抗性糊精的生产应用现状研究与展望

王六强，张新武，马飞飞，慕小静

（河南省食品工业科学研究所有限公司，郑州市抗消化淀粉生产技术与应用重点实验室，河南郑州 450053）

膳食纤维作为一种重要的营养素，对人体健康及新陈代谢有极其重要的作用，是人类维持生命和健康成长必需的七大营养素之一。随着生活水平的提高，人们开始追求食品的精加工，这使得大量的膳食纤维流失，导致人体膳食纤维摄入不足，所以有必要强化食品加工中膳食纤维的含量。膳食纤维根据在水中溶解性不同，可分为水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维。不溶性膳食纤维在小肠中不会被消化，不能被人体吸收提供营养素和热量，口感粗涩，在食品加工中会影响口感。高分子水溶性膳食纤维黏度高、凝胶性大，在食品加工过程中效果也不好。随着研究的深入，近年来出现了低黏性水溶性膳食纤维，即具有膳食纤维的功能性，在食品加工过程中又易于添加，受到广大食品加工企业的一致好评，其中抗性糊精最具代表性。

抗性糊精是由玉米淀粉或其他淀粉经部分降解及糖基化转移形成的可溶性膳食纤维。分子中含有α-1,2糖苷键和α-1,3糖苷键，缩葡聚糖和β-1,6葡萄糖苷结构。另外，还有很多不规则结构[1]。特殊的分子结构赋予抗性糊精特殊的理化性质及生理功能。抗性糊精为白色微淡黄色粉末，略带甜味，易溶于冷水中，不溶于乙醇，水溶液黏度低，并且黏度受剪切速率和温度的影响小。抗性糊精耐热、耐酸、耐压、耐冷冻、低褐变、耐储存，添加到食品中不会改变食品的品质，抗性糊精还具有降血糖、整理肠道的功能，因此被广泛应用到保健品、乳制品、婴儿食品、焙烤制品、肉制品中[2]。根据我国有关法律规定，卫生部2012年第16号公告将抗性糊精列为普通食品，使得抗性糊精有良好的市场应用前景。主要阐述了抗性糊精近年来的制作工艺及应用研究现状。

1 抗性糊精的制备工艺研究现状

抗性糊精最早是由日本松谷化学工业株式会社在20世纪80年代开发出来。将淀粉在盐酸存在条件下，加热130～180℃，变成焙烧糊精，然后溶解在水中，用α-淀粉酶水解，然后经过脱色、分离、精制、喷雾干燥制得难消化糊精。大隈一裕等人[3]的发现，拓宽了人们的思路。随着研究的深入，抗性糊精的制作工艺不断改善，产品纯度持续提高。张新武等人[4]采用焙烤法制备抗性糊精。其通过试验分析，将一定量的淀粉加热210℃，加热1.5 h，制备的产品中抗性糊精含量可高达83.9%，但外观还需改善。黄继红等人[5]采用滚子加热制备抗性糊精，将玉米淀粉，经过滚子密闭酸热处理制备抗性糊精，最终确定条件为酸添加量8%，加热温度180℃，加热时间1.5 h，酶添加量0.04%，得到抗性糊精含量为83.97%，较传统工艺提高了抗性糊精的含量，但样品的提纯及脱色除杂还需进一步研究。吴胜旭等人[6]采用微波-乙醇沉淀法制备抗性糊精。通过响应面分析优化，确定最优工艺条件为加热时间10 min，微波功率520 W，乙醇体积分数75%，所得抗性糊精含量为84.5%，此方法下抗性糊精的得率明显高于未优化条件的得率。刘军等人[7]通过基因工程，制得大量Thermus thermophilus的淀粉分支酶（TtSBE），TtSBE酶可利用焦糊精中的α-1,4糖苷键合成人体抗消化成分的α-1,6糖苷键，在温度60℃，pH值6.5，加酶量3 000 U/g（焦糊精），转化时间12 h，相比焦糊精，抗性成分得率提高7%，抗性成分含量达到50%，具有潜在的工业化生产价值。李良玉等人[8]采用一种顺序式模拟移动色谱纯化抗性糊精的方法，通过6根色谱柱、3个阶段的分离纯化，得到抗性糊精质量分数为15%～25%，纯度90%～98%，回收率85%～95%。张颖等人[9]研究了抗性糊精纯化工艺，通过研究酵母发酵对焦糊精酶解液的影响条件，筛选出国光高活性干酵母，再经低糖型酵母二次发酵，使葡萄糖含量下降，然后用78%的酒精进行沉淀，最后可得到纯度95.30%的抗性糊精，得率为40.32%。上述学者着重对抗性糊精制备工艺进行优化研究，诸如糊化的条件、筛选合适的酶、改变酶解条件、优化分离纯化方法，得到纯度高、回收率高的抗性糊精产品，而对抗性糊精生产装备、应用作用机理及改善人体健康的作用机制等相关研究报道较少。

2 抗性糊精的应用现状

抗性糊精作为一种水溶性膳食纤维，能够有效抑制和调节胰岛素，促进肠道健康，具有低黏度、低甜味、耐酸和耐高温等优良的理化性质及功能特性，使其在保健品及食品中应用广泛。

2.1 抗性糊精在保健品中的应用

随着生活水平的提高，糖尿病、便秘等疾病严重影响人们的身体健康，将水溶性膳食纤维添加到保健食品中，将会有利于控制病人的病情。抗性糊精可明显抑制血糖和胰岛素上升，这是因为抗性糊精可抑制小肠对糖类的消化吸收，改善末梢组织对胰岛素的感受性，使胰岛素的感受性降低[10]。抗性糊精能随着凝胶的形成，阻止糖类扩散，推迟糖类在肠内吸收，从而抑制血糖和胰岛素的升高。张泽生等人[11]研究抗性糊精对小鼠血糖及糖耐量的影响。试验表明，抗性糊精对糖尿病小鼠产生明显的调节血糖的作用，可对体重控制有潜在的作用，并且可以显著改善糖尿病小鼠的糖耐量，降低机体吸收葡萄糖的速率或数量。Cai Xiaxia等人[12]研究了添加菊粉和抗性糊精的奶粉对Ⅱ型糖尿病老年人的血糖控制和胰岛素抵抗的改善通过12周的随机试验。通过试验表明，添加菊粉和抗性糊精的奶粉有助于改善血糖控制、胰岛素抵抗和血压控制，但还需要更大规模的试验来评估此项研究。胡帆等人[13]研究了抗性糊精通过增强胰岛素信号转导改善db/db小鼠胰岛素抵抗。通过试验证明，抗性糊精可能通过增强胰岛素信号转导来改善db/db小鼠的胰岛素抵抗，探索了抗性糊精对Ⅱ型糖尿病患者的作用机制。

抗性糊精能抵抗体内消化酶的作用，在消化道内不会被消化吸收，能够进入大肠，促进肠道有益菌群的生长、繁殖，益生菌代谢会产生一些对人体有益的调节物质，进而提高人体免疫系统和肠道功能，同时抑制肠道有害微生物的生长。抗性糊精吸水膨胀，能增加粪便体积，促进肠道蠕动，从而能够起到整理肠道的功能。甘聃等人[14]做了党参、莱菔子提取物与抗性糊精复合配方的辅助通便功能研究。通过试验表明，抗性糊精单独作用对小鼠首粒排黑便时间、排黑便粒数和总质量有明显作用，抗性糊精与党参和莱菔子复合作用时，也对小鼠首粒排黑便时间、排黑便粒数和总质量等有明显作用，这表明该复合配方对增加小鼠的小肠推进，缩短便秘小鼠排便时间、增加排便次数及便重有明显的辅助作用。

2.2 抗性糊精在乳制品中的应用

抗性糊精作为一种国家认可的可添加食品，在食品加工过程中不会改变食物原有的风味和质构，添加到乳制品中可部分代替砂糖或脂肪，强化乳制品中膳食纤维含量。陈晓霞等人[15]研究了抗性糊精对凝固型酸奶品质的影响。通过试验，确定抗性糊精添加量为6%～20%时，抗性糊精酸奶可获得优良的感官评定，具有广阔的市场发展前景。抗性糊精酸奶热特性分析，其变性温度低、变性峰展宽、反应总焓降低，可能是抗性糊精和蛋白分子相互作用的结果。

2.3 抗性糊精在饮料中的应用

抗性糊精作为一种安全健康的低分子水溶性膳食纤维，添加到饮料中可制作不添加糖的功能饮料。同时，抗性糊精的添加可减少热量摄取、促进消化吸收、维护肠道健康。水溶性膳食纤维的添加，也会解决饮料沉淀、分层现象。日本、欧洲及其他国家水溶性膳食纤维饮料深受欢迎。马梦垚等人[16]研究了抗性糊精低糖饮料的复配优化。通过单因素试验及正交试验，确定饮料中抗性糊精添加量为12%，得到的产品感官指标、理化指标、微生物指标均符合国家标准。田芬等人[17]研究水溶性膳食纤维对无脂酸乳饮料稳定性的影响。通过研究表明，水溶性膳食纤维抗性糊精和聚葡萄糖的添加，从热处理、发酵、成品等一系列过程中，均产生了对体系稳定性的正面影响，其中抗性糊精的作用效果显著，值得进一步研究，并应用到工业生产中。

2.4 抗性糊精在面制品中的应用

抗性糊精可添加到面制品中，改善产品的口感及特性，可改善面包色泽、改变馒头口感，使面条韧性增加且耐煮耐泡。王芬等人[18]研究了抗性糊精荞麦挂面的复配优化。通过单因素试验和正交试验，得到最优配方为抗性糊精添加量为6%，在此条件下挂面的感官品质提高，挂面烹饪损失率有所下降，断条率最低。

2.5 抗性糊精在酒类中的应用

抗性糊精热稳定性好，溶解在纯水中能显著降低其表面张力，并能保持纯水原有的流变性能，可将其添加到酒类中，改变其感官特性。Ying Zhang等人[19]研究了抗性糊精对米酒和红酒品质的影响。通过试验表明，添加5%的抗性糊精，能有效改良米酒和红酒的感官品质，能显著降低表面张力，提高溶液的稳定性。

3 抗性糊精的国内外市场现状

据有关研究统计，去年全球抗性糊精市场的收入为18.6亿元，预计到2025年将会达到33.4亿元，未来几年，全球收入将会持续增长。目前，在全球市场份额中，北美地区首当其冲，排在第二、第三的是欧洲地区和中国地区，紧随其后的是日本地区。但随着产业的发展，全球产能会逐渐从欧美等发达国家转移。全球现在主要的生产者包括日本松谷化学、法国罗盖特、英国泰莱集团和国内的山东百龙创园生物、保龄宝等。抗性糊精作为水溶性膳食纤维主要应用在食品保健品行业，尤其在保健品中应用较多，在功能性饮料和乳制品中也应用广泛。就消费地区来说，主要在北美和欧洲，但随着国内对健康产业的推动和广大消费者消费的观念改变，越来越多的人更加关注健康食品，国内市场将会有巨大的需求空间。因此，进一步对抗性糊精制备工艺及应用进行研究，将会对推动抗性糊精产业发展产生积极影响。

4 结语

抗性糊精具有低热量、膳食纤维含量丰富的特点，能有效预防多种疾病，市场前景广阔。近年来，国内对抗性糊精应用的研究大多是在食品添加及保健品方面，而国外大多研究抗性糊精对糖尿病的作用机理及抗性糊精对其他改善人体健康的作用机制。抗性糊精的作用原理大多跟理化性质、分子结构及功能特性有关。研究其理化性质，有助于制备纯度高、操作性强、适合工业化生产的产品，研究其功能特性及作用机制，有利于将抗性糊精应用到更广阔的领域。同时，在抗性糊精应用到食品行业时，还应更加注重其安全性的研究，确保饮食健康、安全。抗性糊精以淀粉为原料进行深加工，大大提高了玉米的利用价值，增加经济收益，值得进行深入研究。