大豆肽和豌豆肽对大米淀粉理化性质的影响

付田田 靳凤芳 牛丽亚 涂 瑾 肖建辉

(江西农业大学食品科学与工程学院，南昌 330045)

淀粉是许多谷物(如玉米、小麦、大米、燕麦)、薯类等的主要组成成分，是人类膳食中最重要的能量来源。大米淀粉约占淀粉工业总产量的 13%，是次于玉米、小麦和马铃薯的第四大淀粉工业原料[1-4]。天然的淀粉存在一些缺陷，不能满足食品加工过程中的各种特定需求，例如天然淀粉容易热分解，抗剪切稳定性不够，冻融稳定性较差，易老化等。因此，需要寻找合适的方法来改善和克服天然淀粉的缺陷[5]。

研究发现，盐类、脂肪酸、多酚等可以和淀粉分子发生一些复杂的作用关系，二者可以通过氢键、范德华力和疏水相互作用力等分子间作用力而发生非共价结合，这种结合的强弱大多与多肽和淀粉的种类及结构有关。这些相互作用，能够在一定程度上发生改变淀粉的流变学特性、热力学特性、凝胶特性和消化性能等理化性质，有利于改善调控淀粉类食品的加工品质和营养品质[6-11]。

多肽是蛋白质中20个天然氨基酸以不同组成和排列方式构成的从二肽到复杂的线性、环形结构的不同肽类的总称，是源于蛋白质的多功能化合物，具有良好的加工特性和生理活性[12-13]。尤为重要的是，多肽分子链上的氨基酸序列、氨基酸构型及末端氨基酸、电荷、两亲性、疏水性等，可以为其与其他分子的结合提供广阔的位点[14]。然而多肽与淀粉间相互作用的研究目前还鲜有报道，其影响程度和机理尚不明确。

本课题组前期研究发现草鱼蛋白肽能与淀粉分子相互作用，从而避免糊化后的淀粉分子进行有序化重排而控制淀粉老化[15]。本实验以大米淀粉为基质，大豆肽和豌豆肽作为研究对象，探讨多肽对大米淀粉物化性质的影响，深入研究多肽与大米淀粉的相互作用，为活性肽与大米淀粉健康食品的广泛应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大米淀粉、大豆肽粉(肽含量≥80%，肽段相对分子质量小于等于2 000的比例≥80%)、豌豆肽粉(肽含量≥75%，相对分子质量小于1 000的蛋白水解物比例≥85%)，江西金农生物科技有限公司；猪胰淀粉酶，阿拉丁试剂(上海)有限公司；糖化酶、DNS试剂北京索莱宝科技有限公司；其余试剂：均购自西陇科技股份有限公司。

1.2 仪器与设备

FE28 型pH计；2100型&UV2100型分光光度计；TEE32型TA-XT plus物性测定仪；RVA-4快速黏度分析仪。

1.3 方法

1.3.1 大米淀粉糊化特性的测定

用快速黏度分析仪测定。根据美国谷物化学协会(AACC)的标准程序2进行测试，蒸馏水的添加量为25 g，调制成质量分数为6%的混合体系(以干基计)。RVA谱特征值主要用峰值黏度、最终粘度、崩解值、回生值等表示，同时记录糊化温度，峰值时间。

1.3.2 大米淀粉透明度的测定

称取一定量的大米淀粉配成质量分数为1%的淀粉乳，并按照不同添加量(1%、5%、10%)分别加入大豆肽和豌豆肽，混合均匀后置于90 ℃水浴加热搅拌30 min，在620 nm波长处测量淀粉糊的透明度(以蒸馏水作空白对照)。

1.3.3 大米淀粉冻融稳定性的测定

参考陈学玲等[16]的方法并稍作修改，称取一定量的大米淀粉配成质量分数为3%的淀粉乳，并按照不同添加量(1%、5%、10%)分别加入大豆肽和豌豆肽，混合均匀后置于90 ℃水浴加热搅拌30 min，冷却至室温后，倒入已知质量的离心管中，在-15 ℃的冰箱中冷冻24 h，然后在25 ℃水浴锅中解冻2 h，称其质量后，在4 000 r/min下离心20 min，弃去上清液后称离心管质量。按照公式计算析水率：

R=(m1-m2)/(m1-m0)×100%

式中：m0为离心管的质量/g；m1为解冻后离心管和样品总质量/g；m2为离心后弃去上清液后离心管和淀粉糊的总质量/g。

1.3.4 大米淀粉溶解性和膨胀度的测定

称取一定量的大米淀粉配成质量分数为2%的淀粉乳，并按照不同添加量(1%、5%、10%)分别加入大豆肽和豌豆肽，混合均匀后，分别在一定温度(55、65、75、85、95 ℃)水浴加热搅拌30 min，冷却至室温，3 000 r/min离心20 min，分别取上清液和沉淀置于105 ℃烘箱中烘干至恒重。大米淀粉溶解度(S)和膨胀度(B)根据公式计算：

S=m1/m2×100%

B=m3/m2×(100-S)×100%

式中：m1为离心后上清液蒸干至恒重后的淀粉质量/g；m2为淀粉的质量/g；m3为离心后淀粉糊的质量/g。

1.3.5 大米淀粉凝沉性的测定

称取一定量的大米淀粉配成质量分数为2%的淀粉乳，并按照不同添加量(1%、5%、10%)分别加入大豆肽和豌豆肽，混合均匀后，在90 ℃下糊化30 min，冷却至室温，取25 mL淀粉糊于具塞试管中静置，每1 h观察下层沉淀体积，即为凝沉积，待凝沉积稳定之后，凝沉积与总糊液体积比为沉降体积比。

1.3.6 大米淀粉硬度的测定

称取大米淀粉10 g于50 mL的锥形瓶中，加入25 mL水，并按照不同添加量(1%、5%、10%)分别加入大豆肽和豌豆肽，磁力搅拌混合均匀后，在90 ℃下糊化30 min，置于4 ℃冰箱冷藏24 h。采用物性测定仪测定淀粉的硬度。测定条件：压缩速度1 mm/s，压缩比30%。

1.3.7 大米淀粉消化性能的测定

参照Englyst等[17]的体外模拟酶水解法稍作修改。称取大米淀粉0.2 g于50mL的锥形瓶中，加入pH为5.2的醋酸钠缓冲液15 mL，并按照不同添加量(1%、5%、10%)分别加入大豆肽和豌豆肽，混合均匀后，在90 ℃下糊化30 min，冷却至室温，然后加入猪胰α-淀粉酶和糖化酶(20∶1)10 mL(酶溶液提前在37 ℃下活化30 min)，水浴锅内37 ℃恒温一定时间后，沸水灭酶，采用DNS法在波长540 nm处比色得出葡萄糖量。

式中：G20为20 min后水解生成的葡萄糖量/mg；FG为水解前淀粉中葡萄糖量/mg；G120为120 min后水解生成的葡萄糖量/mg；TS为总淀粉量/mg。

1.3.8 数据分析

2 结果与分析

2.1 豌豆肽和大豆肽对大米淀粉糊化性质的影响

豌豆肽和大豆肽对大米淀粉黏度的影响如图1和表1所示。在相同的条件下，与原淀粉相比，加入豌豆肽和大豆肽后，体系中的峰值黏度、最终黏度、崩解值、回生值、糊化温度及峰值时间均有不同程度降低，且随着豌豆肽和大豆肽含量的增加而显著降低。豌豆肽的添加对降低体系的峰值黏度、崩解值、峰值时间及糊化温度的效果优于大豆肽。但相对于体系的最终黏度、回生值的降低效果，大豆肽的添加则优于豌豆肽[18-19]。

表1 豌豆肽和大豆肽对大米淀粉糊化性质的影响

注：同列肩标字母不同表明差异显著(P<0.05)。余同。

图1 豌豆肽和大豆肽对大米淀粉黏度的影响

2.2 豌豆肽和大豆肽对大米淀粉透明度的影响

豌豆肽和大豆肽分别对大米淀粉糊透明度的影响如图2所示。豌豆肽的添加量与透明度成正比，与原淀粉相比，豌豆肽的加入使大米淀粉糊的透明度显著增加，但大豆肽的添加对透明度的影响均不显著。这可能是因为豌豆肽的分子量小于大豆肽，在大米淀粉糊化过程中，一个淀粉分子可以结合更多的豌豆肽，使得淀粉分子间不发生相互缔合或者缔合的程度很低，使淀粉糊更加稳定、分散、透光率增高[20]。

注：同组同柱肩标字母不同表明差异显著(P<0.05)。余同。图2 豌豆肽和大豆肽对大米淀粉透明度的影响

2.3 豌豆肽和大豆肽对大米淀粉冻融性的影响

在淀粉糊冻融的过程中，形成的凝胶网状的结构决定析水率的大小。析水率是评估冻融处理过程中淀粉抵御劣变能力的一个有用指标[21-23]。从图3中可以看出，相对于原淀粉来说，大豆肽和豌豆肽的加入能改善其冻融稳定性，且大豆肽的影响比豌豆肽更明显，1%大豆肽就能使析水率显著降低。

图3 豌豆肽和大豆肽对大米淀粉冻融性的影响

2.4 豌豆肽和大豆肽对大米淀粉溶解度和膨胀度的影响

不同温度下，大豆肽和豌豆肽对大米淀粉的溶解度的影响如表2所示，每组淀粉的溶解度随温度的升高呈上升趋势。同一温度、同一肽的条件下，淀粉的溶解度与添加量呈正比。同一条件下，大豆肽的效果比豌豆肽更明显。

表2 豌豆肽和大豆肽对大米淀粉溶解度的影响

不同温度下，大豆肽和豌豆肽对大米淀粉膨胀度的影响如表3所示。各组淀粉的膨胀度随温度升高呈上升趋势，在95 ℃，膨胀度增加明显，尤其10%的豌豆肽和5%的大豆肽。这可能是因为肽的加入破坏了淀粉结构中的无定形区，降低直链淀粉的抑制作用，促进了淀粉的自由膨胀。

表3 豌豆肽和大豆肽对大米淀粉膨胀度的影响

2.5 豌豆肽和大豆肽对大米淀粉凝沉性的影响

在48 h快速凝沉实验中，前24 h，加入肽的淀粉与原淀粉的凝沉曲线近乎于一条直线，凝沉积随时间延长逐渐降低，沉降速率较为稳定；24 h后，原淀粉、加入大豆肽的淀粉和加入1%的豌豆肽已经不再有变化，上清液和沉淀有明显的分界线，而加入5%和10%豌豆肽的淀粉的分界线在36 h后才基本清晰。48 h后的凝沉体积比如图4所示。与原淀粉相比，5%、10%的豌豆肽显著增加了大米淀粉的凝沉体积比，大豆肽各添加量之间无显著性差异。其原因可能与2.2中的分析结果相似，但当豌豆肽的量达到某一临界值的前后，可以使大米淀粉分子结构发生不同的变化[24]。

图4 豌豆肽和大豆肽对大米淀粉凝沉性的影响

2.6 豌豆肽和大豆肽对大米淀粉硬度的影响

豌豆肽和大豆肽对大米淀粉硬度的影响如图5所示。与原淀粉相比，加入大豆肽的大米淀粉硬度显著下降，但豌豆肽的加入对大米淀粉的影响成反比。这可能是因为大豆肽分子量较豌豆肽大，与淀粉的相互作用竞争性地阻碍了淀粉网络中单链直链淀粉分子重排缠绕形成双螺旋结构的过程，使淀粉分子更易于移动，淀粉胶老化程度下降[24]。可见，大豆肽的加入可以延缓大米淀粉的老化。

图5 豌豆肽和大豆肽对大米淀粉硬度的影响

2.7 豌豆肽和大豆肽对大米淀粉消化特性的影响

依据淀粉在人体内消化的特点，将淀粉归为3类：快消化性淀粉(RDS)，慢消化性淀粉(SDS)，抗性淀粉(RS)。目前已经有研究证实，淀粉在体外消化实验的结果和血糖指数有显著的相关性，RS和SDS含量高的食物血糖指数低[17,25]。

豌豆肽和大豆肽对大米淀粉消化特性的影响如表4所示。在相同的条件下，与原淀粉相比，加入豌豆肽和大豆肽后，RDS均有不同程度降低，大豆肽的效果显著大于豌豆肽，其中5%的大豆肽SDS和RS增加最多。由此可以推测，小分子肽可以强化完全糊化后的淀粉的抗酶解能力，这可能源于淀粉结构发生了变化或者引入的基团有空间阻碍的作用，使酶与淀粉分子结合而成的活性复合物不易形成[17]。

表4 豌豆肽和大豆肽对大米淀粉消化特性的影响/%

3 结论

在大米淀粉与肽共糊化过程中，豌豆肽和大豆肽对其糊化性质产生了不同程度的影响。与原淀粉相比，两者的加入对体系的RVA值均有不同程度的降低。豌豆肽的加入使大米淀粉糊的透明度显著增加，但大豆肽的添加对透明度的影响均不显著。大豆肽和豌豆肽的加入均能显著改善其冻融稳定性、溶解度和膨胀度，且大豆肽的影响比豌豆肽更明显。5%、10%的豌豆肽显著增加了大米淀粉的凝沉体积比，大豆肽各添加量之间无显著性差异。大豆肽的加入使大米淀粉的硬度显著下降。此外，加入豌豆肽和大豆肽后，RDS均有不同程度降低，大豆肽的效果显著大于豌豆肽，其中5%的大豆肽使SDS和RS增加最多。而两种肽对大米淀粉某些性质的影响不一，其主要原因在于两种肽性质，比如氨基酸组成、分子量的不同等。根据本研究结果可以推断，在与淀粉共糊化的过程中，肽与淀粉之间相互作用，或改变淀粉的结构，或形成屏障保护淀粉颗粒，能改善大米淀粉的糊化性质，延缓其老化。