抗性淀粉 :抗酶解淀粉

更新时间:2024-09-21 08:01

抗性淀粉(Resistant starch,RS)又称抗酶解淀粉,是在健康人体的小肠和胃中不能消化吸收,但能被大肠菌群利用的淀粉及其降解物的总称。其颜色为白色、水溶性低、风味清淡,是一种极具研究价值的功能性食品原料。

抗性淀粉可以降低大肠和结肠的pH值、影响葡萄糖的代谢,促进胃肠道运动,稀释肠道中的有毒物质,降低ORS渗透压,有利于钙、镁等矿物元素的消化和吸收及预防便秘的发生;对于维持肠道菌群平衡、促进益生菌群生长具有重要作用进而产生许多对人体有益的生理功能。此外,研究还表明抗性淀粉还可通过抑制肝脏三酸甘油脂的合成,改善脂肪代谢异常来提高胰岛素敏感性,从而降低血糖含量,对于降低血糖和胰岛素水平、改善餐后血糖状况具有积极意义,尤其对Ⅱ型糖尿病具有良好的辅助治疗作用。同时在增加饱腹感方面的作用与膳食纤维相似,可以有效降低食物摄入量,对于控制体重具有重要作用。

抗性淀粉存在于某些天然食品中,如藜麦、蕨根、马铃薯、香蕉、大米、奶白花芸豆等都含有抗性淀粉,特别是高直链淀粉的玉米淀粉含抗性淀粉高达60%。

历史定义

1983年,英国生理学家Hans Englyst首次发现一种在人体小肠及胃中不能消化的淀粉,并将其定义为抗性淀粉(RS),在此之后,有许多学者开始对其进行广泛的研究,许多动物实验表明抗性淀粉不在小肠中消化,而在大肠中被微生物发酵。

1985年,Englyst等人根据淀粉在人体内的消化特点,将淀粉分为三类:物理包埋淀粉(physicallytrappedstarch,RS,)、抗性淀粉颗粒(resistantstarchgranules,RS,)、回生淀粉(retrogradedstarch,RS,);随着研究的深入,1992年,FlansEnglyst等人根据其抗酶解性的不同,在原有的分类基础上补充了另一种类型的RS,即化学改性淀粉(chemicallymodifedstarch,RS,)。至目前为止,常用的便有这4种RS分类。

1993年,欧洲抗性淀粉协会(EURESTA)将抗性淀粉定义为:不被健康人体小肠所吸收的淀粉及其分解物的总称。

1998年,FAO和WHO联合出版的《人类营养中的碳水化合物》中指出,抗性淀粉的发展和研究进展,是近年来“碳水化合物与健康关系研究的一项最重要成果,高度评价了抗性淀粉对健康的重要意义。

理化特征

分子结构特点

抗性淀粉的分子量受淀粉种类的影响极小,一般含20~25个葡萄糖基,对分子量的影响不大,且不溶于水,但能溶解于2摩尔/LKOH溶液和二甲基亚砜(DMS0);抗性淀粉的聚合度一般小于直链淀粉的聚合度,平均聚合度DP,Xn(degreeofpohymerization)范围为30~200;分子量分布比较集中,葡萄糖残基链之间的氢键作用力较强,X射线衍射类型为B型,在100~165℃时,直链淀粉品体熔融。

能量值

抗性淀粉由于在小肠中不被消化吸收,故能量的利用率较低,其热值一般不超过10.5kJ·g-1。不消化的抗性淀粉在结肠中通常能够全部发酵,并产生乙酸、丁酸等短链脂肪酸,为机体提供能量,这部分能量约占总能量的12%。与易消化淀粉相比,抗性淀粉在体内为低能量甚至不产生能量且持水能力低,仅为1.4~2.8g,是所有膳食纤维中最低的;因此是一种很有前途的减肥食品原料。

发酵特点

抗性淀粉与膳食纤维一样,在结肠的发酵产物主要为CO2、CH4等气体、各种短链脂肪酸和水。通常认为抗性淀粉在结肠全部发酵物总能中所占比例为5%~35%。抗性淀粉在结肠中的发酵率可达100%,远高于膳食纤维发酵率。同时抗性淀粉也是激短链脂肪酸生成的最好底物。研究表明抗性淀粉发酵能产生更多的丁酸和丙酸,从而降低盲肠内容物和粪便pH值。

RS的分类

根据最新营养学分类,淀粉可分为快速消化淀粉(RDS)、缓慢消化淀粉(SDS)和具有抗消化性的抗性淀粉(RS)。RS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、水解条件等有关,所以需要一种优化标准。目前,大多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、RS2、RS3、RS4。

分类解析

以上参考资料。

常见食物中RS含量

以上参资料。

制备方法

不同的抗性淀粉由于本身的性质不同,其制备方法也不一样。有关RS,抗性淀粉制备研究,国内外近十年来发展较快,制备较为广泛。

热液处理法

按照热处理温度和淀粉乳水分含量的不同,淀粉的热液处理可分为湿热处理、化处理,压热处理,减压处理和超高压处理五类。

脱支降解法

在抗性淀粉的制备过程中,常见的脱支方法有2种:一是酶法脱支,二是化学方法脱支。据报道,用酸(盐酸硫酸硝酸等)处理淀粉,有一定的脱支效果,但其脱支效果不及酶法脱支效果好。酶法脱支所用的酶主要为脱支酶类,最常用的是普鲁兰酶,此种酶是异淀粉酶的一种,它可以水解直链和支链淀粉分子中的α-l,6糖苷键,且所切α-l,6糖键的两头至少含有2个以上的α-l,4糖苷键,从而使淀粉的水解产物中含有更多游离的直链分子,在淀粉的老化过程中,更多的直链淀粉双螺旋相互缔合,形成高抗性的晶体结构。

超声波法

超声波可引发聚合物的降解,一方面是由于超声波加速了溶剂分子与聚合物分子之间的摩擦,从而引起C—C键裂解;另一方面是由于超声波的空化效应所产生的高温高压环境导致了链的断裂。与其他降解法相比,超声波降解所得的降解物的分子量分布窄小、纯度高。

微波辐射法

微波法处理淀粉在相对较低的温度下所需的时间比湿热处理短。微波处理受淀粉的加热温度以及水分含量的影响,尤其是水分与升温速度显著相关。当水分含量较低时,升温速度非常快;当水分含量较高时,升温却不显著。微波辐射法是一种新工艺,具有良好的发展前景。

蒸汽加热法

用热蒸汽和高压热蒸汽分别对黑豆粉、红豆、利马豆进行处理,RS的得率为19%一31%,所得RS含量比原淀粉中RS含量高3—5倍,从而证明蒸汽加热法也是一种制备RS的有效方法。当蒸汽处理时问延长至90min时,会导致总淀粉含量的降低,其原因为加热时间过长导致了豆类淀粉的水解,并伴有转糖苷反应的发生。加热过程中的。

日常应用

抗性淀粉具有低持水能力等加工特性,可以用于改善食品的加工工艺,增加食品的脆度、膨胀性及提高最终产品的质地。因此,可将其作为食品膳食纤维的功能成分,适量添加在食品中,制成不同特色的风味食品和功能食品。

面食类

目前,国外已将抗性淀粉作为食品原配料或膳食纤维的强化剂应用到面类食品中,如面包、馒头、包子、通心粉、饼干等。其中,最引人注目的是抗性淀粉在面包中的应用。添加抗性淀粉的面包不仅膳食纤维成分得到了强化,而且在气孔结构、均匀性、体积和颜色等感官品质方面均比添加其他传统膳食纤维的营养强化面包好。抗性淀粉添加到通心粉和面条中可增加其耐煮性,有利于维持韧性结构,避免煮后出现粘连现象。

焙烤食品中

抗性淀粉已应用于许多面筋蛋白食品如蛋糕、饼干等。抗性淀粉不仅可作为膳食纤维的强化剂,也是一种良好的结构改良剂,赋予食品令人喜爱的柔软性。含RS的蛋糕在焙烤后,其水分损失量、体积、密度与加入膳食纤维、燕麦纤维的蛋糕相似。饼干类食品加工对面筋质量要求较低,可较大比例添加抗性淀粉。这样稀释的面粉面筋在焙烤时可减少褐变机会,使含抗性淀粉的饼干柔软、疏松、色泽光亮,有利于制作以抗性淀粉功能为主的保健饼干。

膨化及脆性食品

抗性淀粉作为膨化和脆性食品的改良剂,除了可改善食品的结构特性外,还可提高挤压谷物食品和休闲食品的膨化系数,使其具有独特的质地。将添加抗性淀粉的膨化食品浸泡到牛奶等饮料中,其质地虽变软但不会因吸水而崩溃,使谷物在浸泡中保持松脆。抗性淀粉还可以改善食品的脆性,尤其是冷冻后需要重新加热的食品,其表面脆性是至关重要的品质。添加了抗性淀粉的食品,气孔均匀,中心组织柔软,体积、颜色等感官品质良好,且具有最佳脆性。

饮料及发酵制品中

抗性淀粉因具有较好的黏度稳定性、很好的流变特性及低持水性,因此可作为食品增稠剂使用。抗性淀粉为水不溶性物质,在黏稠不透明的饮料中可用抗性淀粉来增加饮料的不透明度及悬浮度,既不会产生砂粒感,也不会掩盖饮料风味。抗性淀粉不仅是双歧杆菌、乳酸杆菌等益生菌繁殖的良好基质,还可以作为菌体保存剂。加有RS的酸奶中乳酸杆菌的数量明显高于对照,饮用后菌体的存活率大为提高。另外,抗性淀粉还可用于汤料中。

参考资料

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“干饭人”体重超标怎么办?基因编辑有妙招.m.toutiao.com.2022-06-20

研究发现:抗性淀粉或是脂肪肝新救星!.腾讯网.2024-01-26

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