林靜，苑會功，周英，李衛(wèi)華，王琳，張東海

(1.石河子大學/新疆生產(chǎn)建設兵團綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點實驗室，新疆石河子 832003；2.第五師八十八團農(nóng)業(yè)技術(shù)綜合服務中心，新疆博樂 833400；3.吉林農(nóng)業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學院，吉林四平 136001)

小麥抗性淀粉理化特性的研究

林靜1，苑會功1，周英2，李衛(wèi)華1，王琳3，張東海1

(1.石河子大學/新疆生產(chǎn)建設兵團綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點實驗室，新疆石河子 832003；2.第五師八十八團農(nóng)業(yè)技術(shù)綜合服務中心，新疆博樂 833400；3.吉林農(nóng)業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學院，吉林四平 136001)

【目的】研究抗性淀粉的理化特性，為開發(fā)其在食品加工中的應用奠定基礎?！痉椒ā垦芯坎捎脡簾岱ㄖ苽湫←溈剐缘矸?，并分析其抗酶解性、耐酸性、持水性、吸濕性、乳化穩(wěn)定性、粘度特性、碘吸收特性等理化特性?！窘Y(jié)果】通過對抗性淀粉理化性質(zhì)的研究，發(fā)現(xiàn)抗性淀粉的持水力比原淀粉高134.2%，吸濕性比原淀粉高22.27%；膨脹勢、乳化能力和乳化穩(wěn)定性分別比原淀粉降低了5.34%、3.44%和15.04%。隨樣品中抗性淀粉含量的增加，淀粉峰值粘度呈下降趨勢。抗性淀粉與原淀粉的最大吸收波長在570～580 nm，兩者聚合度相差不大。【結(jié)論】小麥抗性淀粉的持水性、膨脹勢、乳化性和乳化穩(wěn)定性比原淀粉有較大程度的降低，在實際應用時可以添加改良劑以改善抗性淀粉所產(chǎn)生的負面影響。小麥抗性淀粉粘度低所以可以作為食品增稠劑來使用。

小麥；抗性淀粉；理化特性

0 引 言

【研究意義】淀粉是小麥胚乳的主要成分，也是人類生產(chǎn)和生活中最重要的碳水化合物[1]。很長一段時間以來，因在人體排泄物中未曾檢測到淀粉成分的殘留，淀粉一直被認為可以被人體完全消化吸收[2]。但近10年來發(fā)現(xiàn)有很少部分淀粉受某種因素或加工過程的影響，其結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，在人體腸胃中仍不被淀粉酶水解[3]。1983年，Englyst首次將這一部分淀粉命名為抗性淀粉(Resistant Starch，簡稱RS)。自抗性淀粉被發(fā)現(xiàn)以來，其獨特的生理功能和顯著的優(yōu)點引起國內(nèi)外研究人員的廣泛關注[4]，也成為近年碳水化合物研究的重點?！厩叭搜芯窟M展】目前RS尚無化學上的精確分類，多數(shù)學者根據(jù)淀粉來源和人體實驗結(jié)果(抗酶解性)的不同，將RS分為4類，分別是物理包埋淀粉(RS1)、抗性淀粉顆?；蛏矸?RS2)、老化淀粉(RS3)和稱為改性淀粉(RS4)[5-6]。其基本特性與普通淀粉相似，呈白色無異味的多孔性粉末，加到食品中不影響食品的感觀和質(zhì)地。前人在對馬鈴薯和玉米的RS理化特性的研究中發(fā)現(xiàn)，RS持水性低，顆粒粒度低，可膨化；糊化溫度高；其耐酸性明顯高于普通淀粉，且具有較強的抗酶解性，幾乎不被耐高溫α-淀粉酶酶解[7]。電鏡檢測發(fā)現(xiàn)抗性淀粉的結(jié)構(gòu)更加緊密，顆粒密度高；粘度分析表明，RS具有相當?shù)臒岱€(wěn)定性、更強的凝膠形成能力及很好的流變學特性。【本研究切入點】小麥是北方人民喜愛的糧食作物，被廣泛地用于制作面條、饅頭和餃子等食品，但小麥成熟籽粒中RS含量較低，對其理化特性的研究未引起人們的重視。研究以壓熱處理工藝[8]獲得來源于小麥的抗性淀粉為研究對象，對淀粉試樣進行抗酶解性、吸濕性、耐酸性、乳化能力和淀粉粘度等理化特性分析，深入了解小麥抗性淀粉的理化特點，為抗性淀粉在食品工業(yè)添加中的應用提供參考。研究抗性淀粉的理化特性，為開發(fā)其在食品加工中的應用奠定基礎?！緮M解決的關鍵問題】研究以壓熱處理工藝[8]獲得來源于小麥的抗性淀粉為研究對象，采用壓熱法制備小麥抗性淀粉，對制備的試樣進行理化特性的分析，了解小麥抗性淀粉的理化特點，為抗性淀粉在食品工業(yè)添加中的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 抗性淀粉

參考實驗室苑會功[8]壓熱法處理制備小麥抗性淀粉，120℃壓熱處理40 min，4℃放置24 h，小麥新春6號抗性淀粉的平均產(chǎn)率達到7.26%。

抗性淀粉，原淀粉(用于制備RS的未經(jīng)壓熱處理的淀粉，用作RS理化特性檢查的對照材料)，耐高溫α淀粉酶，大豆色拉油，鹽酸，無水乙醇，KOH溶液，去離子水，碘溶液等。

1.1.2 儀器

FA1104型電子分析天平，DHG-9240AS型電熱鼓風干燥箱，HZS-1型恒溫水浴振蕩器， SHA-C恒溫振蕩器，糖度儀，離心機，Brabender粘度儀(803202微型黏度糊化儀)，722S分光光度計等。

1.2 方 法

1.2.1 抗性淀粉的抗酶解性、吸濕性的測定

參考朱旻鵬等[9]方法。

1.2.2 抗性淀粉的耐酸性

稱取原淀粉及RS樣品各5.00 g，分別以不同pH值的鹽酸水溶液配成一定濃度的淀粉溶液，將樣品置于85℃的恒溫振蕩器中，用糖度儀觀測淀粉溶液可溶性固形物含量，記錄淀粉溶液可溶性固形物含量出現(xiàn)變化的時間，以此時間作為樣品耐酸性的指標。

1.2.3 持水性

稱取5.0 g樣品分散于水中，80℃水浴1 h，冷卻至室溫后在轉(zhuǎn)速為3 000 r/min下離心10 min，棄去上清液，擦干離心管內(nèi)、外壁所附著的水分后稱沉淀質(zhì)量(g)。

持水力(%)=(沉淀質(zhì)量/樣品質(zhì)量)×100.

1.2.4 抗性淀粉膨脹勢

稱取樣品0.35 g，放入干燥的已稱重(M1)的離心管中，加入5 mL蒸餾水，震蕩混勻10 s，70℃水浴4 min，再混勻20 s，水浴6 min，沸水浴10 min，然后4℃冷水浴5 min，3 000 r/min離心4 min。棄上清并瀝干殘液稱重(M2)

膨脹勢=(M1-M2)/0.35.

1.2.5 抗性淀粉乳化能力和乳化穩(wěn)定性

參考邵秀芝[10]方法測定。

1.2.6 抗性淀粉的粘度特性

在Brabender粘度儀上按照AACC標準進行測定。

1.2.7 抗性淀粉的碘吸收特性

稱淀粉樣品0.02 g后加入0.5 mL無水乙醇潤濕樣品，加入2 mol/mL的KOH溶液1 mL，使樣品充分溶解。加入10 mL去離子水，用0.1 mol/mL的HCl將pH調(diào)至6.0～7.0，加水定容至50 mL。取10 mL于100 mL容量瓶，加入80 mL去離子水和2 mL I2-KI溶液(2 mgI2/mL和20 mgKI/mL)。定容至100 mL，立即混勻。用紫外分光光度計從波長500～800 nm掃描。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥抗性淀粉的抗/耐酶解性

研究表明，將RS樣品(小麥新春6號制備的抗性淀粉)用足量的耐高溫α-淀粉酶85℃酶解，分別在酶解時間為2、4、6、12、18和24 h測定還原糖含量來體現(xiàn)RS樣品的抗/耐酶解能力。在2、4和6 h溶液中均測不到還原糖的含量，12 h時測得溶液中含有1%的還原糖。測定18、24 h溶液中的還原糖含量無明顯曾加，所制備的RS樣品的確有較強的抗酶解性，能夠耐受長時間的酶解作用。

2.2 小麥抗性淀粉的耐酸性

研究表明，在pH<2的強酸性環(huán)境下抗性淀粉在10 min內(nèi)出現(xiàn)水解現(xiàn)象，但當pH>3的情況下，RS的耐酸性就比較明顯。RS在強酸下可以被水解，但此時水解作用也十分微弱，只有很小部分的RS能被酸水解為葡萄糖。在pH值為4時，RS樣品被酸處理30 min后，可溶性糖才發(fā)生了變化。圖1

圖1 小麥原淀粉與抗性淀粉的耐酸性
Fig.1 Compare with the ability of resistant acid of wheat starch and RS

2.3 小麥抗性淀粉的持水性、膨脹勢、吸濕性、乳化能力和乳化穩(wěn)定性

淀粉的持水性指的是在一定量水中，一定量的淀粉在高溫條件下，所得沉淀與原淀粉的比值。其持水力值越大，表明淀粉的持水能力越弱。研究表明，小麥抗性淀粉的持水能力明顯低于小麥原淀粉(抗性淀粉的持水力比原淀粉高134.2%)。RS的吸濕性明顯高于原淀粉(比原淀粉高22.27%)，RS的吸水特性可以使其在添加到一些食品中后不至影響食品的口感。

小麥抗性淀粉的膨脹勢、乳化性和乳化穩(wěn)定性比原淀粉有較大程度的降低。研究表明，小麥抗性淀粉的膨脹勢比原淀粉的膨脹勢降低了5.34個百分點；小麥抗性淀粉的乳化能力和乳化穩(wěn)定性分別比原淀粉降低了3.44%和15.04%。這是由于在制備抗性淀粉時，經(jīng)過高溫高壓處理后小麥淀粉細胞結(jié)構(gòu)被破壞，影響了小麥抗性淀粉的膨脹勢、乳化性和乳化穩(wěn)定性。因此，在實際應用時可以考慮添加改良劑以改善抗性淀粉在這些指標上所產(chǎn)生的負面影響。表1

表1 小麥原淀粉與抗性淀粉部分理化指標
Table 1 Comparison of some physical and chemical properties of wheat raw starch and Resistant starch

不同處理Differenttreatment持水力(%)Waterretention膨脹勢Flourswellingpower吸濕性(%)Hygroscopicity乳化能力(%)Emulsifyingcapacity乳化穩(wěn)定性(%)Emulsionstability小麥原淀粉Rawstrach530.9312.4313.9143.3140.25小麥抗性淀粉Resistantstarch665.137.0936.1829.8725.21

2.4 小麥抗性淀粉的粘度特性

研究表明，小麥粉的峰值粘度要高于原淀粉的峰值粘度。在不同配比的原淀粉和抗性淀粉混合樣中，隨抗性淀粉含量的逐漸增加，混合樣峰值粘度呈下降趨勢。尤其當原淀粉和抗性淀粉之比為6∶6時，混合樣的峰值粘度較原淀粉的峰值粘度降低了41.7%。在整個糊化過程中不同配比的原淀粉與抗性淀粉混合樣粘度變化曲線相似，含不同配比抗性淀粉的樣品無論是峰值粘度、低谷粘度還是最終粘度均低于原淀粉。但原淀粉和抗性淀粉之比為10∶2、9∶3和8∶4的混合樣到達峰值粘度的時間要早于原淀粉。圖2，圖3

圖2 不同配比混合樣的峰值粘度

Fig.2 Peak viscosity of different mixed sample

圖3 小麥面粉、原淀粉及抗性淀粉的粘度變化
Fig.3 Viscosity of wheat starch and resistant starch

2.5 小麥抗性淀粉的碘吸收特性

研究表明，抗性淀粉-碘絡合物的最大吸收波長(570 nm)與原淀粉-碘絡合物的最大吸收波長(580 nm)幾乎重合，說明抗性淀粉的聚合度與原淀粉的聚合度相差不大。但是，抗性淀粉的碘絡合物吸收峰比原淀粉略窄，表明抗性淀粉分子的分子量分布與原淀粉相比更為集中。張莉等通過測定自制樣品的淀粉一碘復合物的紫外吸收曲線發(fā)現(xiàn)該曲線的最大光吸收略小于直鏈淀粉一碘絡合物的最大光吸收。通過試驗所得樣品具有RS的光吸收特性，且該曲線在波長550～700 nm呈現(xiàn)一較寬的吸收峰，表明RS的聚合度不是單一的，而是在一定范圍內(nèi)連續(xù)分布。與實驗結(jié)果一致。圖4

圖4 小麥原淀粉與抗性淀粉碘吸收值
Fig.4 Viscosity of wheat starch and resistant starch

3 討 論

付蕾等[11]對玉米抗性淀粉理化特性的研究中提到，抗性淀粉樣品的黏度近似為零, 說明抗性淀粉在95 ℃以下沒有發(fā)生淀粉顆粒的吸水溶脹、崩解、直鏈淀粉的逸出和聚合等過程?？剐缘矸鄯肿又g和分子內(nèi)部的相互作用力明顯大于普通玉米淀粉分子, 其結(jié)構(gòu)與普通玉米淀粉明顯不同, 沒有普通玉米淀粉的糊化特性。在朱旻鵬等[8]的研究中原淀粉中加入RS后其黏度特性發(fā)生了一定變化,逐漸增加樣品中RS的含量,樣品黏度曲線的峰黏度、谷黏度、最終黏度均不斷下降。這與研究的結(jié)果相同。還提到在RS加入量較少(≤10%)的情況下,樣品仍保留了淀粉糊化曲線的主要特征。在食品加工中,可以通過控制使用量,在體現(xiàn)RS功能性的同時,保持淀粉原料的黏度特性。

小麥粉的品質(zhì)特性包括小麥粉的理化特性、面團的物理特性、小麥粉食用品質(zhì)特性及其他特性[12]。在理化特性方面小麥抗性淀粉的理化特性與最終品質(zhì)存在一定的關系。在王娟等[13]對小麥抗性淀粉理化特性的研究中，表明采用熱壓法制備小麥抗性淀粉透光率較好，持水力、膨脹勢和溶解度都隨著水浴加熱溫度的升高而上升。試驗把小麥抗性淀粉與原淀粉理化特性相比持水性、膨脹勢、乳化性和乳化穩(wěn)定性有較大程度的降低。這兩者從不同的兩個方面對小麥抗性淀粉的理化特進行分析。從中可以看出抗性淀粉的理化特性與原淀粉不同，在原淀粉中所占比例不同最終品質(zhì)影響不同。

小麥粉烘烤蒸煮品質(zhì)還受糊化特性、酶活性的影響。淀粉糊化峰值黏度與面條煮面品質(zhì)密切相關，一般峰值黏度越高，面條品質(zhì)越好。測定淀粉糊化的儀器有糊化儀和電子黏度儀，這兩種儀器測定小麥粉試樣中淀粉的糊化性質(zhì) (糊化溫度、最高黏度、最低黏度和面粉糊回生后黏度增加值)和α-淀粉酶活性[12]。小麥抗性淀粉作為天然安全的食品資源，不僅彌補了傳統(tǒng)膳食纖維的不足，還為開發(fā)新型膳食纖維食品開發(fā)帶來了希望[14]。對小麥抗性淀粉理化特性的研究在持水性、膨脹勢、乳化性和乳化穩(wěn)定等特性與原淀粉相比為工業(yè)生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

研究表明，脂質(zhì)對抗性淀粉的含量會有所影響。多方面研究證實脂質(zhì)與直鏈淀粉會形成一種特殊的復合物，這種復合物在X-射線衍射下顯示獨特的V 型圖案。脂質(zhì)與直鏈淀粉的復合會競爭性的降低直鏈淀粉間結(jié)晶，因此若將這種復合物區(qū)別于前4類抗性淀粉稱為第五類抗性淀粉RS5，這種復合反應會降低RS3的含量；但是如果在工藝學上將兩者劃為抗性淀粉類，那么抗性淀粉的含量會有所提高[15]。小麥籽粒中脂質(zhì)的含量極少，不知道是否會影響其中的抗性淀粉的含量及理化特性。但這將給下一步的工作提供一些啟示。

4 結(jié) 論

小麥抗性淀粉的耐酸性、吸濕性、抗酶解性明顯高于原淀粉，使其在添加到一些食品中后不至影響食品的口感；小麥抗性淀粉的持水性、膨脹勢、乳化性和乳化穩(wěn)定性比原淀粉有較大程度的降低，在實際應用時，可以考慮添加改良劑以改善抗性淀粉所產(chǎn)生的負面影響。對小麥抗性淀粉粘度分析，得知RS具有相當?shù)酿ざ确€(wěn)定性、更強的凝膠形成能力、很好的流變學特性，所以其可以作為食品增稠劑來使用。分析了抗性淀粉的理化特性，可以看出抗性淀粉的理化特性與原淀粉不同，在原淀粉中所占比例不同最終品質(zhì)影響不同。

References)

[1] Asp, N. G. (1995). Classification and methodology of food carbohydrates as related to nutritional effects.AmericanJournalofClinicalNutrition, 61(4 Suppl):930-937.

[2] Liljeberg, H., ?kerberg, A., & Bj?rck, I. (1996). Resistant starch formation in bread as influenced by choice of ingredients or baking conditions.FoodChemistry, 56(4):389-394.

[3]高群玉，黃立新. 若干物理因素對抗性淀粉制備的影響[J].食品科技，2001,(2):14-16.

GAO Qun-yu, HUANG Li-xin. (2001). The Influence of Some Physical Factors in Resistant Starch Making [J].FoodScienceandTechnology,(2):14-16 (in Chinese)

[4] Niba, L. L. (2002). Resistant starch: a potential functional food ingredient.Nutrition&FoodScience, 32(2):62-67.

[5] Englyst, H. N., & Hudson, G. J. (1996). The classification and measurement of dietary carbohydrates.FoodChemistry, 57(1): 15-21.

[6] Haralampu, S. G. (2000). Resistant starch-a review of the physical properties and biological impact of rs 3.CarbohydratePolymers, 41(3): 285-292.

[7]張鐘, 李鳳霞, 張惠英. 玉米抗性淀粉的添加對面條品質(zhì)的影響[J].糧食與飼料工業(yè),2014,(1): 24 -26.

ZHANG Zhong, LI Feng-xia, ZHANG Hui-ying. (2014). Effect of resistant corn starch on noodles's quality [J].Cereal&FeedIndustry, (1):24-26.(in Chinese)

[8]苑會功，王琳，龐歡，等.小麥抗性淀粉最佳制備工藝參數(shù)的研究[J].石河子大學學報，2010, 28(4): 397-403.

YUAN Hui-gong, WANG Lin, PANG Huan, et al.(2010). Optimal Technical Parameters of Producing Wheat Resistant Starch [J].JournalofShiheziUniversity(NaturalScience) , 28(4): 397-403.(in Chinese)

[9]朱旻鵬，李新華，劉愛華.玉米抗性淀粉的制備及其性質(zhì)的研究[J].糧油加工與食品機械，2005,(5):79-82.

ZHU Min-peng, LI Xin-hua, LIU Ai-hua. (2005). Research of the Preparation and Properties of Corn Resistant Starch [J].MachineryforCerealsOilandFoodProcessing, (5):79-82. (in Chinese)

[10]邵秀芝, 肖永霞. 小麥抗性淀粉物理性質(zhì)研究[J]. 糧食與油脂, 2009,(9):11-13.

SHAO Xiu-zhi, XIAO Yong-xia. (2009).Study on physical properties of wheat resistant starch [J].Cereals&Oils, (9):11-13.(in Chinese)

[11]付蕾，田紀春，汪浩.抗性淀粉理化特性研究[J].中國糧油學報,2009,24(5):58-61.

FU Lei, TIAN Ji-chun, WANG Hao. (2009). Study on Physico-Chemical Properties of Resistant Starch [J].JournaloftheChineseCerealsandOilsAssociation, 24(5):58-61.(in Chinese)

[12]陳志成.制粉師工程手冊[K].北京：中國輕工業(yè)出版社,2007:374-381.

CHEN Zhi-cheng.(2007).EngineeringHandbookforFlourMilling[K].Beijing:China light Industry Press: 374-381.(in Chinese)

[13]王娟，劉澤翰，張凱，等.小麥抗性淀粉的理化性質(zhì)研究[J].現(xiàn)代食品科技,2012,28(4):374-377.

WANG Juan, LIU Ze-han, ZHANG Kai, et al.(2012) Study on the Properties of Wheat Resistant Starch[J].ModernFoodScienceandTechnology,28(4):374-377. (in Chinese)

[14]付蕾,田紀春.抗性淀粉制備、生理功能和應用研究進展[J].中國糧油學報,2008,23(3):206-209.

FU Lei, TIAN Ji-chun.(2008). Research Progress on Preparation,Physiological Function and Application of Resistant Starch [J].JournaloftheChineseCerealsandOilsAssociation, 23(3):206-209. (in Chinese)

[15]許詩堯，李芳，劉英.非化學改性谷物抗性淀粉的研究進展[J].糧食與食品工業(yè),2015,22(4):8-13.

XU Shi-yao, LI Fang, LIU Ying. (2015). Research progress on cereal resistant starch with non-chemical modification [J].CerealandFoodIndustry, 22(4):8-13. (in Chinese)

Supported by: Xinjiang P&C Corps S&T Bureau Modern Agricultural S&T Research and Achievements Transformation Plan"Breeding of new wheat varieties and innovation of germplasm resources" (2016AC027)

ZHANG Dong-hai(1969-), male, Associate Professor, Master Instructor, mainly engaged in wheat reistance mechanism LI Wei-hua(1968-), female, professor, Doctoral tutor, mainly engaged in wheat quality and molecular mechanism

Studies on the Physicochemical Properties of Wheat Flour Resistant Starch

LIN Jing1, YUAN Hui-gong1, ZHOU Ying2, LI Wei-hua1, WANG Lin3, ZHANG Dong-hai1

(1.KeyLaboratoryofOasisEco-agricultureofXinjiangProductionandConstructionCorps,CollegeofAgronomy,ShiheziUniversity,ShiheziXinjiang832003,China; 2.The88thRegimentAgriculturalTechnologyServiceCenter，the5thAgriculturalDivision,BoleXinjiang833400,China; 3.JilinAgriculturalEngineeringPolytechnicCollege,SipingJilin136001,China)

【Objective】 For a comprehensive understanding of the physicochemical properties of resistant starch, the development prospect of its application in food processing. 【Method】This research adopted the hot press preparation of wheat resistant starch, and the analysis of its enzymatic resistance, acid resistance, water retention, hygroscopicity, emulsion stability, viscosity, iodine absorption properties and other physical and chemical properties. 【Result】Through the study of the physicochemical properties of resistant starch, the results showed that the water holding capacity of RS was 134.2% higher than that of raw starch。The swelling power, emulsifying capacity and emulsion stability were decreased by 5.34%, 3.44% and 15.04%, respectively. The peak viscosity of starch decreased with the increase of resistant starch content in the samples. The maximum absorption wavelength of resistant starch and raw starch was in the range of 570 nm to 580 nm, and the degree of polymerization was not significant.【Conclusion】Wheat resistant starch water holding capacity, swelling power, emulsification and emulsion stability have a greater degree of reduction than the raw starch, and the practical application might consider adding modifier to improve the side effects of resistant starch produced. Wheat resistant starch has low viscosity so it can be used as food thickener.

wheat; resistant starch；physicochemical properties

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.03.004

2016-11-04

新疆兵團科技局現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技攻關與成果轉(zhuǎn)化計劃“小麥新品種選育與種質(zhì)資源創(chuàng)新”(2016AC027)

林靜(1992-)，女，四川人，碩士研究生，研究方向為小麥品質(zhì)改良， (E-mail)719577181@qq.com

張東海(1969-)，男，副教授，研究生導師，研究方向為小麥抗性機理， (E-mail)xjzhangdh@126.com 李衛(wèi)華(1968-)，女，教授，博士生導師，研究方向為小麥品質(zhì)及分子機理，(E-mail)lwh_agr@shzu.edu.cn

S512

A

1001-4330(2017)03-0417-06