高温储藏下小麦淀粉和蛋白质消化率变化规律研究

张珅铖 关二旗 卞 科 许蒙蒙 张 昆

（河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001）

高温储藏下小麦淀粉和蛋白质消化率变化规律研究

张珅铖 关二旗 卞 科 许蒙蒙 张 昆

（河南工业大学粮油食品学院，郑州 450001）

研究了40℃条件下人工加速陈化对小麦籽粒淀粉和蛋白质消化率的影响。结果表明，人工陈化12周的小麦籽粒中快消化淀粉（RDS）和抗性淀粉（RS）质量分数分别下降了30.15%和26.75%，慢消化淀粉（SDS）质量分数增加了26.59%，淀粉和蛋白质的消化率下降程度不同：淀粉水解20、50、80和120 min后消化率分别下降了30.15%、13.75%、7.06%和1.79%；胃蛋白酶处理的蛋白质消化率下降了8.27%，胃-胰蛋白酶处理的蛋白质消化率下降了4.91%，可溶性蛋白的提取率下降了34.29%。高温储藏对小麦淀粉和蛋白质的消化率影响显著（P＜0.05）。

小麦 储藏 淀粉 蛋白质 消化率

随着人们生活水平的提高，饮食营养越来越被人们重视。小麦含有超过80%的淀粉和蛋白质，是人类重要的食物来源。良好的消化性和吸收性是小麦重要的营养品质。

淀粉消化是重要的代谢反应，淀粉在小肠内消化的速度和程度是其关键的营养品质指标［1］。根据葡萄糖释放的速率和吸收情况，淀粉可分为快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉［2］。摄入慢消化淀粉可产生有益的代谢反应并且可以控制和预防糖尿病［3-5］。食用富含抗性淀粉的食物可降低血液中葡萄糖的含量和胰岛素反应以及预防肥胖［6］。抗性淀粉还可以减少肠疾病的发病率［7］。

易消化的蛋白质比不易消化的蛋白质具有更好的营养价值［8］。蛋白质的水解可能影响氨基酸的利用率，因为其水解过程受线性的氨基酸序列和蛋白质的三级结构影响［9］。蛋白质按照其溶解性可以分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麦谷蛋白［10］。小麦中的清蛋白和球蛋白具有较高的营养价值。首先，由于在人体内存在的水溶和盐溶环境，清蛋白和球蛋白可能更易被人体消化吸收。其次，清蛋白和球蛋白具有更合理的氨基酸组成，包括人体所必须的赖氨酸、苏氨酸和色氨酸［11］。

尽管与正常储藏并不一致，高温高湿的人工加速陈化可以很好的预测谷物的储藏品质［12］。已有大量关于小麦储藏品质指标的研究［13-16］。为了探究储藏对小麦淀粉和蛋白质的消化率的变化规律，本研究利用加速人工陈化对小麦淀粉和蛋白质的消化率进行测定。

1 材料和方法

1.1 材料

人工加速陈化使用的小麦样品为郑麦9023，2012年收获。

糖化酶（10115）：Fluka公司；胃蛋白酶（P6887）、α淀粉酶（A3176）、胰蛋白酶（T1426）：Sigma公司。

SHA-BA数显水浴恒温振荡器：金坛市白塔金昌实验仪器厂；ZD-2自动电位滴定仪：上海仪电科学仪器；UV-2000型紫外-可见分光光度计：UNICO公司；5810R高速冷冻离心机：EPPENDORF公司；8400自动凯氏定氮仪：FOSS公司。

1.2 方法

1.2.1 小麦储藏

小麦籽粒置于密闭容器内，放于恒温恒湿箱中（40±1）℃，每周取样。

1.2.2 淀粉消化率

称取0.2 g小麦粉，溶于15 mL（pH 5.4）醋酸钠缓冲溶液，加入10 mL酶液（α淀粉酶290 U／mL；糖化酶15 U／mL）。37℃水浴振荡（150 r／min），在 20、50、80、120 min时取消化液0.2 mL，以1.6 mL无水乙醇灭酶。采用葡萄糖氧化酶法测定其葡萄糖含量。

1.2.3 各种淀粉含量的测定

抗性淀粉按AOAC2002.02测定；快消化淀粉（RDS）为淀粉消化率0～20 min水解淀粉量；慢消化淀粉（SDS）为淀粉消化率20～120 min水解淀粉量。淀粉含量以占总淀粉百分比形式表示。

1.2.4 蛋白质消化率

称取0.5 g小麦粉，加入10 mL（1 mg／mL）胃蛋白酶酶液，在37℃水浴振荡（160 r／min）2 h。用磷酸盐缓冲液调pH至7.6，加入0.5 mL（20 mg／mL）胰蛋白酶酶液，37℃水浴振荡2 h。三氯乙酸沉淀法分离蛋白质。凯氏定氮仪测定反应前后蛋白质含量。

1.2.5 可溶性蛋白

称取0.1 g小麦粉于2 mL离心管中，加入去离子水1 mL，震荡提取。18℃，4 000 r／min离心10 min，上清液倒入10 mL容量瓶。重复提取过程。沉淀用0.5 mol／mL的NaCl震荡提取2次，离心后将上清液倒入10 mL容量瓶定容。考马斯亮蓝法测定蛋白质含量。蛋白质含量以总蛋白质百分比形式表示。

1.3 数据处理

用SPSS19.0软件进行统计分析和数据处理，Duncan multiple comparison法进行多重比较，检验水平P＜0.05。

2 结果与讨论

2.1 陈化对小麦淀粉消化率和淀粉含量的影响

淀粉消化率和淀粉含量如图1表示，抗性淀粉含量如表1所示。陈化12周对20、50、80 min淀粉消化率的影响均达到显著水平（P＜0.05）。人工陈化储藏12周后，消化20 min的淀粉消化率下降了30.15%；50 min淀粉消化率下降了13.75%；80 min淀粉消化率下降了7.06%，而120 min淀粉消化率仅下降了1.79%。该结果与前人研究一致［16］。随着储藏时间的延长，20 min淀粉消化率下降最快是由于此时淀粉含量与酶活的比例最大，即有充足的淀粉可以水解。而淀粉消化率下降可能是由于储藏过程中的美拉德反应，还原糖的羰基基团和蛋白质的氨基基团相互作用形成复杂的中间产物，抑制了淀粉酶的活性［17］。

陈化12周对RDS、SDS和RS的影响均达到显著水平（P＜0.05）。经过12周储藏，快消化淀粉含量下降了30.15%，抗性淀粉含量下降了26.75%，而慢消化淀粉含量上升了26.59%。淀粉消化率下降导致部分快消化淀粉转变为慢消化淀粉。小麦中的抗性淀粉，可能是由许多连接淀粉颗粒的内部和外部的通道与结晶区和非结晶区的相互作用产生的［18-19］。淀粉酶扩散进入淀粉颗粒内部被认为是重要的水解过程。淀粉和蛋白质或其他物质的结合可能阻止淀粉酶的扩散和吸附［20］。小麦抗性淀粉含量降低可能是由于储藏过程中小麦籽粒中的淀粉酶和蛋白酶扩大了连接淀粉颗粒内外的通道因而加速了逐层水解结晶区和非结晶区的过程，使部分抗性淀粉转变成其他类型的淀粉。

图1 储藏期间淀粉消化率及快消化淀粉和慢消化淀粉含量的变化

表1 储藏期间抗性淀粉含量的变化

对于天然谷物淀粉来说，Englyst法所测定的抗性淀粉为一定酶活条件下水解120 min内不能水解的淀粉，并非完全抗酶解。而本试验根据 AOAC 2002.02所测定的抗性淀粉为在健康人体内不能被人消化吸收的淀粉。也就是说Englyst法所测定的慢消化淀粉并非真正意义的慢消化淀粉［18］，故本试验所测得的快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉的含量总和并非100%。

2.2 陈化对小麦蛋白质消化率和可溶性蛋白含量的影响

蛋白质消化率和可溶性蛋白含量如图2所示。陈化12周对可溶性蛋白质含量的影响达到显著水平（P＜0.05）。经过12周的储藏，小麦中可溶蛋白提取率下降了34.29%。该结果与前人研究一致［21］。其提取率降低可能是因为在陈化过程中胚乳蛋白的共价键断裂，也就是普通的分子结构退化并形成二硫键交链，因而改变蛋白质的溶解性［22］。

图2 储藏期间蛋白质消化率和可溶性蛋白含量变化

陈化12周对可溶性蛋白质消化率的影响达到显著水平（P＜0.05）。经过12周的储藏，胃蛋白酶处理的蛋白质消化率下降了8.27%，胃-胰蛋白酶处理的蛋白质消化率下降了4.91%。该结果与前人研究一致［16，23］。胃蛋白酶处理的蛋白质消化率下降高于胃-胰蛋白酶处理消化率。其原因是胰蛋白酶处理胃蛋白酶水解后的蛋白质时，蛋白质含量已经比较低，较高的酶活与底物比，故而消化率下降更小。蛋白质消化率的下降可能是：1）储藏过程中的美拉德反应，还原糖的羰基基团和蛋白质的氨基基团相互作用形成复杂的中间产物，抑制了蛋白酶的活性［17］；2）水溶性和盐溶性蛋白质提取率降低，在水溶和盐溶的反应条件下，蛋白质的消化率降低。

3 结论

在储藏过程中，小麦的淀粉和蛋白质的含量几乎不变，但其消化率却发生很大的变化。经过12周的人工陈化，小麦中淀粉和蛋白质的消化率发生了不同程度的变化。陈化储藏后，小麦中淀粉的消化率下降了，快消化淀粉和抗性淀粉含量下降，慢消化淀粉含量上升；蛋白质的消化率下降；可溶性蛋白含量下降。陈化过程中，各物质含量变化的机理复杂，且与正常储粮条件并不完全相同，仍需探讨。

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Digestibility of Starch and Protein During Accelerated Aging of Wheat

Zhang Shencheng Guan Erqi Bian Ke Xu Mengmeng Zhang Kun

（College of Food Science and Technology，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001）

Effect of accelerated aging of 40℃on nutritional quality of starch and protein in wheat grains has been studied in the present paper.The results indicated that rapidly digestible starch（RDS）and resistant starch（RS）declined by 30.15%and 26.75%respectively，while the slowly digestible starch（SDS）increased by 26.59%during accelerated aging.Apparent decline to various extents in starch and protein digestibility could be also observed in accelerated aging.Starch digestibility was declined by 30.15%，13.75%，7.06%and 1.79%respectively after incubated with separated enzyme solution 20，50，80 and 120 min，while protein digestibility was declined by 8.27%and 4.91%after pepsin and pepsin-trypsin digestion；the extractability of soluble proteins decreased by 34.29%during accelerated aging.Effect of accelerated aging on digestibility of wheat starch and protein was remarkable（P＜0.05）.

wheat，storage，starch，protein，digestibility

TS201.4

A

1003-0174（2015）02-0011-04

小麦产业技术体系建设（CARS-03）

2013-10-16

张珅铖，男，1989年出生，硕士，食品科学

卞科，男，1960年出生，教授，谷物蛋白质化学、粮油储藏科学与技术、农产品资源转化与利用