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抗性淀粉
抗性淀粉
一、淀粉的分类：
E第一文库网nglyst等根据人体对淀粉消化释放葡萄糖时间的快慢将淀粉分成三种：
（1）快速消化淀粉(RDS,rapiddigestiable starch)是指那些能在人体小肠中被快速消化吸收的淀粉，
20min内消化完全；
（2）慢消化淀粉(SRS,slowlydigestiable starch)是指那些能在人体小肠中被完全消化吸收但是速度较慢的淀粉，20～120min时间段内消化；
（3）抗性淀粉(RS,resistant starch)是指在人体小肠内无法消化吸收，被排到大肠，类似膳食纤维，能被大肠内的微生物发酵利用。Englyst指出影响淀粉消化性与生理反应的主要因素有淀粉来源、颗粒结构、结晶性质、链淀粉和支淀粉的比率以及与淀粉结合的其它成分如蛋白质、脂类等。
一般来说，链淀粉含量高的淀粉是作为SDS和RS的主要来源。
抗性淀粉：
1 抗性淀粉的分类：根据RS的存在形式特点把RS分为4类：
（1）RS1物理包埋淀粉：（physically trapped starch）指那些因细胞壁的屏障作用或蛋白质的隔离作用而不能被淀粉酶接近的淀粉。如部分研磨的谷物和豆类中，一些淀粉被包裹在细胞壁里，在水中不能充分膨胀和分散，不能被淀粉酶接近，因此不能被消化，但是在加工和咀嚼之后，往往变得可以消化。
（2）RS2生淀粉颗粒（resistance starch granules）指那些天然具有抗消化性的淀粉。主要存在于生的马铃薯、香蕉和高直连玉米淀粉中。其抗酶解的原因是具有致密的结构和部分结晶结构，其抗性随着糊化完成而消失，根据X-射线衍射图像的类型，RS2可以分为三类：A/B/C三类。
A类; 这类淀粉即使未经加热处理也能消化，但在小肠中只能部分消化，主要包括小麦、玉米等禾谷类淀粉。
B类：这类淀粉即使经过加热处理也难以消化，包括未成熟的香蕉、芋类和高直连玉米淀粉
C类：衍射的类型介于A类和B类之间，主要是豆类淀粉。
（3）RS3：回生淀粉（retrograded starch）指糊化后再冷却储存过程中结晶而难以被淀粉酶分解的淀粉，也称为老化淀粉。它是抗性淀粉的重要组分，通过食品加工引起淀粉化学结构、聚合度和晶体构象方面等的变化程度，因而也是重要的一类抗性淀粉。回生淀粉是膳食中抗性淀粉的主要成分，这类淀粉即使经过加热处理，也难以被淀粉酶类消化，因此可作为食品添加剂使用。
此类淀粉包括RS3a和RS3b两种：1、RS3a为凝沉的支链淀粉，经再加热后可被淀粉酶水解。2、RS3b 为凝沉的直链淀粉，RS3b的抗性更强。
（4）RS4化学改性淀粉（chemical modified starch）主要指经过物理或化学改性后，由于淀粉分子结构的改变以及一些化学官能团的引入而产生的抗酶解淀粉部分，如羧甲基淀粉、交联淀粉等。同时，如基因改造或化学方法引起的分子结构变化而产生的抗酶解淀粉部分。
由于RS1和 RS2在加工和加热过程中会损失掉大部分，国内外研究人员目前最感兴趣的是RS3和RS4。可以将它们添加到食品中，提高食品的功能性。RS3和RS4均在加工过程中形成，是目前抗性淀粉主要的研究领域。
RS3的形成于淀粉的糊化、老化有关，其得率与淀粉中的直链淀粉含量，直链支链比、淀粉分支状况、淀粉链长度有关，还与原料中淀粉的共存物的性质和含量有关，其中，直链淀粉含量时决定抗性淀粉得率的主要原因。
问题：从构象的角度讲，分析为什么直链淀粉比支链淀粉更容易老化？ RS1 空间上不能接近的淀粉
来源：部分粉碎的谷粒、种子及豆类
在小肠中消化吸收的情况：速度较慢，部分被消化吸收
RS2：淀粉颗粒
来源：香蕉及生马铃薯淀粉
在小肠中消化吸收的情况：消化速度很慢，几乎不消化。
RS3：非颗粒状老化或结晶淀粉
来源：作为早餐的快餐豆类食品、糊化-老化的结晶淀粉。
在小肠中消化吸收的情况：不消化
RS4 ：化学改性，由于酶抑制剂、淀粉-营养素复合物等不能消化的淀粉 主要来源：改性淀粉
在小肠中消化吸收情况：不消化
2抗性淀粉的主要性质
（1）不溶于水，能溶于2molKOH溶液和二甲基亚砜，溶解后就可以被淀粉酶彻底水解。
（2）X-射线衍射图显示为B-型晶体特征。
（3）RS3由两部分组成，一部分是直链淀粉的双螺旋堆积堆积而成的B型结晶，另一部分是被胰——淀粉酶接近的无定型部分。
（4）持水能力低，持水力仅为每克淀粉1.4—2.8g水，比所有的膳食纤维都低。
（5）含热量低，热值一般不超过2.4—2.8Kcal/g。
（6）耐热性高，在通常的加热条件下热量一般不会损失。
3 抗性淀粉的植物来源
不同植物中RS含量不同，高直链淀粉（如玉米、大麦）是RS的主要来源。薯类（如马铃薯）因其较大的颗粒结构而RS含量高达79.48%（生淀粉），其次是一些豆类等。一般情况下淀粉糊化会大大降低RS的含量，而且糊化及老化的温度会影响RS的产率，如马铃薯120℃糊化RS含量为16.73%，100℃糊化RS为17.66%。
4 淀粉内在因素的影响
（1）直链淀粉与支链淀粉的比例对RS形成的影响
一般来说，直链淀粉与支链淀粉比值越大，抗性淀粉含量越高，这是因为直链淀粉比支链淀粉容易老化。
（2）淀粉颗粒的大小，结构及淀粉分子的聚合度
淀粉颗粒越大，其水解速度越慢，因对相同体积的淀粉来说，直径小的表面积越大，与酶接触的机会就越大。如马铃薯因其较大的淀粉颗粒结构而抗性淀粉含量高达79.48%（生淀粉），其次是一些豆类。
支链淀粉是分枝状大分子，由于空间位阻作用而难以发生聚集，而直链淀粉近似线性的盘管状分子的排列聚集比较容易。但要受到分子大小的制约，发现聚合度DP在100—610之间时，RS产量随链长而增加，在DP=260时，有最大的RS产量，而DP小于100时，RS产量迅速降低。
（3）蛋白质
蛋白质也是影响抗性淀粉形成的一个重要因素，研究发现蛋白质对淀粉颗粒起着包埋作用，只有将这些蛋白质除去后，淀粉颗粒才会发生回生，外源蛋白质也能与直链淀粉分子形成氢键而致使淀粉分子被束缚，从而抑制直链淀粉的回生，降低食物中抗性淀粉的含量。
（4）脂质
在食物加热后的冷却过程中，脂肪会与直链淀粉形成直链淀粉—脂肪复合体，降低淀粉的消化性，同时也降低直链淀粉的回生。X-射线衍射分析发现，直链淀粉—脂肪复合体呈V型或混合型的晶体类型。
（5）纤维素
研究发现，非水溶性膳食纤维（如纤维素、木质素）对抗性淀粉形成影响较小。研究也发现，水溶性膳食纤维和非水溶性膳食纤维都会降低抗性淀粉的含量，但是降低幅度很小。
5 其他因素对RS的影响
影响抗性淀粉形成的外因可分为物理因素和化学因素，主要包括理化修饰、蒸煮方式、加工条件和食物形成等因素。
（1）水分和温度是影响抗性淀粉形成的重要因素。反复的水热处理可降低淀粉的水解性，增加抗性淀粉的含量。研究表明，高温少水会促进A型晶体的形成，低温多水可促进B型晶体的形成，而B型晶体的淀粉一般抗性淀粉含量较高。
水是一种常用的增塑剂，它的玻璃态转化温度（Tg）非常低）（-135℃）水的存在会大大降低淀粉的玻璃台转化温度（Tg），而淀粉要在溶液中形成结晶就必需在Tg和Tm（晶体溶解温度）之间保持一段时间。
不同浓度的淀粉水溶液有不同的Tg，因而老化时温度的选择也不同，浓度低（5%）则老化温度越低（-20℃），浓度高（20%-50%），则选择较高的老化温度，也就是说淀粉的浓度和老化的温度之间有着密切的关系。
例如在160℃，含足量水的条件下，RS3的双螺旋结构容易被破坏而被水解，而含水量为16%时RS3的结构相对稳定。
（2）
（3）粉碎
未被粉碎的谷物，颗粒度越大，细胞与结构完整，不易被淀粉酶接触和酶解，抗性淀粉含量较高，主要为RS1。
研究发现谷物颗粒度越大，其抗性淀粉含量越高。等量物质，颗粒度大的表面积小，结合的a淀粉酶分子少，水解速率慢。于此同时，一部分颗粒中心的淀粉不能与淀粉酶接触，可形成RS1;此外，颗粒度大，可能有一部分淀粉未完全糊化，导致酶解不彻底。粉碎可使淀粉酶易于接触到淀粉颗粒，增加淀粉的可消化性，从而降低抗性淀粉的含量。
（4）贮藏条件
有关贮藏条件对抗性淀粉的影响报道较多，所有的研究均表明低温长时间贮藏可提高抗性淀粉的含量，小麦淀粉在4℃贮藏6d后，抗性淀粉显著增加。贮藏中抗性淀粉的形成于直链淀粉的重结晶有关，支链淀粉重结晶较慢，对抗性淀粉形成影响较小。
（5）化学改性
化学改性对RS的形成有促进作用，发现淀粉化学改性可大大降低淀粉的消化性，如糊精化，氧化和醚化，可大大降低淀粉的消化程度，并随取代度的增加而降低，而且化学改性可促进分子间的聚集，而提高RS3的产量。如果将淀粉分
别于三聚磷酸钠和三多聚磷酸钠反应制得低溶胀性和高溶胀性RS4，研究表明低吸水性的RS4的抗性高达95%，其熔化温度比未改性的淀粉高5℃左右。
（6）发酵过程
发酵会抑制抗性淀粉的形成
高粱经37℃发酵36h之后，淀粉的水解率明显增加，抗性淀粉含量显著降低。在不同发酵温度和发酵时间的实验条件下，黑鹰嘴豆、绿豆中发酵显著降低抗性淀粉含量，且发酵温度对抗性淀粉含量的影响大于发酵时间，37℃下发酵抗性淀粉降低最为明显。
（7）添加剂
可溶性糖的添加，可以降低淀粉的重洁净度，导致抗性淀粉含量降低。研究表明，添加过量的蔗糖显著降低小麦淀粉抗性淀粉的含量，但可提高高直链淀粉玉米的'抗性淀粉含量。
糖对抗性淀粉形成的影响在很大程度上取决于糖的种类、浓度及回生温度，糖的存在可加速A型晶体向B型晶体的转化，而且可溶性糖会和淀粉竞争与水结合，引起淀粉的糊化延迟，糊化淀粉重结晶度降低。
但是抗性淀粉在降血糖方面毕竟不能等同于药物，实验发现它在改善链脲酶素诱导的1-型糖尿病大鼠的血糖和胰岛素方面不明显，据调查，抗性淀粉每天最少摄入量为5g，若要改善胰岛素敏感性可能需要每天摄入7g以上。 6 抗性淀粉对无机盐吸收的影响
研究发现生土豆和高直链淀粉中的抗性淀粉（RS2），能提高大鼠钙镁锌铁铜的表观吸收率。抗性淀粉促进无机盐吸收的原因可能有两方面。
一方面是由于SCFA的产生降低肠道的PH值，提高无机盐在肠道的溶解度，形成的可溶物容易通过扩散与主动吸收从上皮细胞吸收。另一方面SCFA促进盲肠壁的增大，使无机盐吸收的表面积增大。
7 抗性淀粉的应用
（1）提高膨化小食品的膨化系数
抗性淀粉的添加除了可改善食品的质构特性外，还可改善挤压食品的膨化情况，减少其他纤维对食品膨化的负面影响。休闲食品中的各类膨化食品中添加一定比例的抗性淀粉，在改善产品风味的同时还增加了保健功能。
（2）作为焙烤食品优良的膳食纤维营养强化剂
有了抗性淀粉就能生产高纤维白面包，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。
用抗性淀粉制造的华夫饼干和法国饼脆性得到了改善，减少了因掺用糖浆而烘不透的现象。
糕点在制作过程中含有大量水分，加入抗性淀粉，因其有一定的持水力，可吸附部分水分，利于产品凝固和保鲜，同时赋予了很好的保健功能。
（3）作为食品的增稠剂
抗性淀粉具有较高的粘度稳定性，高流变特性及低持水性，可以作为食品增稠剂使用，可用于汤料、乳制品中。
由于抗性淀粉为水不溶性物质，在粘稠不透明的饮料中可用抗性淀粉未增加的饮料不透明度及悬浮度，不会产生砂砾感，也不会掩盖饮料风味。
（4）在医药工业中的应用
由于抗性淀粉独特的抗酶解特性，还可作为靶向缓释药物载体。
抗性淀粉具有生物相容性、无毒、无免疫原性，且储存稳定，在骨架崩解前形态能保持相当大的时间，有利于其在人体内分布运转和靶区浓集，这物流是对靶向还是控释性都是有利的。
它作为药物载体，既可以提高药物疗效，又可以降低毒副作用，在现代药物制剂中由着重要作用。
淀粉颗粒不是由一种淀粉分子，而是由很多直链和支链分子构成的聚合体，这种聚合体不是无规律的，它在某些部分形成小结晶结构，已知天然淀粉主要产生A、B和C三种不同的X射线图谱这是由支链淀粉双螺旋叠加方式不同引起的，不同植物淀粉分别属于A型和B型，也有处于从A型到B型连续变化的中间类型C，针对A型和B型晶体结构已提出了不同的模型。
抗性淀粉在大肠中变少了？因为在大肠中被微生物降解成短链脂肪酸（C4和C6），同时产气。
为什么RS3Bwei凝沉的直链淀粉抗性更强？（构象、老化、糊化）
为什么发酵会降低抗性淀粉含量？
为什么膳食纤维会降低无机盐离子的吸收？但是不会降低钠离子的吸收？
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