甜玉米芯多糖对淀粉及消化酶的影响

张凯，王鑫*，马永强，陈俊杰，肖恩来

哈尔滨商业大学食品工程学院，省高校食品科学与工程重点实验室（哈尔滨 150076）

甜玉米芯是甜玉米果穗去籽粒后的穗轴，具有组织均匀、硬度适宜、韧性好、吸水性强、耐磨性能好等优点[1]，但很大部分用于饲料等用途，造成了资源浪费，其实其中的多糖类物质是一种可回收利用的资源且对健康有一定的益处。多糖是一类由10个以上的单糖通过糖苷键聚合而成的生物高分子化合物，通式为[C6(H2O)5]m，通常m远远大于20[2]。多糖来源很广，广泛存在于植物、动物和微生物中，多糖是生物体的基本组成成分，在能量储存、结构支持和防御等方面具有重要作用，自然界90%以上的碳水化合物均以多糖形式存在[3]。

随着生活水平的提高，饮食及生活作息时间的不规律，“三高”症状越来越普遍，尤其是Ⅱ型糖尿病的患者，已慢慢趋于年轻化，是世界范围内发病率和死亡率的主要原因[4]。糖尿病的主要表现是餐后血糖升高，餐后血糖升高的最主要来源是食物中碳水化合物的消化[5]，食物中的主要碳水化合物是淀粉，淀粉是由90%以上的直链淀粉和少量的支链淀粉组成[6]。研究表明，一些脂类，如亚油酸、游离脂肪酸等小分子物质可与淀粉结合，尤其是与直链淀粉结合，从而减少淀粉的酶解，是减少餐后高血糖的一条主要来源。因此延缓食物中淀粉的降解，对控制餐后高血糖的升高具有重要意义[7]。所以通过碘显色来测定反应中淀粉含量，间接判断甜玉米芯多糖对淀粉消化的影响。

1 材料与试剂

1.1 材料与试剂

甜玉米（脆王）；S 9765可溶性淀粉（Sigma公司）、037-22-3支链淀粉（上海瑞谷生物科技有限公司）、9005-82-7直链淀粉（阿拉丁公司）、A 3403 α-淀粉酶（Sigma公司）、L 0042碘化钾（上海宝曼生物科技有限公司）、浓盐酸、氢氧化钠、单质碘、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠，均为分析纯。

1.2 仪器与设备

81-2型恒温磁力搅拌器（上海县曹行无线电元件厂）；DHG-9203 A型电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限责任公司）；MC型精密电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）；ALC-1100.2型电子分析天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）；TDL 80-2 B型低速台式离心机（上海安亭科学仪器厂）；KQ-500 VDE型双频数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限责任公司）；HH-4型电子恒温水浴箱（国华电器有限公司）；TU-1900双光度紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限公司）；pH计（上海精科仪器有限责任公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 甜玉米芯多糖提取

甜玉米芯经干燥、粉碎、过筛、脱脂。称取适量脱脂粉末，按料水比1:20（g/mL）在水浴3 h后，取上清液过滤、浓缩，用Sevage法进行脱蛋白[8]，树脂进行脱色，将脱色后的多糖溶液浓缩后采用体积分数80%的乙醇进行醇沉，静置过夜，小心弃去上清液[9]，得到醇沉后多糖粉末，备用。

1.3.2 淀粉-碘复合物的形成及淀粉的消化方法

准确称取10.0 mg的可溶性淀粉，加入1.0 mL煮沸的蒸馏水，待溶液达到充分溶胀30 min后，加入配制好的7.5 mL pH 2.0的KCl-HCl溶液和7.5 mL pH 7.1的Na3PO4溶液，混合均匀后，超声30 s，制备可溶性淀粉悬浮液。取0.9 mL淀粉悬浮液加入试管中，再加入2.0 μL 25 mg/mL的α-淀粉酶溶液，在37 ℃下消化0，1，2，4和6 min。根据不同的消化时间再向各个试管中加入0.1 mL的碘溶液，混合均匀后，立即在500～900 nm波长范围下进行全波长扫描[10]。

1.3.3 甜玉米芯多糖对可溶性淀粉-碘复合物形成的影响

1) 按照1.3.2方法制备淀粉悬液。

2) 试验组：准确量取5组已配制好的淀粉悬浮液，分别向已编号的试管中各加入0.9 mL，再向试管中加入不同质量浓度（4，8，16，32和64 μg/mL）的甜玉米芯多糖溶液。对照组：准确量取0.9 mL 5×5组已配制好的淀粉悬浮液，参照试验组，加入等体的1.0 mL溶剂于试管组中。在温度25 ℃下，孵化30 s。

3) 波长扫描：向各个试管中加入0.1 mL的碘溶液，混合均匀后，立即在500～900 nm波长范围下进行全波长扫描。

1.3.4 甜玉米芯多糖对可溶性淀粉消化性的影响

1) 按照1.3.2方法制备淀粉悬液。

2) 按照1.3.3小节中（2）的方法配置试验组和对照组。

3) 各个试管中加入2.0 μL 5 mg/mL的α-淀粉酶溶液，37 ℃下消化1 min。

4) 消化1 min后，按照1.3.3小节中（3）的方法进行波长扫描。

1.3.5 甜玉米芯多糖对直链淀粉-碘复合物形成的影响

1) 准确称取10.0 mg的直链淀粉，加入1.0 mL煮沸的蒸馏水，待溶液达到充分泡涨30 min后，加入配制好的7.5 mL pH 2.0的KCl-HCl溶液和7.5 mL pH 7.1的Na3PO4溶液，混合均匀后，超声30 s，制备直链淀粉悬浮液。

2) 按照1.3.3小节中（2）的方法配置试验组和对照组。

1.3.6 甜玉米芯多糖对直链淀粉消化的影响

1) 按照1.3.2方法制备淀粉悬液。

2) 按照1.3.3小节中（2）的方法配置试验组和对照组。

3) 各个试管中加入2.0 μL 5 mg/mL的α-淀粉酶溶液，在37 ℃下消化1 min。

4) 消化1 min后，按照1.3.3小节中（3）的方法进行波长扫描。

1.3.7 甜玉米芯多糖对支链淀粉-碘复合物形成的影响

1) 准确称取10.0 mg的支链淀粉，加入1.0 mL煮沸的蒸馏水，待溶液达到充分泡涨30 min后，加入配制好的7.5 mL pH 2.0的KCl-HCl溶液和7.5 mL pH 7.1的Na3PO4溶液，混合均匀后，超声30 s，制备支链淀粉悬浮液。

2) 按照1.3.3小节中（2）的方法配置试验组和对照组。

3) 按照1.3.3小节中（3）的方法进行波长扫描。

2 结果与分析

2.1 淀粉-碘复合物的形成及淀粉的消化结果分析

不同消化时间下淀粉-碘复合物的吸光度结果如图1所示。由图1可知，加入淀粉酶后的淀粉溶液经过不同时间下的消化作用，淀粉逐渐被淀粉酶消化而减少，致使淀粉碘化物的吸光度也逐渐减少降低。在560 nm处出现波谷，根据文献[11-12]可知，淀粉碘复合物的吸收峰在540～660 nm，于是可知淀粉被消化。

图1 不同消化时间下的吸光度

图2 淀粉消化1 min与0 min的吸光度差值

淀粉酶消化1 min减去0 min的吸光度所绘制的图如图2所示。图2中，在560 nm吸光度之前的曲线斜率较大，说明加入淀粉消化酶1 min后，此段波长处的淀粉同样被消化，溶液中淀粉含量有很大程度上的减少。

2.2 甜玉米芯多糖对可溶性淀粉-碘复合物形成的影响

图3为甜玉米芯多糖对可溶性淀粉-碘复合物的影响。甜玉米芯多糖抑制了可溶性淀粉与碘的复合作用，并且抑制作用随着甜玉米芯多糖的浓度增大而增强。在750 nm处存在吸收峰，说明甜玉米芯多糖主要抑制了淀粉和碘的结合。在700 nm波长处，由于各吸光度不同，证明淀粉-碘复合物的含量不同，可知甜玉米芯多糖对淀粉-碘复合物存在一定抑制结合作用。

图3 甜玉米芯多糖对淀粉-碘复合物的影响

2.3 甜玉米芯多糖对可溶性淀粉消化性的影响

图4甜玉米芯多糖对可溶性淀粉-碘复合物的影响。甜玉米芯多糖对可溶性淀粉-碘复合物的形成存在着抑制作用，从上到下甜玉米芯多糖的浓度由高到低，表示甜玉米芯多糖对淀粉酶对淀粉的消化作用存在着浓度剂量的趋势关系。

图4 甜玉米芯多糖对可溶性淀粉消化性的影响

2.4 甜玉米芯多糖对直链淀粉-碘复合物形成的影响

图5和图6为甜玉米芯多糖对直链淀粉-碘复合物的影响。随着甜玉米芯多糖浓度增加，在420 nm左右的吸收峰逐渐下降，表示直链淀粉含量逐步减少，说明无论是甜玉米芯原糖还是甜玉米芯分级后多糖都对直链淀粉-碘复合物的形成有一定抑制作用，且对甜玉米芯多糖浓度剂量存在一定数量关系[13]。

图5 甜玉米芯多糖对直链淀粉影响的试验组（a）与对照组（b）

图6 甜玉米芯多糖对直链淀粉-碘复合物影响的试验组（a）与对照组（b）

2.5 甜玉米芯多糖对直链淀粉消化的影响

图7和图8表示甜玉米芯多糖对直链淀粉-碘复合物消化的影响。从上到下，所添加的甜玉米芯多糖浓度由高至低，表明甜玉米芯多糖对直链淀粉起到抑制消化作用，并且随着浓度增大，对淀粉消化作用逐渐增强。

图7 甜玉米芯多糖对直链淀粉消化影响的试验组

图8 甜玉米芯多糖对直链淀粉-碘复合物消化的影响

2.6 甜玉米芯多糖对支链淀粉-碘复合物形成的影响

图9为进一步论证甜玉米芯多糖对支链淀粉-碘复合物形成的影响结果分析图。从上至下加入的甜玉米芯多糖的浓度逐渐增大，但是随浓度增大，溶液的吸光度逐渐降低，说明甜玉米芯多糖对支链淀粉-碘复合物的形成存在一定抑制作用。

图9 甜玉米芯多糖对支链淀粉-碘复合物形成的影响试验组（a）与对照组（b）

3 结论

以甜玉米芯为原料，对其提取物即甜玉米芯多糖对可溶性淀粉、直链淀粉、支链淀粉及消化酶的影响进行研究。结果表明，甜玉米芯多糖对3种淀粉与碘的复合物形成及消化存在一定抑制作用，并且随着甜玉米芯多糖浓度的改变，其抑制程度也存在一定变化，高浓度的甜玉米芯多糖对淀粉-碘复合物形成及消化作用效果更明显和更强。通过验证比较甜玉米芯多糖对直链淀粉与支链淀粉同碘的结合，表明甜玉米芯多糖对直链淀粉-碘复合物的形成和消化起到主要抑制作用；对支链淀粉的碘复合物形成和消化也有一定抑制作用，但作用效果明显较直链淀粉的弱。原因可能是多糖分子破坏了直链淀粉结构，从而抑制淀粉酶与淀粉结合，但支链淀粉的双螺旋结构较直链淀粉相比较较短，多糖分子只有一小部分与其结合，虽产生抑制作用但不是很明显。