小麦抗性淀粉理化特性的研究

林静，苑会功，周英，李卫华，王琳，张东海

(1.石河子大学/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子 832003；2.第五师八十八团农业技术综合服务中心，新疆博乐 833400；3.吉林农业工程职业技术学院，吉林四平 136001)

小麦抗性淀粉理化特性的研究

林静1，苑会功1，周英2，李卫华1，王琳3，张东海1

(1.石河子大学/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子 832003；2.第五师八十八团农业技术综合服务中心，新疆博乐 833400；3.吉林农业工程职业技术学院，吉林四平 136001)

【目的】研究抗性淀粉的理化特性，为开发其在食品加工中的应用奠定基础。【方法】研究采用压热法制备小麦抗性淀粉，并分析其抗酶解性、耐酸性、持水性、吸湿性、乳化稳定性、粘度特性、碘吸收特性等理化特性。【结果】通过对抗性淀粉理化性质的研究，发现抗性淀粉的持水力比原淀粉高134.2%，吸湿性比原淀粉高22.27%；膨胀势、乳化能力和乳化稳定性分别比原淀粉降低了5.34%、3.44%和15.04%。随样品中抗性淀粉含量的增加，淀粉峰值粘度呈下降趋势。抗性淀粉与原淀粉的最大吸收波长在570～580 nm，两者聚合度相差不大。【结论】小麦抗性淀粉的持水性、膨胀势、乳化性和乳化稳定性比原淀粉有较大程度的降低，在实际应用时可以添加改良剂以改善抗性淀粉所产生的负面影响。小麦抗性淀粉粘度低所以可以作为食品增稠剂来使用。

小麦；抗性淀粉；理化特性

0 引 言

【研究意义】淀粉是小麦胚乳的主要成分，也是人类生产和生活中最重要的碳水化合物[1]。很长一段时间以来，因在人体排泄物中未曾检测到淀粉成分的残留，淀粉一直被认为可以被人体完全消化吸收[2]。但近10年来发现有很少部分淀粉受某种因素或加工过程的影响，其结构发生了变化，在人体肠胃中仍不被淀粉酶水解[3]。1983年，Englyst首次将这一部分淀粉命名为抗性淀粉(Resistant Starch，简称RS)。自抗性淀粉被发现以来，其独特的生理功能和显著的优点引起国内外研究人员的广泛关注[4]，也成为近年碳水化合物研究的重点。【前人研究进展】目前RS尚无化学上的精确分类，多数学者根据淀粉来源和人体实验结果(抗酶解性)的不同，将RS分为4类，分别是物理包埋淀粉(RS1)、抗性淀粉颗粒或生淀粉(RS2)、老化淀粉(RS3)和称为改性淀粉(RS4)[5-6]。其基本特性与普通淀粉相似，呈白色无异味的多孔性粉末，加到食品中不影响食品的感观和质地。前人在对马铃薯和玉米的RS理化特性的研究中发现，RS持水性低，颗粒粒度低，可膨化；糊化温度高；其耐酸性明显高于普通淀粉，且具有较强的抗酶解性，几乎不被耐高温α-淀粉酶酶解[7]。电镜检测发现抗性淀粉的结构更加紧密，颗粒密度高；粘度分析表明，RS具有相当的热稳定性、更强的凝胶形成能力及很好的流变学特性。【本研究切入点】小麦是北方人民喜爱的粮食作物，被广泛地用于制作面条、馒头和饺子等食品，但小麦成熟籽粒中RS含量较低，对其理化特性的研究未引起人们的重视。研究以压热处理工艺[8]获得来源于小麦的抗性淀粉为研究对象，对淀粉试样进行抗酶解性、吸湿性、耐酸性、乳化能力和淀粉粘度等理化特性分析，深入了解小麦抗性淀粉的理化特点，为抗性淀粉在食品工业添加中的应用提供参考。研究抗性淀粉的理化特性，为开发其在食品加工中的应用奠定基础。【拟解决的关键问题】研究以压热处理工艺[8]获得来源于小麦的抗性淀粉为研究对象，采用压热法制备小麦抗性淀粉，对制备的试样进行理化特性的分析，了解小麦抗性淀粉的理化特点，为抗性淀粉在食品工业添加中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 抗性淀粉

参考实验室苑会功[8]压热法处理制备小麦抗性淀粉，120℃压热处理40 min，4℃放置24 h，小麦新春6号抗性淀粉的平均产率达到7.26%。

抗性淀粉，原淀粉(用于制备RS的未经压热处理的淀粉，用作RS理化特性检查的对照材料)，耐高温α淀粉酶，大豆色拉油，盐酸，无水乙醇，KOH溶液，去离子水，碘溶液等。

1.1.2 仪器

FA1104型电子分析天平，DHG-9240AS型电热鼓风干燥箱，HZS-1型恒温水浴振荡器， SHA-C恒温振荡器，糖度仪，离心机，Brabender粘度仪(803202微型黏度糊化仪)，722S分光光度计等。

1.2 方 法

1.2.1 抗性淀粉的抗酶解性、吸湿性的测定

参考朱旻鹏等[9]方法。

1.2.2 抗性淀粉的耐酸性

称取原淀粉及RS样品各5.00 g，分别以不同pH值的盐酸水溶液配成一定浓度的淀粉溶液，将样品置于85℃的恒温振荡器中，用糖度仪观测淀粉溶液可溶性固形物含量，记录淀粉溶液可溶性固形物含量出现变化的时间，以此时间作为样品耐酸性的指标。

1.2.3 持水性

称取5.0 g样品分散于水中，80℃水浴1 h，冷却至室温后在转速为3 000 r/min下离心10 min，弃去上清液，擦干离心管内、外壁所附着的水分后称沉淀质量(g)。

持水力(%)=(沉淀质量/样品质量)×100.

1.2.4 抗性淀粉膨胀势

称取样品0.35 g，放入干燥的已称重(M1)的离心管中，加入5 mL蒸馏水，震荡混匀10 s，70℃水浴4 min，再混匀20 s，水浴6 min，沸水浴10 min，然后4℃冷水浴5 min，3 000 r/min离心4 min。弃上清并沥干残液称重(M2)

膨胀势=(M1-M2)/0.35.

1.2.5 抗性淀粉乳化能力和乳化稳定性

参考邵秀芝[10]方法测定。

1.2.6 抗性淀粉的粘度特性

在Brabender粘度仪上按照AACC标准进行测定。

1.2.7 抗性淀粉的碘吸收特性

称淀粉样品0.02 g后加入0.5 mL无水乙醇润湿样品，加入2 mol/mL的KOH溶液1 mL，使样品充分溶解。加入10 mL去离子水，用0.1 mol/mL的HCl将pH调至6.0～7.0，加水定容至50 mL。取10 mL于100 mL容量瓶，加入80 mL去离子水和2 mL I2-KI溶液(2 mgI2/mL和20 mgKI/mL)。定容至100 mL，立即混匀。用紫外分光光度计从波长500～800 nm扫描。

2 结果与分析

2.1 小麦抗性淀粉的抗/耐酶解性

研究表明，将RS样品(小麦新春6号制备的抗性淀粉)用足量的耐高温α-淀粉酶85℃酶解，分别在酶解时间为2、4、6、12、18和24 h测定还原糖含量来体现RS样品的抗/耐酶解能力。在2、4和6 h溶液中均测不到还原糖的含量，12 h时测得溶液中含有1%的还原糖。测定18、24 h溶液中的还原糖含量无明显曾加，所制备的RS样品的确有较强的抗酶解性，能够耐受长时间的酶解作用。

2.2 小麦抗性淀粉的耐酸性

研究表明，在pH<2的强酸性环境下抗性淀粉在10 min内出现水解现象，但当pH>3的情况下，RS的耐酸性就比较明显。RS在强酸下可以被水解，但此时水解作用也十分微弱，只有很小部分的RS能被酸水解为葡萄糖。在pH值为4时，RS样品被酸处理30 min后，可溶性糖才发生了变化。图1

图1 小麦原淀粉与抗性淀粉的耐酸性
Fig.1 Compare with the ability of resistant acid of wheat starch and RS

2.3 小麦抗性淀粉的持水性、膨胀势、吸湿性、乳化能力和乳化稳定性

淀粉的持水性指的是在一定量水中，一定量的淀粉在高温条件下，所得沉淀与原淀粉的比值。其持水力值越大，表明淀粉的持水能力越弱。研究表明，小麦抗性淀粉的持水能力明显低于小麦原淀粉(抗性淀粉的持水力比原淀粉高134.2%)。RS的吸湿性明显高于原淀粉(比原淀粉高22.27%)，RS的吸水特性可以使其在添加到一些食品中后不至影响食品的口感。

小麦抗性淀粉的膨胀势、乳化性和乳化稳定性比原淀粉有较大程度的降低。研究表明，小麦抗性淀粉的膨胀势比原淀粉的膨胀势降低了5.34个百分点；小麦抗性淀粉的乳化能力和乳化稳定性分别比原淀粉降低了3.44%和15.04%。这是由于在制备抗性淀粉时，经过高温高压处理后小麦淀粉细胞结构被破坏，影响了小麦抗性淀粉的膨胀势、乳化性和乳化稳定性。因此，在实际应用时可以考虑添加改良剂以改善抗性淀粉在这些指标上所产生的负面影响。表1

表1 小麦原淀粉与抗性淀粉部分理化指标
Table 1 Comparison of some physical and chemical properties of wheat raw starch and Resistant starch

不同处理Differenttreatment持水力(%)Waterretention膨胀势Flourswellingpower吸湿性(%)Hygroscopicity乳化能力(%)Emulsifyingcapacity乳化稳定性(%)Emulsionstability小麦原淀粉Rawstrach530.9312.4313.9143.3140.25小麦抗性淀粉Resistantstarch665.137.0936.1829.8725.21

2.4 小麦抗性淀粉的粘度特性

研究表明，小麦粉的峰值粘度要高于原淀粉的峰值粘度。在不同配比的原淀粉和抗性淀粉混合样中，随抗性淀粉含量的逐渐增加，混合样峰值粘度呈下降趋势。尤其当原淀粉和抗性淀粉之比为6∶6时，混合样的峰值粘度较原淀粉的峰值粘度降低了41.7%。在整个糊化过程中不同配比的原淀粉与抗性淀粉混合样粘度变化曲线相似，含不同配比抗性淀粉的样品无论是峰值粘度、低谷粘度还是最终粘度均低于原淀粉。但原淀粉和抗性淀粉之比为10∶2、9∶3和8∶4的混合样到达峰值粘度的时间要早于原淀粉。图2，图3

图2 不同配比混合样的峰值粘度

Fig.2 Peak viscosity of different mixed sample

图3 小麦面粉、原淀粉及抗性淀粉的粘度变化
Fig.3 Viscosity of wheat starch and resistant starch

2.5 小麦抗性淀粉的碘吸收特性

研究表明，抗性淀粉-碘络合物的最大吸收波长(570 nm)与原淀粉-碘络合物的最大吸收波长(580 nm)几乎重合，说明抗性淀粉的聚合度与原淀粉的聚合度相差不大。但是，抗性淀粉的碘络合物吸收峰比原淀粉略窄，表明抗性淀粉分子的分子量分布与原淀粉相比更为集中。张莉等通过测定自制样品的淀粉一碘复合物的紫外吸收曲线发现该曲线的最大光吸收略小于直链淀粉一碘络合物的最大光吸收。通过试验所得样品具有RS的光吸收特性，且该曲线在波长550～700 nm呈现一较宽的吸收峰，表明RS的聚合度不是单一的，而是在一定范围内连续分布。与实验结果一致。图4

图4 小麦原淀粉与抗性淀粉碘吸收值
Fig.4 Viscosity of wheat starch and resistant starch

3 讨 论

付蕾等[11]对玉米抗性淀粉理化特性的研究中提到，抗性淀粉样品的黏度近似为零, 说明抗性淀粉在95 ℃以下没有发生淀粉颗粒的吸水溶胀、崩解、直链淀粉的逸出和聚合等过程。抗性淀粉分子之间和分子内部的相互作用力明显大于普通玉米淀粉分子, 其结构与普通玉米淀粉明显不同, 没有普通玉米淀粉的糊化特性。在朱旻鹏等[8]的研究中原淀粉中加入RS后其黏度特性发生了一定变化,逐渐增加样品中RS的含量,样品黏度曲线的峰黏度、谷黏度、最终黏度均不断下降。这与研究的结果相同。还提到在RS加入量较少(≤10%)的情况下,样品仍保留了淀粉糊化曲线的主要特征。在食品加工中,可以通过控制使用量,在体现RS功能性的同时,保持淀粉原料的黏度特性。

小麦粉的品质特性包括小麦粉的理化特性、面团的物理特性、小麦粉食用品质特性及其他特性[12]。在理化特性方面小麦抗性淀粉的理化特性与最终品质存在一定的关系。在王娟等[13]对小麦抗性淀粉理化特性的研究中，表明采用热压法制备小麦抗性淀粉透光率较好，持水力、膨胀势和溶解度都随着水浴加热温度的升高而上升。试验把小麦抗性淀粉与原淀粉理化特性相比持水性、膨胀势、乳化性和乳化稳定性有较大程度的降低。这两者从不同的两个方面对小麦抗性淀粉的理化特进行分析。从中可以看出抗性淀粉的理化特性与原淀粉不同，在原淀粉中所占比例不同最终品质影响不同。

小麦粉烘烤蒸煮品质还受糊化特性、酶活性的影响。淀粉糊化峰值黏度与面条煮面品质密切相关，一般峰值黏度越高，面条品质越好。测定淀粉糊化的仪器有糊化仪和电子黏度仪，这两种仪器测定小麦粉试样中淀粉的糊化性质 (糊化温度、最高黏度、最低黏度和面粉糊回生后黏度增加值)和α-淀粉酶活性[12]。小麦抗性淀粉作为天然安全的食品资源，不仅弥补了传统膳食纤维的不足，还为开发新型膳食纤维食品开发带来了希望[14]。对小麦抗性淀粉理化特性的研究在持水性、膨胀势、乳化性和乳化稳定等特性与原淀粉相比为工业生产提供了理论依据。

研究表明，脂质对抗性淀粉的含量会有所影响。多方面研究证实脂质与直链淀粉会形成一种特殊的复合物，这种复合物在X-射线衍射下显示独特的V 型图案。脂质与直链淀粉的复合会竞争性的降低直链淀粉间结晶，因此若将这种复合物区别于前4类抗性淀粉称为第五类抗性淀粉RS5，这种复合反应会降低RS3的含量；但是如果在工艺学上将两者划为抗性淀粉类，那么抗性淀粉的含量会有所提高[15]。小麦籽粒中脂质的含量极少，不知道是否会影响其中的抗性淀粉的含量及理化特性。但这将给下一步的工作提供一些启示。

4 结 论

小麦抗性淀粉的耐酸性、吸湿性、抗酶解性明显高于原淀粉，使其在添加到一些食品中后不至影响食品的口感；小麦抗性淀粉的持水性、膨胀势、乳化性和乳化稳定性比原淀粉有较大程度的降低，在实际应用时，可以考虑添加改良剂以改善抗性淀粉所产生的负面影响。对小麦抗性淀粉粘度分析，得知RS具有相当的黏度稳定性、更强的凝胶形成能力、很好的流变学特性，所以其可以作为食品增稠剂来使用。分析了抗性淀粉的理化特性，可以看出抗性淀粉的理化特性与原淀粉不同，在原淀粉中所占比例不同最终品质影响不同。

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Supported by: Xinjiang P&C Corps S&T Bureau Modern Agricultural S&T Research and Achievements Transformation Plan"Breeding of new wheat varieties and innovation of germplasm resources" (2016AC027)

ZHANG Dong-hai(1969-), male, Associate Professor, Master Instructor, mainly engaged in wheat reistance mechanism LI Wei-hua(1968-), female, professor, Doctoral tutor, mainly engaged in wheat quality and molecular mechanism

Studies on the Physicochemical Properties of Wheat Flour Resistant Starch

LIN Jing1, YUAN Hui-gong1, ZHOU Ying2, LI Wei-hua1, WANG Lin3, ZHANG Dong-hai1

(1.KeyLaboratoryofOasisEco-agricultureofXinjiangProductionandConstructionCorps,CollegeofAgronomy,ShiheziUniversity,ShiheziXinjiang832003,China; 2.The88thRegimentAgriculturalTechnologyServiceCenter，the5thAgriculturalDivision,BoleXinjiang833400,China; 3.JilinAgriculturalEngineeringPolytechnicCollege,SipingJilin136001,China)

【Objective】 For a comprehensive understanding of the physicochemical properties of resistant starch, the development prospect of its application in food processing. 【Method】This research adopted the hot press preparation of wheat resistant starch, and the analysis of its enzymatic resistance, acid resistance, water retention, hygroscopicity, emulsion stability, viscosity, iodine absorption properties and other physical and chemical properties. 【Result】Through the study of the physicochemical properties of resistant starch, the results showed that the water holding capacity of RS was 134.2% higher than that of raw starch。The swelling power, emulsifying capacity and emulsion stability were decreased by 5.34%, 3.44% and 15.04%, respectively. The peak viscosity of starch decreased with the increase of resistant starch content in the samples. The maximum absorption wavelength of resistant starch and raw starch was in the range of 570 nm to 580 nm, and the degree of polymerization was not significant.【Conclusion】Wheat resistant starch water holding capacity, swelling power, emulsification and emulsion stability have a greater degree of reduction than the raw starch, and the practical application might consider adding modifier to improve the side effects of resistant starch produced. Wheat resistant starch has low viscosity so it can be used as food thickener.

wheat; resistant starch；physicochemical properties

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.03.004

2016-11-04

新疆兵团科技局现代农业科技攻关与成果转化计划“小麦新品种选育与种质资源创新”(2016AC027)

林静(1992-)，女，四川人，硕士研究生，研究方向为小麦品质改良， (E-mail)719577181@qq.com

张东海(1969-)，男，副教授，研究生导师，研究方向为小麦抗性机理， (E-mail)xjzhangdh@126.com 李卫华(1968-)，女，教授，博士生导师，研究方向为小麦品质及分子机理，(E-mail)lwh_agr@shzu.edu.cn

S512

A

1001-4330(2017)03-0417-06