食物加工对抗性淀粉含量的影响

陈正荣

摘 要 文章分析了包括原料种类、物料颗粒大小、直链/支链淀粉相对含量、淀粉晶体类型和大小、直链淀粉-脂类复合物、磷酸酯基团、糊化程度以及其他营养成分对食物中抗性淀粉含量的影响，比较了蒸煮、炒炸烹调处理后的变化以及贮藏条件的影响，以利准确评价该类营养素的膳食摄入量，及向消费者推荐优先选用的烹调方法。

关键词 抗性淀粉 含量 食品原料 贮藏条件

中图分类号：TS210.1 文献标识码：A

抗性淀粉简称RS，意指天然具有抗消化性的淀粉，FAO将其定义为“食物中不被健康者小肠消化吸收的淀粉或其降解产物”。 RS是近年来才被新发现的一种具有功能性的营养组分，具有吸收慢、较低血糖反应、预防大肠癌的功能特点及独特的加工特性，已引起国内外学者的广泛关注。

食物中RS含量受原料种类、物料颗粒大小、直链/支链淀粉相对含量、淀粉晶体类型和大小、直链淀粉-脂类复合物、磷酸酯基团、糊化程度以及其他营养成分（脂肪、蛋白质、膳食纤维、有机酸、酶抑制剂）等影响，也与烹饪方式和加工处理条件、食品贮藏条件诸因素有关。

了解各类食物中的抗性淀粉含量与影响因素，对合理评估居民膳食中该营养素的摄入量，及向相关企业推荐合理的加工方法与食品贮藏条件，具有积极的意义。

1 食物原料对抗性淀粉含量的影响

1.1 食物原料种类的影响

石劢等指出，薯类及薯芋类蔬菜的RS比例较高，面粉、豆类、根茎类蔬菜含量较低。 而Liyong Chen等 通过测定49种食物原料及熟制品、精细加工食品中的RS含量发现，豆类、马铃薯、香蕉和谷物的淀粉含量较高的食物RS含量也很高。世界范围内的RS日摄入量约为3～40g。 Liyong Chen等通过膳食调查发现，中国居民每天RS摄入量为14.9g/d。最主要来源为谷类（9.3g/d）（包括米制品、面制品、玉米制品、其它谷类以及主要由谷类制作的小吃食品等），接着是粉条等淀粉类食品（1.9g/d）；薯类（1.6g/d）和豆类（1.4g/d）也是RS的主要来源；而坚果种子类、蔬菜类和香蕉提供的RS相对较低。

1.2 淀粉自身特性的影响

研究发现马铃薯淀粉最易于糊化，这与其内部晶体结构、颗粒大小及磷酸酯基团有关。马铃薯淀粉中直链淀粉含量比重高、含有磷酸酯基团、淀粉颗粒大等特点使其比其他淀粉更易糊化。直链淀粉和支链淀粉的相对含量是RS3生成量的决定因素，其生成量随直链淀粉含量的升高而升高。由于直链淀粉的线性结构，淀粉回生的过程是直链淀粉的结晶过程，而支链淀粉由于其支链的分叉结构导致结晶过程较慢。 因此，高直链淀粉含量的食物往往有较高含量的RS，且在加工、贮藏过程中较容易形成RS。另外，直链淀粉较长的链长在RS形成中同样扮演重要的作用，直链淀粉的长链（25个葡萄糖单元）可以形成稳定的双螺旋结构，进而使RS相对稳定。

大颗粒的物料比小颗粒物料有更小的比表面积而更难被消化。食品的物性也能够显著影响酶对食物颗粒的渗透能力。碾磨因能破坏淀粉颗粒，从而能够显著增加酶对淀粉的水解。因此，将淀粉包围在组织内部的全谷类、豆类食品比各种面粉、谷粉的RS，特别是RS1（物理难接近淀粉），含量高（5倍）。在淀粉X 射线衍射（X-Ray Diffraction， XRD）图样的A、B、C三种晶型中，A、B型是晶体；而C型淀粉则是A、B型的混合型；通过物理或化学的方法处理淀粉还可以得到具有V 型衍射图样的淀粉。一般而言，谷类淀粉是A型；块茎类和高直链淀粉，如生土豆和香蕉，产生B型X 射线衍射图谱；一些水果、豆类、茎菜和块根类会产生C型X 射线衍射图谱。 其中A型比B型更易于被酶水解。

1.3 其他营养物质的影响

蛋白质对RS含量的影响是双向的，蛋白质能阻止酶与被包裹的淀粉分子的接触从而增加RS1的含量；但同时，蛋白质能阻止淀粉老化，降低RS3的生成。Holin等人发现小麦制品的淀粉被蛋白质包裹，但去除蛋白质后RS的量并没有显著增加。 通过研究外源蛋白质对淀粉老化的影响，发现外加的蛋白质也能与直链淀粉形成氢键，进而抑制直链淀粉的老化，降低了食物中的RS含量。 Escarpa等实验在马铃薯淀粉中添加牛血清蛋白，经高压蒸汽处理和-20℃冷却后，蛋白质-淀粉形成氢键，阻碍了直链淀粉老化，使RS含量降低。

多酚、植酸、单宁、凝集素等酶抑制剂因为能够抑制胰淀粉酶等活性，从而增加RS含量。Escarpa等将马铃薯淀粉和儿茶素惊醒高压蒸汽处理后冷却发现，儿茶素能够显著减低RS的生成，但植酸对RS的形成影响较轻。高浓度的葡萄糖、麦芽糖等可溶性糖导致玻璃台转化温度升高，抑制淀粉结晶，从而降低RS的产率。Escarpa等还发现添加钙离子和钾离子能够降低马铃薯糊化淀粉RS的含量，原因可能是这些金属离子的吸附作用阻碍了直链淀粉和支链淀粉之间氢键的形成。

2 食物的加工方式对抗性淀粉含量的影响

加工方式、加工条件（湿度、温度、加热时间和冷却方式）和程度对RS的含量具有显著影响。粗加工食品及油炸、烘烤等高温处理的食品RS含量高。Liyong Chen等通过对比食物原料、熟食和精加工食品的RS含量发现，粗加工食物含量RS保留率较高，并随着烹调而降低。石劢等研究发现，除了豆类，食物经烹调后的RS含量显著降低，加工越精细，RS含量越低。通过对比不同加工方式对RS含量的影响也发现，经蒸煮烹调的面制品比烘烤更有益于RS的形成；蒸、炒烹调后的薯类RS含量比油炸的低。

膨化处理虽然由于高温、高压以及很大的剪切力导致原淀粉颗粒的破坏，但同时也不利于RS，特别是RS3（回生淀粉）的形成，从而大大降低RS含量。 Mahasuk honthachat等发现经膨化处理的高粱淀粉消化率提高了近10倍。 虽然也有研究指出膨化能够增加RS含量，但增加幅度降低，且往往有冷冻贮藏等后续处理。 Abd-Elmoneim等研究发现，发酵能够增加面粉酶解性，从而降低RS和总淀粉的含量。endprint

2.1 湿热加工的影响

水分含量是影响RS形成的重要因素。湿热加工能破坏RS1和RS2（天然抗性淀粉颗粒），但有益于RS3的形成。 反复的湿热加工有益于RS的形成，适当的湿热处理能够成为制备RS的一种方法。Sievert和Pomernaz压热-冷却循环处理高直链型玉米淀粉得到高含量的RS。当18%水分条件下对淀粉热处理可以增加其结晶度，并降低对酶消化的敏感性；但是当水分含量达到27%时，会导致部分淀粉的劣变，使其更容易被酶消化水解。Sagum等研究发现，蒸煮和加压蒸煮能够显著降低大米中的RS含量，从约10%干重（dwb）降为1.6%dwb。 经蒸煮和膨化的小米RS含量也有显著降低，但经加压蒸煮后经过烘焙的小米含量最高。 研究发现，湿热加工会改变马铃薯的晶型（B→A+B）； 同时，高温低水分处理有利于形成A型淀粉晶体，高水分低温条件则更利于A型淀粉晶体的形成。

2.2 油炸加工的影响

淀粉容易和油脂形成淀粉-酯类化合物，且当脂肪酸的浓度在一定适量范围时，复合物最易形成。 直链淀粉是由 -1，4糖苷键连接而成的直链状分子，由于分子内氢键作用，直链淀粉的链会发生卷曲，能够与一些无机或有机的基团进行络合形成螺旋状内络物，配合物如碘﹑脂类﹑酒精和香味混合物等，淀粉-酯类化合物就是最常见的络合物。 研究发现，经充分油炸和焙烤的食物中的RS含量比炖的食物高。Cui R.等认为淀粉-酯类化合物一方面降低了淀粉颗粒的膨胀能力，阻止了酶进入颗粒内部；同时，淀粉-酯类化合物比直链淀粉对消化酶的抗性要高。 但Mahmood 等研究发现，深度油炸和浅度油炸的马铃薯RS分别降低了65.4%和77.1%。 而Baljeet Singh Yadav发现深度油炸的马铃薯RS含量降低幅度大于浅度油炸，这和Goni 及Mangala 等研究一致。Baljeet S. Yadav将此现象解释为深度油炸的油量多，更易于形成淀粉-脂类复合物。另外，油炸的低水分环境也不利于淀粉的重结晶。Goni研究发现，由于法式炸薯条的油渗入深度小于1mm，水分的损失较轻，允许其淀粉在冷却时发生部分老化，从而使其RS降低幅度低于油炸土豆片。

淀粉-酯类化合物抑制淀粉颗粒的膨胀，进而提高了其糊化温度。Singh等人发现马铃薯淀粉加入脂肪酸后，其使糊化温度升高，添加1%硬脂酸额马铃薯淀粉的糊化温度从61.2℃上升到81.7℃。但艾志录等研究发现糯米淀粉中添加油酸，可加速淀粉颗粒分子无序化排列过程，使糯米淀粉的糊化起始温度、峰值温度以及糊化焓减小。棕榈酸由于吸热温度范围与糯米淀粉复合物糊化温度范围部分重合，导致糯米淀粉的糊化焓随棕榈酸用量增加而显著增大。

3 贮藏条件的影响

贮藏时间和温度因能显著影响淀粉的回生过程，进而影响RS的形成。在对比不同贮藏时间（12，24h）和温度（4， 25℃）对高压烹调的谷物和豆类的RS含量影响的研究发现，两类食物的RS随着贮藏时间延长而增加，同时在4℃的回生温度条件下贮藏RS含量最高，淀粉体外消化率也最低。虽然低温通常能够促进淀粉老化， 但温度太低也将影响淀粉老化。对于一个特定的结晶聚合物系统中，结晶过程只在玻璃态转化温度和熔解温度之间时才能发生。当温度低于玻璃态转化温度（B型淀粉晶体的玻璃态转化温度是-5℃）时，成核率较低；当温度高于玻璃态转化温度时，扩散作用和晶体生长增加，但如果温度朝着熔解温度升高，晶体生长速度不断降低。高于玻璃态转化温度的4℃时，由于较高的成核率和晶体生长速率最有益于晶体的形成和淀粉的回生，RS含量最高。Park等 发现，相比持续低温处理，通过对淀粉进行30℃和4℃的冷热交替处理能够进一步降低淀粉的消化率，并能改变其理化性质（熔化温度等）。

基金项目：科技部计划项目（2013GA690252），泰州市科技局项目（泰科2012-131）

注释

① Asp NG. Resistant starch - Proceedings from the 2nd Plenary Meeting of Euresta - European Flair Concerted Action 11on Physiological Implications of the Consumption of Resistant Starch in Man[J]. European Journal of Clinical Nutrition. 1992.46（l2）：142-148.

② Ayten Aylin Alsaffar. Effect of food processing on the resistant starch content of cereals and cereal products - a review[J].International Journal of Food Science and Technology，2011.46：455-462.

③ 李辉， 李慧， 徐贵发. 食物中的抗性淀粉含量及烹调加工的影响[J].营养学报，2005（5）：366-369.

④ 陈立勇.中国居民抗性淀粉摄入量估计及抗性淀粉对AOM 诱导的大鼠肠癌功能及癌前病变预防作用的研究[D].山东：山东大学博士学位论文，2010.

⑤ Chen Liyong， Liu Ruiping， Qin Chengyong， et al. Sources and intake of resistant starch in the Chinese diet[J]. Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition， 2010.19（2）：274-282.

（下转第39页）（上接第32页）

⑥ Matalanis A.M.， Campanella O.H.， Hamaker B.R. Storage retrogradation behavior of sorghum， maize and rice starch pastes related to amylopectin fine structure[J].Journal of Cereal Science， 2009.50：74-81.endprint

⑦ Park E.Y.， Baik B.， Lim S. Influences of temperature-cycled storage on retrogradation and in vitro digestibility of waxy maize starch gel[J]. Journal of Cereal Science，2009.50：43-48.

⑧ 陈福泉，张本山，卢海凤，等.X 射线衍射在淀粉颗粒结晶度研究中的应用[J].食品科学，2010（3）：284-290.

⑨ Frazier P.J.，Richmond P.， Donald A.M. Amylolysis of starch granules and alpha-glucan crystallites. In Starch， Structure and Functionality[M]. UK： Royal Society of Chemistry，1997：141-152.

⑩ Holin J.， Bjorek I.， Asp N.G.， et a1.Starch availability in vitro and in vivo after flaking， steam cooking and popping of wheat [J]. Cereal Science，1985（3）：193-206.

EsearpaA.，GonzalezM.C.，MoralesM.D.，et al. An approach to the influence of nutrients and other food constituents on resistant starch formation[J]. Food Chemistry， 1977.60（4）：527-530.

Wolf B. Polysaccharide functionality through extrusion cooking[J].Current Opinion in Colloid and Interface Science， 2010.15：50-54.

Mahasuk honthachat K.， Sopade P.A.， Gidley M.J. Kinetics of starch digestion and functional properties of twin-screw extruded sorghum[J]. Journal of Cereal Science， 2010.51：392-401.

Huth M.， Dongowski G.， Gebhardt E.， FlammeW. Functional properties of dietary fiber enriched extrudates from barley[J]. Journal of Cereal Science， 2000.32：115-128.

Abd-Elmoneim-O-Elkhalifa， Schiffler B， Bernhard R. Effect of fermentation on the starch digestibility， resistant starch and some physicochemical properties of sorghum flour[J]. Nahrung Food， 2004.48（2）： 91-94.

Thompson D.B. Strategies for the manufacture of resistant starch. Trends in Food Science and Technology[J]. 2000.11： 245-253.

Sagum R.， Arcot J. Effect of domestic processing methods on the starch， non-starch polysaccharides and in vitro starch and protein digestibility of three varieties of rice with varying levels of amylose[J]. Food Chemistry，2000.70： 107-111.

Roopa S.， Premavalli K.S. Effect of processing on starch fractions in different varieties of finger millet[J]. Food Chemistry， 2008.106： 875-882.

Gunaratne A.， Hoover R. Effect of heat–moisture treatment on the structure and physicochemical properties of tuber and root starches[J]. Carbohydrate Polymers， 2002.49： 425-437.

Tang M.C.， Copeland L. Analysis of complexes between lipids and wheat starch[J]. Carbohydrate Polymers， 2007.67： 80-85.

蔡丽明，高群玉.淀粉-脂类复合物的研究现状及展望[J].粮油加工，2007（2）：85-87.

Cui R.， Oates C.G. The effect of amylose-lipid complex formation on enzyme susceptibility of sago starch[J]. Food Chemistry， 1999.65：417-425.endprint

Mahmood I.， Ghugre P.S.， Udipi S.A. Resistant starch in raw and processed roots and tubers[J]. Journal of Food Science and Technology， 2006.43（3）： 282-286.

Goni I.， Garia-Alonso A.， Saura-Calixto F. A starch hydrolysis procedure to estimate glycemic index[J].Nutrition Research， 1997.17： 427-437.

Mangala S.L.， Vidyasanker K.， Tharanathan R.N. Resistant starch from processed cereals. The influence of amylopectin and non-carbohydrate constituents on its formation[J]. Food Chemistry， 1999.64： 391-396.

Thompson D.B. Strategies for the manufacture of resistant starch[J]. Trends in Food Science and Technology. 2000.11： 245-253.

艾志录，陈迪，谢新华.棕榈酸、油酸对糯米淀粉热特性的影响[J].食品科学，2013.21：20-23.

Blazek J.， Copeland L. Amylolysis of wheat starches.I. Digestion kinetics of starches with varying functional properties[J]. Journal of Cereal Science， 2010.51：265-270.

Park E.Y.， Baik B.， Lim S. Influences of temperature-cycled storage on retrogradation and in vitro digestibility of waxy maize starch gel[J]. Journal of Cereal Science， 2009.50： 43-48.endprint