VI－型慢消化淀粉的制备与鉴定

沙晨希 田耀旗 金征宇

（1.江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122；2.江南大学食品学院，江苏 无锡 214122）

慢消化淀粉（SDS）作为一种新型的功能性碳水化合物，受到国内外学者的广泛关注。相关的研究领域主要集中在普渡大学Whistler碳水化合物研究中心、美国农业部南方地区研究中心、韩国首尔国立大学、华南理工大学、中国农业大学、江南大学等国内外研究机构。目前SDS形成的主流途径局限于淀粉结晶，此类途径制备形成的慢消化淀粉多为A－型晶体的原淀粉和B－型晶体的回生淀粉，此类SDS热稳定性差（55～70℃），产率低（＜55%），加工性能差［1］。

直链淀粉与乳化剂等客体分子可以形成络合物，该络合物具有3种晶体类型：VⅠ－型，VIIa－型和 VIIb－型。VⅠ－型为客体进入淀粉螺旋内部形成的松散型晶体，热稳定性较VII－型差（95～100℃），但适用于制备SDS；VIIa－型和 VIIb－型为客体分子夹杂于淀粉螺旋之间形成的，热稳定性较高（105～120℃），但由于具备较完美结晶，通常用于制备抗性淀粉［2，3］。综上，VⅠ－型淀粉络合物为制备新型慢消化淀粉提供了重要思路。

本试验采用高直链玉米淀粉为原料，添加一定量的乳化剂（单硬脂酸甘油酯、月桂酸单甘酯、硬脂酰乳酸钙），分别采用蒸煮糊化法、HCl／KOH沉淀法和酒精碱法制备V－型淀粉－脂质络合物，采用DSC对产品进行晶型分析，同时测定样品的络合率、慢消化淀粉含量、预测血糖指数（pGI），研究制备VⅠ－型慢消化淀粉的最佳制备方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

高直链玉米淀粉：国民淀粉工业上海有限公司；

单硬脂酸甘油酯（GMS）、月桂酸单甘酯（GML）、硬脂酰乳酸钙（CSL）：杭州富春食品添加剂有限公司；

猪胰α淀粉酶：50U／mg，西格玛奥德里奇贸易有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

差示扫描量热仪（DSC）：Pyris－1型，美国 Perkin－Elmer公司；

双束紫外可见分光光度计：TU1900型，北京普析通用仪器责任有限公司；

台式离心机：TDL－5型，上海安亭科学仪器厂。

1.2 方法

1.2.1 V－型络合物制备

（1）蒸煮糊化法：准确称取5g高直链玉米淀粉和0.5g乳化剂（单硬脂酸甘油酯、月桂酸单甘酯、硬脂酰乳酸钙），置于具塞比色管中，均匀混合后加入100mL蒸馏水，搅拌均匀后置于沸水浴中加热30min，冷却一下，于105℃下烘烤24h。粉碎，过100目筛，密封备用。

（2）HCl／KOH 沉淀法：以0.01mol／L KOH 为溶剂，分别准确配置10mg／mL的乳化剂溶液50mL、100mg／mL的高直链玉米淀粉溶液50mL。将高直链玉米淀粉溶液置于磁力搅拌器上保持高速搅拌，缓慢加入已经预热到90℃的乳化剂溶液。加入完毕后冷却至60℃，逐滴加入12mL 0.1mol／L的HCl溶液，滴加完毕后体系在60℃下保温30min，离心（2 000r／min，15min）后去除上清液，用蒸馏水洗涤沉淀物，再次离心，反复3次，去除多余的乳化剂，真空干燥后研磨、过筛，密封备用［4］。

（3）酒精碱法：参考文献［5］的方法，并稍作改变。准确称取5g高直链玉米淀粉和0.5g乳化剂（单硬脂酸甘油酯、月桂酸单甘酯、硬脂酰乳酸钙），加入35mL 40%乙醇的溶液，调成一定浓度的淀粉乳后置于35℃恒温振荡水浴锅中保温，并向上述淀粉乳中逐滴加入KOH（3M）25mL，使最终淀粉乳体系组成比为淀粉∶KOH∶乙醇＝1∶0.6∶2.8（m∶m∶V）。上述反应体系充分反应15min，待冷却至25℃，倒掉上清液，将沉淀分散到50mL 67%乙醇溶液中，用3M的柠檬酸溶液调节体系pH至中性，弃去上清液，用50mL 95%的乙醇重复洗涤2次，蒸馏水洗涤2次，于75℃中干燥，粉碎，研磨，过100目筛，密封备用。

1.2.2 V－型淀粉脂质络合物晶型分析 采用差示扫描量热仪对络合物进行晶型分析。准确称量络合物2～3mg于铝坩埚中，在25℃下平衡4h后，以空皿为参比，以10℃／min的速率升温，温度范围为30～160℃，分别测定起始温度（To），峰值温度（Tp），终止温度（Tc）及焓值（ΔH）的变化情况。

1.2.3 V－型淀粉络合物络合率测定 淀粉－脂质络合物的络合率以络合物对脂质的利用率来表示。络合物中脂质含量的测定采用酸水解法进行测定［6］。淀粉－脂质络合物的络合率根据式（1）计算：

1.2.4 慢消化性评价 采用改进的Englyst法对样品进行体外消化性评价［1］。慢消化淀粉含量、预测血糖指数（pGI）的计算依据式（2）～（4）进行：

式中：

SDS——慢消化淀粉含量，%；

G20——淀粉被酶水解20min后产生的葡萄糖量，mg；

G120——淀粉被酶水解120min后产生的葡萄糖量，mg；

W—— 淀粉总量，mg。

式中：

pGI——预测血糖指数；

HI——水解指数。

2 结果与分析

2.1 制备方法对V－型淀粉络合物晶型的影响

DSC可以鉴定淀粉－脂质络合物的结构形态［7］。通过测定样品的融化温度（To，Tp，Tc）和焓变（ΔH），即可鉴定淀粉－脂质络合物的结构及种类。通常，融化温度（To，Tp，Tc）越高，且融化温度范围（Tc－To）越小，则表明形成淀粉晶体同质性程度越高［8］。由表1可知，以 GMS、GML、CSL为配体制备的样品的Tp均大于95℃，表明3种乳化剂均可以与高直链玉米淀粉形成V－型淀粉－乳化剂络合物。酒精碱法制备的3种样品的Tp均为98℃左右，（Tc－To）范围最大，说明该方法制备的络合物主要为VⅠ－型络合物。糊化法制备的3种样品Tp为100℃左右，（Tc－To）范围最小，说明该方法制备的络合物主要为VⅡ－型络合物。HCl／KOH沉淀法制备的3种样品Tp均大于110℃，（Tc－To）范围小于酒精碱法制备的样品大于糊化法制备的样品，说明此方法制备的络合物可能为VⅠ－型络合物和VⅡ－型络合物的混合物。由此可知，可以选择酒精碱法和HCl／KOH沉淀法作为制备VⅠ－型慢消化淀粉的方法。

2.2 制备方法对V型淀粉络合物络合率的影响

由图1可知，采用GMS制备的样品的络合率均最高，CSL制备的样品其次，GML制备的样品络合率最低。对比糊化法、酒精碱法和HCl／KOH沉淀法3种方法，HCl／KOH法制备的样品络合率最高，酒精碱法其次，糊化法最低。综上，以GMS为配体，可以选择酒精碱法和HCl／KOH沉淀法作为VⅠ－型慢消化淀粉制备方法。

2.3 制备方法对V－型淀粉络合物慢消化淀粉含量的影响

由图2可知，3种方法中，以GMS为配体制备的样品中SDS含量均最高，CSL制备的样品其次，GML制备的样品SDS含量最低。对比不同方法制备的样品发现，酒精碱法制备的样品中SDS含量最高，HCl／KOH沉淀和糊化法制备的样品中的慢消化淀粉含量均较低。由此可见，选用GMS为配体，酒精碱法为制备VⅠ－型慢消化淀粉的最佳方法。这主要是因为酒精碱法制备VⅠ－型络合物过程中，碱性环境会使淀粉上羟基上的质子被解离，导致淀粉分子上带负电而相互排斥，随着碱浓度的增大，淀粉分子间斥力不断增强，最终导致双螺旋区的展开变成单螺旋，结晶结构被打破，结晶序列发生变化。同时，淀粉颗粒周围由于乙醇的存在，抑制颗粒溶胀，维持了淀粉单螺旋的打开状态，使乳化剂可以进入淀粉分子螺旋内部。酸碱中和作用后，淀粉分子重新形成螺旋，与乳化剂发生络合，形成VⅠ－型慢消化淀粉［9］。

表1 不同方式制备的淀粉－脂质络合物的热力学参数†Table 1 Thermodynamic parameter of V－amylose inclusion complexes prepared by different methods

图1 制备方法对V－型淀粉－脂质络合物络合率的影响Figure 1 Complexing rate of V－amylose inclusion complexes prepared by different methods

图2 制备方法对V－型淀粉－脂质络合物慢消化淀粉含量（SDS%）的影响Figure 2 SDS content of V－amylose inclusion complexes prepared by different methods

2.4 制备方法对V型淀粉络合物预测血糖指数的影响

图3 制备方法对V－型淀粉－脂质络合物预测血糖指数的影响Figure 3 Predicted glycemic index of V－amylose inclusion complexes prepared by different methods

由图3可见，3种方法中，以GMS为配体制备的样品pGI值均最低，CSL制备的样品pGI值次之，GML制备的样品pGI值最高，这与图1和图2中的结果相对应。对比不同方法制备的样品发现，HCl／KOH沉淀法制备的样品pGI值最低，为35～39；糊化法制备的样品pGI值最高，为68～73；酒精碱法制备的样品pGI值为45～53。由此可见，除蒸煮糊化法外，酒精碱法和HCl／KOH两种方法制备的络合物均属于低GI值健康食品范畴［10］。

3 结论

以GMS为配体，酒精碱法为制备VⅠ－型慢消化淀粉的最佳方法。DSC分析结果显示，该方法制备的样品热分解温度 （Tp）为99.2℃，（Tc－To）范围最宽（54.7±0.1）℃，产物络合率达到66.7%，SDS最高含量达到67.4%，预测血糖指数pGI＝45＜55，属于低GI食品范畴［10］。

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2 Putseys J A，Lamberts L，Delcour J A.Amylose－inclusion complexes：Formation，identity and physico－chemical properties［J］.Journal of Cereal Science，2010，51（3）：238～247.

3 黄志强，唐健，白永亮，等.抗性淀粉及其防治肥胖症的研究进展［J］.食品与机械，2012，28（4）：250～253.

4 林若慧，柴向华，吴克刚，等.硬脂酸－直链淀粉复合物的制备工艺的研究［J］.食品科技，2011（4）：207～210.

5 Chen J，Jane J.Preparation of granular cold－water－soluble star－ches prepared by alcoholic－alkaline treatments［J］.Cereal Chemistry，1994，71（6）：618～622.

6 中华人民共和国卫生部.GB 5009.3——2003食品中脂肪的测定［S］.北京：中国标准出版社，2003.

7 Tian Yaoqi，Li Yin，Frank A，et al.Influence ofβ－cyclodextrin on the short－term retrogradation of rice starch［J］.Food Chemistry，2009，116（1）：54～58.

8 田耀旗.淀粉回生及其控制研究［D］.无锡：江南大学，2011.

9 秦海丽，顾正彪.酒精碱法制备颗粒状冷水可溶淀粉的研究进展［J］.粮食与饲料工业，2005（1）：18～19.

10 杨月欣.我国常见食物的血糖生成指数及其健康意义［C］.食物血糖生成指数与人体健康研讨会.北京：［出版者不详］，2002.