分是三甘油脂，并含有少量游离脂肪酸、磷酸、糖脂、甾脂和甾醇脂，这些组分含量受浸出溶剂的影响［16］。本试验采用的是石油醚浸泡提取，提取率分别为:定莜4号95.1%，白燕2号90.0%。从理论上讲，0.5%脂类能与约3%直链淀粉形成直链淀粉——脂复合物。在存在多量脂类时，脂类能有效地争夺直链淀粉。而且，易形成双螺旋结构的直链淀粉分子也最容易形成直链淀粉——脂复合物，剩余的部分直链淀粉在较低的温度下形成直链淀粉晶体，因此其存在影响燕麦淀粉的糊化特性，也影响燕麦淀粉的功能特性与加工特性［12］。在食物加热后的冷却过程中，脂肪会与直链淀粉形成直链淀粉－脂肪复合体，降低淀粉的消化性，同时也降低了直链淀粉的回生。X－衍射分析发现直链淀粉－脂肪复合体呈V型或混合型的晶体类型［13］。杨光等［6］的研究结果表明脂类分子能与直链淀粉分子结合，对直链淀粉分子间的相互作用(尤其是直链淀粉的重结晶)有不利的影响，从而抑制了抗性淀粉RS3的形成。罗志刚等［14］的研究也表明淀粉脱脂有利于湿热处理过程中颗粒态抗性淀粉的形成，添加单硬脂酸甘油酯和蔗糖脂肪酸酯均不利于抗性淀粉的形成，相对分子质量较小的物质(如醇类、脂类等)能与自身质量6倍的直链淀粉结合。而高俊鹏［17］的研究结果表明内源脂类对抗性淀粉RS3的形成有显著影响。多量脂类的存在降低了抗性淀粉产率，但是少量脂类的存在有利于抗性淀粉的形成。

2.2 清蛋白对抗性淀粉RS3形成的影响

图3与图4结果反映了清蛋白对抗性淀粉RS3形成的影响。图4结果表明，以脱清蛋白后的燕麦粉为原料制备抗性淀粉，其得率明显低于原燕麦粉，虽然图3结果反映清蛋白对抗性淀粉RS3形成的影响不显著，但脱清蛋白后的燕麦粉制备抗性淀粉的得率也略有下降。可见，燕麦清蛋白对抗性淀粉的形成具有正效应。两个燕麦品种的清蛋白对抗性淀粉形成的影响一致，其中白燕2号表现较为显著。这可能是因为不同燕麦品种的蛋白分布及其与淀粉的结合形式不同所致。

由管骁等［11］的报道可知，燕麦清蛋白中含较高含量的大分子糖，对清蛋白本身来说它是小分子，因而燕麦粉清蛋白可能以糖蛋白形式存在，使得它具有高持水性，这可能是燕麦清蛋白的存在使RS3得率升高的原因。Meixue Zhou等［12］在研究燕麦脂质时发现，脂质与不同蛋白质分子都有不同程度的结合。定莜4号的脂质可能与清蛋白的结合程度较大，在脱去清蛋白的同时也脱去了部分脂肪。与白燕2号相比，定莜4号燕麦粉在脱清蛋白后制备抗性淀粉的得率没有明显升高(图3)。

2.3 球蛋白对抗性淀粉RS3形成的影响

燕麦粉脱去球蛋白后，其抗性淀粉得率明显下降，球蛋白对燕麦抗性淀粉的形成具有积极影响，即它的存在有助于抗性淀粉的生成(图5、图6)。

盐溶性球蛋白是燕麦蛋白的主要组分，约占燕麦种子总蛋白的 50% ～60%［18］。魏益民等［19］在研究荞麦蛋白组分中的矿物质含量时发现，镁与球蛋白得结合非常紧密，球蛋白提取液中的镁含量占荞麦中镁总量的49.98%。罗志刚［20］认为盐的种类以及盐的浓度对抗性淀粉形成的影响有差异。可见，燕麦球蛋白可能与小分子盐之间结合紧密，虽然彼此之间不会形成共聚物，但在所形成的共聚物体系中，除淀粉分子之间相互作用外，还存在淀粉大分子与小分子盐，盐离子与盐离子之间的相互作用，这些分子与分子之间(或分子与离子之间)相互作用，必然会对淀粉大分子链的柔顺性产生影响。此外，这些盐可能电离成离子，离子的存在使水分子失去了形成四面体结构的能力，水分子与淀粉分子的结合力下降［21］，且淀粉分子之间比较容易将水分子“挤出”而相互结合。这可能是球蛋白促进抗性淀粉RS3形成的原因，但其具体原因还有待进一步研究。

2.4 醇溶蛋白对抗性淀粉RS3形成的影响

燕麦醇溶蛋白对抗性淀粉的形成具有显著负效应，燕麦粉脱醇溶蛋白后制备的抗性淀粉得率远远高于原淀粉(图7、图8)。张国权等［22］在研究荞麦粉组分对抗性淀粉形成的影响时发现虽然荞麦的醇溶蛋白含量很低，但其影响作用显著，由此认为醇溶蛋白在除荞麦以外的其他谷物中对抗性淀粉的形成发挥的作用可能会更大，本试验也证实了这一观点。Chandrashekar A［8］的研究表明蛋白质对淀粉具有包埋作用，从而抑制直链淀粉的回生，不利于抗性淀粉RS3的生成。刘刚等［23］的研究也证明，燕麦蛋白是包裹着燕麦淀粉的胶状物质，结构紧密。醇溶蛋白分子质量较大，包裹在淀粉外面不利用淀粉的糊化和回生是造成抗性淀粉得率降低的原因之一。总之，图7和图8结果都表明，醇溶蛋白的存在不利于抗性淀粉的形成。

图7 醇溶蛋白对定莜4号RS3形成的影响

图8 醇溶蛋白对白燕2号RS3形成的影响

2.5 谷蛋白对抗性淀粉RS3形成的影响

图9与图10结果表明，定莜4号燕麦粉脱去谷蛋白后制备的抗性淀粉得率稍有降低，差异在P＜0.05水平下显著，即谷蛋白对抗性淀粉的形成具有正效应，而白燕2号谷蛋白对抗性淀粉的形成呈负效应，原燕麦粉与脱谷燕麦粉差异也在P＜0.05水平下显著。不同燕麦品种中谷蛋白对抗性淀粉形成的影响效果不同。

在燕麦蛋白质组分中，关于球蛋白的提取一直存在分歧，球蛋白提取率的高低也影响谷蛋白的提取和组成。碱性萃取物电泳侧面的光带相似于球蛋白组分的移动，这说明谷蛋白组分中含有球蛋白［17］。球蛋白对抗性淀粉的制备呈正效应，因而在一定程度上，球蛋白的提取率影响着谷蛋白对抗性淀粉制备的效应判定。谷蛋白对抗性淀粉形成的影响比较复杂，谷蛋白与其他蛋白组分之间的相互作用也有可能影响抗性淀粉的形成。

2.6 残渣蛋白对抗性淀粉RS3形成的影响

当按照蛋白质各组分的溶解性利用相应的溶剂分别分离出清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白之后，总会剩下一些不溶于这些溶剂的蛋白，即为残渣蛋白，又叫剩余蛋白［24］。与直接用燕麦淀粉所制备抗性淀粉RS3的得率结果相比，两个燕麦品种的残渣蛋白对抗性淀粉的形成均呈正效应，并且差异在P＜0.01 水平下显著(图11、图12)。

残渣蛋白对抗性淀粉形成影响的原因现在还不甚明晰，但米宏伟等［25］在研究荞麦蛋白性质时发现，荞麦蛋白本身就是一种抗消化蛋白(即在小肠中残留的不能被其消化吸收的蛋白质残留物)，其性能也类似膳食纤维。燕麦残渣蛋白也是经过水、盐、醇及稀碱溶液等4种溶剂提取后而残余下的蛋白，燕麦中也可能存在类似于荞麦残渣蛋白的抗消化蛋白，因其抗酶解性能及对淀粉粒的包埋作用而间接引起抗性淀粉得率的升高。

3 结论

燕麦粉中主要组分对抗性淀粉RS3的形成都具有一定影响，其中部分脂质的存在不利于抗性淀粉的生成。蛋白组分对抗性淀粉RS3的形成影响作用不同，清蛋白、球蛋白、残渣蛋白对抗性淀粉的形成呈正效应，醇溶蛋白则呈负效应。而谷蛋白在定莜4号中呈正效应，在白燕2号中则呈负效应，其作用效果与机制还有待讨论，脱除脂质和醇溶蛋白均对抗性淀粉的形成作用显著。清蛋白、球蛋白和谷蛋白对抗性淀粉形成的影响显著性则因品种的不同而不同:白燕2号燕麦面粉脱清蛋白球蛋白和谷蛋白对抗性淀粉形成作用显著，而在定莜4号中均不显著。

在制备抗性淀粉相关制品时，可以考虑对原料中的脂肪和蛋白质等组分进行脱除或重组，例如适当降低脂类或醇溶蛋白的含量，或者增加其他组分，进而可提高抗性淀粉得率。

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Effects of Oat Lipids and Protein Components on Resistant Starch Formation

Huang Wei Li Jiannan Hu Xinzhong Zhang Guoquan
(College of Food Science and Engineering，Northwest A＆F University，Yangling 712100)

Resistant starch was prepared from different oat sample types.Oat sample types were prepared by extracting lipid，albumin，globulin，prolamin and glutelin from oat flour separately.Effects of oat lipids，albumin，globulin，prolamin，glutenin，or residue protein on RS3formation was discussed and its reasons were analyzed.The results showed that oat lipids or prolamin could significantly reduce the yield of resistant starch，meanwhile，albumin，globulin or residue protein could improve the yield of resistant starch.Therefore，the improvement of resistant starch yield could be achieved by extracting or restructuring the composition of raw materials appropriately when RS3products were prepared.

oat，lipid，protein components，resistant starch

TS210.1

A

1003－0174(2011)08－0011－06

农业部公益性行业科研专项资助(nyhyzx07－009)，国家燕麦产业技术体系建设专项(nycytx－14)

2010－10－11

黄维，女，1985年出生，硕士，粮食、油脂及植物蛋白工程

张国权，男，1968年出生，教授，谷物品质评价及淀粉工程技术