抗性淀粉的研究现状
农产品加工·学刊
第２期（总第１６３期）２００９年２月
农产品加工·学刊
ＡｃａｄｅｍｉｃＰｅｒｉｏｄｉｃａｌｏｆＦａｒｍＰｒｏｄｕｃｔｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
２００９年第２期
Ｎｏ．２Ｆｅｂ．
文章编号：１６７１－９６４６（２００９）０２－００２２－０４
抗性淀粉的研究现状
翟爱华，吕博华，张洪微
（黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆１６３３１９）
摘要：抗性淀粉是不被健康人体小肠所吸收的淀粉及其降解物，它具有良好的营养特性和生理功能。介绍我国生产
抗性淀粉的方法、研究现状和意义，并对影响其产率的因素进行了归纳。关键词：抗性淀粉；制备；影响因素中图分类号：ＴＳ２３１文献标志码：Ａ
ＳｉｔｕａｔｉｏｎｏｆＳｔｕｄｙｏｎＦａｓｔｎｅｓｓＳｔａｒｃｈ
ＺｈａｉＡｉｈｕａ，ＬｖＢｏｈｕａ，ＺｈａｎｇＨｏｎｇｗｅｉ
（ＦｏｏｄＣｏｌｌｅｇｅ，ＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＡｕｇｕｓｔ－ｆｉｒｓｔＬａｎｄＲｅｃｌａｍａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｑｉｎｇ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ１６３３１９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆａｓｔｎｅｓｓｓｔａｒｃｈｉｓｄｅｆｉｎｅｄａｓｔｈｅｓｕｍｏｆｓｔａｒｃｈａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｓｏｆｓｔａｒｃｈｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｎｏｔａｂｓｏｒｂｅｄｉｎｔｈｅｓｍａｌｌｉｎｔｅｓｔｉｎｅｏｆｈｅａｌｔｈｙｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓ．Ｉｔｈａｓｇｏｏｄｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｒｅｓｉｓｔａｎｔｓｔａｒｃｈｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓａｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｆａｓｔｎｅｓｓｓｔａｒｃｈｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｓｔｎｅｓｓｓｔａｒｃｈ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；ａｆｆｅｃｔｆａｃｔｏｒｓ
０引言
随着人们生活水平的提高及其越来越关注食品的功能化，功能食品成为２１世纪食品工业发展的方向之一。而抗性淀粉作为一种新的膳食纤维已经引起了越来越多人的关注和研究。１９８２年，Ｅｎｇｌｙｓｔ等人在进行膳食纤维定量分析时，发现在不溶性膳食纤维中包埋有淀粉成分，将其称为抗性淀粉（ｒｅｓｉｓｔａｎｔｓｔａｒｃｈ，ＲＳ），至此，才引起学者们对抗性淀粉营养特性的研究兴趣。１９９２年ＦＡＯ（世界粮农组织）将抗性淀粉定义为“健康者小肠中不吸收的淀粉及抗性淀粉降解产物”［１］。近年的研究已经初步证明，抗性淀粉具有治疗便秘，控制糖尿病，促进脂类、胆固醇代谢，促进矿物质吸收，增强疾病抵抗力等与膳食纤维相似的生理功能。相对于膳食纤维，抗性淀粉甚至比一般淀粉具有更好的口感。在食品中添加适量抗性淀粉，可制成不同特色的功能食品和风味食品，不但不影响食品风味，还能改善食品质地与口感，以及食品的膨胀性和脆性。随着人们保健意识的提高，饮食结构的改善，发展抗性淀粉对人类健康和经济的发展具有重大意义，也具有巨大的商业前景。１抗性淀粉的分类及制备特点
抗性淀粉根据其形态及物理化学性质，可分为四
大种类：①ＲＳ１，物理包埋淀粉（ｐｈｙｓｉｃａｌｌｙｔｒａｐｐｅｄｓｔａｒｃｈ）；②ＲＳ２，生淀粉颗粒（ｒｅｓｉｓｔａｎｔｓｔａｒｃｈｇｒａｎｕｌｅｓ）；③ＲＳ３，回生淀粉（ｒｅｔｒｏｇｒａｄｅｄｓｔａｒｃｈ）；
ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙｍｏｄｉｆｉｅｄｓｔａｒｃｈ）。④ＲＳ４，化学改性淀粉（
天然食物和成品中抗性淀粉的含量随不同植物来源、特性及其加工方法的不同而有所不同。
抗性淀粉的分类见表１［２］。２抗性淀粉的形成机理
抗性淀粉的形成机理尚未完全明确。目前对抗性淀粉的结构模型有２种假设：①由直链淀粉折叠形成层状晶体结构；②由直链淀粉链上特殊区域相互靠拢而形成束状晶体结构。
抗性淀粉层状模型见图１，抗性淀粉束状模型见图２。
抗性淀粉之所以能抵抗酶水解，是由于其结晶结构，阻止了淀粉酶靠近结晶区域葡萄糖苷键，并阻止了淀粉酶活性基团中结合部位与淀粉分子的结合，从而产生抗酶解性［３］。
对ＲＳ３形成机理比较统一的认识是，由于淀粉分子在凝沉过程中分子重新聚集成有序的结晶结构的缘故。即淀粉糊经冷却后，淀粉分子在靠近分子链的末端区域相互缠绕发生双螺旋结构，并使得原来杂乱无章的淀粉分子链进一步延伸，延伸的分子链再发生折
收稿日期：２００８－１２－１１
基金项目：大庆市科技攻关课题（ＳＧＧ２００６－０１５）。作者简介：翟爱华（１９７０－），女，山东人，硕士，研究方向：农产品加工及贮藏工程。
２００９年第２期翟爱华，等：抗性淀粉的研究现状
表１抗性淀粉的分类
·２３·
类型ＲＳ１ＲＳ２ＲＳ３ＲＳ４
豆类
来源
部分粉碎的谷粒、种子及青香蕉、生马铃薯、生豌豆等
面包、煮熟冷却的马铃薯、即食早餐谷物
黏大米等转基因作物
抗酶作用机制封闭于植物细胞内，酶分子很难与淀粉颗粒接近
直链淀粉形成Ｂ型晶体，有极强的抗酶解性
老化的直链淀粉抗酶性强，老化的支链淀粉抗酶性弱
由于酶抑制剂、淀粉—营养复合物的存在，基因改型
加工对其的影响未见提高其含量的报道，可减小颗粒尺寸，使其含量降低
增加直链淀粉比率和热液处理，可提高其含量
糊化处理、天然淀粉颗粒的分散作用可提高其含量
通过改性可控制其含量为４０％￣９０％
小肠中的消化消化速度较慢，部分被消化吸收
消化速度很慢，几乎不被消化
不消化不消化
间短、可控制的新制备技术提供理论依据和技术基
础。
３抗性淀粉的制备
国外近几十年来，有关抗性淀粉的研究发展很快，相关的研究也很活跃，已经有少数产品进入市场。我国对抗性淀粉的研究仍属于刚刚起步阶段，相关研究还比较少，产率也较低。目前我国生产的抗性淀粉以ＲＳ３为主，主要的制备方法如下。３．１压热法
将淀粉和水混合，通过高温、高压和冷却等方法将一定浓度的淀粉悬浮液充分糊化后，再进行老化处理，制得抗性淀粉。糊化的目的是破坏淀粉颗粒的分子序列，使直链淀粉从颗粒中溶出；老化的目的是使自由卷曲的直链淀粉分子相互靠近，通过分子间氢键形成双螺旋，许多双螺旋相互叠加形成许多微小的晶核，晶核不断生长、成熟，成为更大的直链淀粉结晶。直链淀粉结晶区的出现会阻止淀粉酶靠近淀粉结晶区域的α－１，４葡萄糖苷键，并阻止淀粉酶活性中心的结合部位与淀粉分子结合，从而产生抗性。
朱旻鹏等人对水分含量、压热温度和压热时间进行了研究，在水分含量为７５％，温度１２０℃下处理３０ｍｉｎ，ＲＳ产率可达１０．４７％［５］。３．２脱支法
对淀粉悬浮液进行脱支处理，可增加抗性淀粉产率。
刘亚伟等人采用酸变性—沸水浴法制备甘薯抗性淀粉。利用酸快速水解无定型区支链淀粉，产生更多的直链淀粉，有利于淀粉的老化，形成ＲＳ。脱支法的ＲＳ产率可达１３．９１％［６］。
朱旻鹏等人研究了压热—酶解处理对抗性淀粉形成的影响，发现普鲁兰酶的脱支作用有利于抗性淀粉的形成，它能切开支链淀粉分支点的'α－ｌ，６糖苷键，从而使淀粉水解产物中含有更多的游离直链淀粉分子。在老化过程中更多的直链淀粉有利于高抗性结晶结构的形成，最终通过此法制备的ＲＳ产率
ＡＣＡ
Ａ－无定形区；Ｃ－结晶区
图１抗性淀粉层状模型
Ｃ
Ｃ
Ｃ－结晶区
图２抗性淀粉束状模型
叠卷曲，更有利于分子上的羟基相互作用而形成螺旋之间的氢键，从而形成紧密的螺旋与螺旋间聚合体，导致结晶区的形成［４］。结晶区使得ＲＳ３的分子结构非常牢固，热稳定性强，因而在人体的胃肠道内不能被消化吸收。
只有在明确了抗性淀粉形成机理的基础上，如ＲＳ形成过程与淀粉颗粒的变化、淀粉的无定型结构变化、结晶结构变化和双螺旋结构变化的规律性等，才能对ＲＳ制备方法进行高效的改进，从而为其工业化生产提供一种ＲＳ制得率高、质量好，而且处理时
·２４·农产品加工·学刊２００９年第２期
可达１８％。
此外，将α－淀粉酶和普鲁兰酶结合使用也有利于提高抗性淀粉的产率。α－淀粉酶属于内切酶，切割淀粉分子间的α－１，４糖苷键，由此既可产生链长度均匀且长度适中的淀粉分子，又由于水解后的淀粉分子含有许多支链结构，所以要通过普鲁兰酶的脱支处理来产生长度均一的脱支分子片断，这有利于分子相互缔合成高含量的抗酶解淀粉分子。
蹇华丽等人采用酶法制备ＲＳ，在糊化时加入耐热α－淀粉酶，然后加入普鲁兰酶进行脱支处理，通过工艺参数优化。结果得出，在ｐＨ值为５．５，普鲁兰酶相对加入量为１．５％￣２．５％，６０℃下反应１２ｈ，ＲＳ得率为１９．０２％［３］。３．３其他方法
其他一些处理也可以增加抗性淀粉的产率。挤压处理过程产生的高温高压和高剪切力可使淀粉发生物理化学变化，一些糖苷键断裂，淀粉分子发生解聚作用，线性片断更容易形成抗酶解的结构，促进了抗性淀粉的形成，但所得的抗性淀粉含量较低，一般难以超过６％。
微波膨化技术可应用于抗性淀粉制备的预处理中，使淀粉糊化的同时产生膨化效应，有利于淀粉酶或普鲁兰酶的酶解作用，再通过控制酶解条件，提高抗性淀粉的得率。
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，超声降解所得的降解物的分子量分布窄小、纯度高。
目前抗性淀粉的制备方法主要是压热法、脱支法，以及各种方法的结合（如热压—酶解法、酸解—压热法）等。但这些方法都有处理时间长、方法繁琐、产率不高等问题。因此将高新技术应用于抗性淀粉的制备方法上，缩短其处理时间，提高其提取率，对抗性淀粉工业化之路有着重要意义。４影响抗性淀粉的因素
４．１直链淀粉与支链淀粉的比例对抗性淀粉含量的影响
抗性淀粉ＲＳ３是经过淀粉糊凝沉而来的。直链淀粉与支链淀粉的比例大小对抗性淀粉的形成有显著影响。一般来说，比值越大，抗性淀粉含量越高，这是因为直链淀粉比支链淀粉更易凝沉。
Ｗｅｎ等人［４］发现经加热再冷却处理的淀粉所产生的抗性淀粉会随着淀粉分子中的直链淀粉含量的增加而增加。但Ｓｚｃｚｏｄｒａｋ等人［７］通过实验发现，大麦含４３．５％直链淀粉的白色淀粉层，ＲＳ生成量（７．５％）
却比直链淀粉含量为４９．３％的褐色淀粉层中的ＲＳ生
成量（４．０％）要高，因此他认为各种淀粉形成ＲＳ的能力有很大的差异，并不一定与直链淀粉的含量有关。出现这种结构可能是由于褐色层含有较多的脂肪及矿物质的原因。
大多数研究者认为ＲＳ３主要是由凝沉的直链淀粉形成的，凝沉的支链淀粉在２４ｈ内几乎完全被水解。
４．２蛋白质对抗性淀粉含量的影响
Ｃｈａｎｄｒｓｈｅｋａｒ和Ｋｉｒｌｉｅｓ［８］研究了原料中蛋白质对高粱淀粉凝沉的影响，发现蛋白质对淀粉粒有严格的保护，只有将这些蛋白质去除后，淀粉粒才能发生凝沉。
Ｈｏｌｍ等人也发现小麦制品有相当数量的淀粉被蛋白质所包裹。有研究已证实不同来源的淀粉都有此现象，但上述研究都是对谷物中自身所含蛋白质而言的。有关外源蛋白质添加物对淀粉凝沉的影响，Ｅｓｃａｒｐａ等人［９］作了细致的研究，结果发现淀粉凝沉时会在直链淀粉分子之间形成氢键一样，外加蛋白质也能与直链淀粉分子形成氢键而使淀粉分子被束缚，从而抑制了直链淀粉的凝沉，降低了食物中的抗性淀粉含量。因此，蛋白质对抗性淀粉含量的影响包括了２个方面：①蛋白质对淀粉有包埋、束缚作用，使淀粉酶难以接触淀粉而形成抗性，即增加ＲＳ１抗性淀粉含量；②蛋白质对淀粉形成保护，可以防止淀粉老化，即减少ＲＳ３抗性淀粉含量。从整体上看，后一种影响更为重要。
４．３脂质对抗性淀粉形成的影响
Ｅｓｃａｒｐａ等人［１０］研究表明，在谷类食物中加入橄榄油，会使其中的抗性淀粉含量降低。
Ｅｌｉａｓｓｏｎ等人发现，单甘酯可与直链淀粉形成复合物，从而竞争性地抑制由于直链淀粉分子间相互复合而导致的淀粉凝沉，并通过ＤＳＣ研究了这些结构。其他脂质（如磷脂、油酸和大豆油）都会使抗性淀粉含量降低，但其降低幅度远不及单甘酯。
Ｓｉｅｖｅｒｔ等人进一步发现抗性淀粉中脂类物质不是以络合物形式存在，只是附着于未降解的淀粉物质上。谷物淀粉中含有少量脂肪，它可与淀粉分子发生络合。脂类物质与直链淀粉分子结合成络合物后，对淀粉膨胀、糊化和溶解有着强抑制作用，因此会对淀粉的抗性产生影响。
４．４糖类对抗性淀粉形成的影响
可溶性糖是食品中常用的甜味剂，如葡萄糖、麦芽糖、蔗糖和核糖等。Ｋｏｈｙａｍａ等人研究了它们对抗性淀粉形成的影响，发现添加可溶性糖可降低糊化淀粉的重结晶程度，导致抗性淀粉含量降低。可溶性糖抑制糊化淀粉凝沉的机理，被认为是可溶性糖分子与淀粉分子链间的作用改变了淀粉凝沉的基质，即可溶
２００９年第２期翟爱华，等：抗性淀粉的研究现状·２５·
性糖作为抗塑剂而使食品玻璃态转变温度升高。然而Ｌｉｊｅｂｅｒｇ等人研究了不同焙烤条件对抗性淀粉形成
Ｅｅｒｌｉｎｇｅｎ等人发现高蔗糖添加量虽然使小麦淀粉的的影响，发现低温、长时间（１２０℃，１２ｈ）烘烤制得抗性淀粉含量显著降低，但却导致高直链玉米淀粉抗的面包中的抗性淀粉（５．０％），比一般烘烤方式
）面包中所得的抗性淀粉（３．０％）高。性淀粉含量增加。（２００℃，４０ｍｉｎ
４．５淀粉颗粒大小及聚合度和链长对抗性淀粉形成
５结束语
的影响
不同来源的淀粉粒，其大小亦有差异，其中马铃抗性淀粉是一种及其重要的功能因子，具有重要薯淀粉粒的平均直径较大，约为１００μｍ，而豌豆、的生理功能和优良的食品加工性能，有非常良好的市小麦和玉米淀粉粒的粒度相对较小，平均直径为场前景。但相对于对抗性淀粉生理功能的了解，目前２０￣３０μｍ，所以，前者与后者的比表面积相差约对抗性淀粉的形成机理、加工制备、定量分析等还缺２０倍。假设淀粉酶的作用发生在淀粉粒的表面，这乏深入的研究和了解，因此重视和加强对ＲＳ的研
究，推广新技术、新方法在ＲＳ制备中的应用，提高必然会导致在同样条件下马铃薯淀粉水解速率低于其
抗性淀粉的得率，尽快实现抗性淀粉商品化，对我国他淀粉。和淀粉粒度一样，淀粉分子的链长也会影响
淀粉产业有着非常深远的意义。抗性淀粉的形成。
Ｅｅｒｌｉｎｇｅｎ等人研究了平均聚合度（ＤＰｎ）为
参考文献：
４０￣６１０的淀粉其抗性淀粉的含量，结果发现分子平
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三种衍射图型，其中Ｂ型的抗性最强［１１］。
62-67.
４．６其他食品成分对抗性淀粉形成的影响程燕锋，王娟，鲍金勇，等.抗性淀粉制备现状与发展［３］
［１０］
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添加瓜尔豆胶会降低ＲＳ含量。Ｔｏｒｒｅ等人用纤
82.
维素试验时也发现了同样的现象，虽然可溶性纤维
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素（果胶等）和不溶性纤维素（木质素和纤维素）械，2003（1）：19-20.的存在都能使抗性淀粉含量降低，但降低的幅度SzczodrakJ，PomeranzY.Starch-lipidInteractionsand［７］很小。FormationofRSinHigh-amyloseBarley[J].Cereal
Chem，1992，69（6）：626-632.多酚类物质会大大降低淀粉的生物可利用性，这
EerlingenRC，JacobsH，DelcourJA.Enzyme-resistant［８］方面植酸的影响远大于儿茶素。这是因为它们对淀粉
Starch（V）-EffectofRetrogradationofWaxyMaizeStarch酶活性的抑制作用有别。但研究多酚类物质对抗性淀
onEnzymeSusceptibility[J].CerealChem，1994，71（4）：
粉形成的结果却表明，儿茶素使抗性淀粉含量降低的
351-355.
幅度比植酸大。
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Ｌｉｌｊｅｂｅｒｇ等人研究了添加酵母提取物和乳酸对抗StarchGelatinizationinSorghum[J].CerealChem，1988，性淀粉形成的影响，发现添加乳酸能促进抗性淀粉65（6）：457-462.形成，而添加酵母提取物对抗性淀粉形成无明显［１０］EscarpaA，GonzalezMC，MoralesMD，etal.AnAp－
proachtotheInfluenceofNutrientsandOtherFoodCon－影响。
stituentsonResistantStarchFormation[J].FoodChem，４．７其他条件对抗性淀粉形成的影响
1997，60（4）：527-532.Ｐａｒｃｈｕｒｅ等人比较了常压蒸煮、高压蒸煮、焙
［１１］罗志刚，高群玉.抗性淀粉制备研究[J].粮食与饲料工
烤、挤压、煎炸和转鼓干燥等处理方式对玉米和蜡质
业，2006（3）：19-21.
籽粒苋淀粉抗性淀粉形成的影响。结果发现常压蒸煮和高压蒸煮的抗性淀粉含量比其他处理方式高。
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