马铃薯抗性淀粉的制备及其体外消化性质研究

李姗姗，杨 平，徐 昕，范 敏，刘 彻，罗 南

（沈阳师范大学粮食学院，辽宁沈阳 110161）

0 引言

世界粮农组织（FAO） 定义，抗性淀粉（Resistant starch，RS） 又称抗酶解淀粉、难消化淀粉，是指那些无法被健康人体小肠酶解消化吸收，但能在人的肠胃道中被发酵分解的一类淀粉及其降解物。抗性淀粉目前尚无化学上的精确分类，因为抗性淀粉的定性与酶和淀粉的比例、酶的来源、酶解条件等有关，所以需要一种优化标准。目前，大多数学者根据淀粉来源和抗酶解性的不同，将抗性淀粉分为4类：RS1（物理包埋淀粉），RS2（抗性淀粉颗粒），RS3（老化淀粉），RS4（化学改性淀粉）[1]。抗性淀粉普遍存在于天然食品中，如马铃薯、玉米、大米、香蕉等，目前国内已知的抗性淀粉的主要来源是马铃薯、玉米。试验利用压热法制备抗性淀粉，重点研究马铃薯抗性淀粉红外光谱和消化性质。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

马铃薯（品种：新土豆，产地：沈阳）、高温α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶，由深圳恒生生物科技有限公司提供；马铃薯抗性淀粉、RS3（老化淀粉），上海即通国际贸易有限公司提供；其余试剂均为国产，分析纯。

1.2 仪器与设备

DS-1型高速组织捣拌机，上海标本模型厂产品；UV-500型紫外可见分光光度计，上海元析仪器有限公司产品；LD5-2A型低速离心机，北京医用离心机厂产品；ZHWY-C2102型恒温培养振荡器，上海智城分析仪器制造有限公司产品；LMQ.J型立式灭菌器，山东新华医疗器械股份有限公司产品；VECTOR33型傅里叶变换红外光谱仪，德国Broker公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 马铃薯淀粉提取

马铃薯洗净、去皮、切块→按料液比1∶4与0.2%的NaOH溶液混合→打浆→过100目筛→将残渣与上清液混合反复打浆5～6次→滤液静置5 h→沉淀以转速3 500 r/min离心10 min→马铃薯粗淀粉→于80℃下干燥至恒质量→马铃薯淀粉。

1.3.2 马铃薯抗性淀粉的制备

取马铃薯淀粉1 g，去离子水4 mL。配制淀粉乳溶液250 mg/g，高压灭菌锅121℃，30 min，冷却。于4℃下放置12 h，将淀粉凝胶打碎加入高温α-淀粉酶96℃恒温30 min，调节pH值4.5，加入葡萄淀粉酶59℃恒温30 min，以转速5 000 r/min离心10 min，弃去上清液，真空冷冻干燥即得马铃薯抗性淀粉[2-4]。

1.3.3 马铃薯抗性淀粉含量测定

称取马铃薯抗性淀粉1 g，加入缓冲液调pH值1.5，加入胃蛋白酶溶液，于40℃下恒温处理60 min，冷却至室温；调节pH值至6，加入高温α-淀粉酶，于90℃下恒温处理30 min，冷却至室温；调节pH值至4.5，加入葡萄糖淀粉酶，于60℃下恒温处理处理60 min，冷却至室温；以转速3 000 r/min离心10 min，弃去上清液，沉淀物完全溶解于4 mol/L KOH溶液中，用HCl中和，加入葡萄糖淀粉酶，于60℃下恒温处理60 min，冷却至室温，以转速3 000 r/min离心10 min，收集上清液，用蒸馏水定容至100 mL，采用3,5-二硝基水杨酸法测定还原糖含量；然后乘以0.9即为抗性淀粉含量。

1.3.4 红外光谱分析

采用澳化钾压片法，在波数400～4 000 cm-1范围对马铃薯原淀粉、R3、工业生产抗性淀粉及自制抗性淀粉红外光谱分析[5]。

1.4 马铃薯抗性淀粉体外消化性质研究

1.4.1 人工胃液消化

淀粉样品 50±0.1 mg，记为m1，加入1.5 mL人工胃液，于37℃下恒温振荡消化4 h，以转速10 000 r/min离心5 min，弃去上清液，沉淀用无水乙醇洗涤3次，于105℃下烘干，称质量记为m2，计算失质量率。

1.4.2 人工肠液消化

上述经人工胃液消化烘干的样品加入1.5 mL人工肠液，于37℃下恒温振荡消化5 h，以转速10 000 r/min离心5 min，弃去上清液，沉淀用无水乙醇洗涤3次，于105℃下烘干，称质量记为m3，计算失质量率[6]。

2 结果与分析

2.1 马铃薯抗性淀粉红外光谱分析

马铃薯淀粉红外光谱图见图1，工业生产抗性淀粉红外光谱图见图2，R3红外光谱图见图3，自制抗性淀粉红外光谱图见图4。

从图1～图4可以看出，马铃薯淀粉、工业生产抗性淀粉、R3、自制抗性淀粉的红外光谱图并无显著差异，它们具有相似的主要特征吸收峰，说明压热法制备抗性淀粉过程中没有形成新的基团，或者说没有发生化学反应；对比它们的红外光谱图会发现，抗性淀粉在2 000 cm-1处吸收峰的相对强度增大，说明抗性淀粉较淀粉形成了更多的氢键。

图1 马铃薯淀粉红外光谱图

图2 工业生产抗性淀粉红外光谱图

图3 R3红外光谱图

图4 自制抗性淀粉红外光谱图

2.2 消化性质研究

各类淀粉在人工胃液和人工肠液中失质量率见表1。

表1 各类淀粉在人工胃液和人工肠液中失质量率/%

由表1可知，马铃薯淀粉在人工胃液的中失质量率为19.18%，3种抗性淀粉，即自制RS为4.27%，工业生产RS为3.44%，R3为5.56%在人工胃液中的失质量率远低于马铃薯淀粉。可见，人工胃液对抗性淀粉的消化作用不大。马铃薯淀粉在人工肠液的中失质量率为9.79%，3种抗性淀粉，即自制RS为5.85%，工业生产RS为4.72%；R3为4.94%在人工肠液中的失质量率低于马铃薯淀粉。因此，人工肠液对抗性淀粉的消化吸收的程度不大。

3 结论

由红外光谱分析可知，马铃薯淀粉及其他3种抗性淀粉的红外光谱图具有相似吸收峰，即在制备过程中没有新的基团形成，在2 000 cm-1处吸收峰增大，说明抗性淀粉较淀粉形成了更多的氢键。

马铃薯淀粉及其他3种抗性淀粉的红外光谱图并无显著差异，具有相似的主要特征吸收峰；但相较于淀粉，抗性淀粉形成了更多的氢键。

人工肠胃液对抗性淀粉的消化作用不大，可知抗性淀粉确实无法被健康人体小肠消化吸收，产生的失质量率绝大多数原因在于抗性淀粉被能被发酵分解。