張凱，王鑫*，馬永強(qiáng)，陳俊杰，肖恩來

哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，省高校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（哈爾濱 150076）

甜玉米芯是甜玉米果穗去籽粒后的穗軸，具有組織均勻、硬度適宜、韌性好、吸水性強(qiáng)、耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)[1]，但很大部分用于飼料等用途，造成了資源浪費(fèi)，其實(shí)其中的多糖類物質(zhì)是一種可回收利用的資源且對(duì)健康有一定的益處。多糖是一類由10個(gè)以上的單糖通過糖苷鍵聚合而成的生物高分子化合物，通式為[C6(H2O)5]m，通常m遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于20[2]。多糖來源很廣，廣泛存在于植物、動(dòng)物和微生物中，多糖是生物體的基本組成成分，在能量?jī)?chǔ)存、結(jié)構(gòu)支持和防御等方面具有重要作用，自然界90%以上的碳水化合物均以多糖形式存在[3]。

隨著生活水平的提高，飲食及生活作息時(shí)間的不規(guī)律，“三高”癥狀越來越普遍，尤其是Ⅱ型糖尿病的患者，已慢慢趨于年輕化，是世界范圍內(nèi)發(fā)病率和死亡率的主要原因[4]。糖尿病的主要表現(xiàn)是餐后血糖升高，餐后血糖升高的最主要來源是食物中碳水化合物的消化[5]，食物中的主要碳水化合物是淀粉，淀粉是由90%以上的直鏈淀粉和少量的支鏈淀粉組成[6]。研究表明，一些脂類，如亞油酸、游離脂肪酸等小分子物質(zhì)可與淀粉結(jié)合，尤其是與直鏈淀粉結(jié)合，從而減少淀粉的酶解，是減少餐后高血糖的一條主要來源。因此延緩食物中淀粉的降解，對(duì)控制餐后高血糖的升高具有重要意義[7]。所以通過碘顯色來測(cè)定反應(yīng)中淀粉含量，間接判斷甜玉米芯多糖對(duì)淀粉消化的影響。

1 材料與試劑

1.1 材料與試劑

甜玉米（脆王）；S 9765可溶性淀粉（Sigma公司）、037-22-3支鏈淀粉（上海瑞谷生物科技有限公司）、9005-82-7直鏈淀粉（阿拉丁公司）、A 3403 α-淀粉酶（Sigma公司）、L 0042碘化鉀（上海寶曼生物科技有限公司）、濃鹽酸、氫氧化鈉、單質(zhì)碘、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉，均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

81-2型恒溫磁力攪拌器（上海縣曹行無線電元件廠）；DHG-9203 A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限責(zé)任公司）；MC型精密電子天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）；ALC-1100.2型電子分析天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）；TDL 80-2 B型低速臺(tái)式離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）；KQ-500 VDE型雙頻數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限責(zé)任公司）；HH-4型電子恒溫水浴箱（國(guó)華電器有限公司）；TU-1900雙光度紫外可見分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限公司）；pH計(jì)（上海精科儀器有限責(zé)任公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 甜玉米芯多糖提取

甜玉米芯經(jīng)干燥、粉碎、過篩、脫脂。稱取適量脫脂粉末，按料水比1:20（g/mL）在水浴3 h后，取上清液過濾、濃縮，用Sevage法進(jìn)行脫蛋白[8]，樹脂進(jìn)行脫色，將脫色后的多糖溶液濃縮后采用體積分?jǐn)?shù)80%的乙醇進(jìn)行醇沉，靜置過夜，小心棄去上清液[9]，得到醇沉后多糖粉末，備用。

1.3.2 淀粉-碘復(fù)合物的形成及淀粉的消化方法

準(zhǔn)確稱取10.0 mg的可溶性淀粉，加入1.0 mL煮沸的蒸餾水，待溶液達(dá)到充分溶脹30 min后，加入配制好的7.5 mL pH 2.0的KCl-HCl溶液和7.5 mL pH 7.1的Na3PO4溶液，混合均勻后，超聲30 s，制備可溶性淀粉懸浮液。取0.9 mL淀粉懸浮液加入試管中，再加入2.0 μL 25 mg/mL的α-淀粉酶溶液，在37 ℃下消化0，1，2，4和6 min。根據(jù)不同的消化時(shí)間再向各個(gè)試管中加入0.1 mL的碘溶液，混合均勻后，立即在500～900 nm波長(zhǎng)范圍下進(jìn)行全波長(zhǎng)掃描[10]。

1.3.3 甜玉米芯多糖對(duì)可溶性淀粉-碘復(fù)合物形成的影響

1) 按照1.3.2方法制備淀粉懸液。

2) 試驗(yàn)組：準(zhǔn)確量取5組已配制好的淀粉懸浮液，分別向已編號(hào)的試管中各加入0.9 mL，再向試管中加入不同質(zhì)量濃度（4，8，16，32和64 μg/mL）的甜玉米芯多糖溶液。對(duì)照組：準(zhǔn)確量取0.9 mL 5×5組已配制好的淀粉懸浮液，參照試驗(yàn)組，加入等體的1.0 mL溶劑于試管組中。在溫度25 ℃下，孵化30 s。

3) 波長(zhǎng)掃描：向各個(gè)試管中加入0.1 mL的碘溶液，混合均勻后，立即在500～900 nm波長(zhǎng)范圍下進(jìn)行全波長(zhǎng)掃描。

1.3.4 甜玉米芯多糖對(duì)可溶性淀粉消化性的影響

1) 按照1.3.2方法制備淀粉懸液。

2) 按照1.3.3小節(jié)中（2）的方法配置試驗(yàn)組和對(duì)照組。

3) 各個(gè)試管中加入2.0 μL 5 mg/mL的α-淀粉酶溶液，37 ℃下消化1 min。

4) 消化1 min后，按照1.3.3小節(jié)中（3）的方法進(jìn)行波長(zhǎng)掃描。

1.3.5 甜玉米芯多糖對(duì)直鏈淀粉-碘復(fù)合物形成的影響

1) 準(zhǔn)確稱取10.0 mg的直鏈淀粉，加入1.0 mL煮沸的蒸餾水，待溶液達(dá)到充分泡漲30 min后，加入配制好的7.5 mL pH 2.0的KCl-HCl溶液和7.5 mL pH 7.1的Na3PO4溶液，混合均勻后，超聲30 s，制備直鏈淀粉懸浮液。

2) 按照1.3.3小節(jié)中（2）的方法配置試驗(yàn)組和對(duì)照組。

1.3.6 甜玉米芯多糖對(duì)直鏈淀粉消化的影響

1) 按照1.3.2方法制備淀粉懸液。

2) 按照1.3.3小節(jié)中（2）的方法配置試驗(yàn)組和對(duì)照組。

3) 各個(gè)試管中加入2.0 μL 5 mg/mL的α-淀粉酶溶液，在37 ℃下消化1 min。

4) 消化1 min后，按照1.3.3小節(jié)中（3）的方法進(jìn)行波長(zhǎng)掃描。

1.3.7 甜玉米芯多糖對(duì)支鏈淀粉-碘復(fù)合物形成的影響

1) 準(zhǔn)確稱取10.0 mg的支鏈淀粉，加入1.0 mL煮沸的蒸餾水，待溶液達(dá)到充分泡漲30 min后，加入配制好的7.5 mL pH 2.0的KCl-HCl溶液和7.5 mL pH 7.1的Na3PO4溶液，混合均勻后，超聲30 s，制備支鏈淀粉懸浮液。

2) 按照1.3.3小節(jié)中（2）的方法配置試驗(yàn)組和對(duì)照組。

3) 按照1.3.3小節(jié)中（3）的方法進(jìn)行波長(zhǎng)掃描。

2 結(jié)果與分析

2.1 淀粉-碘復(fù)合物的形成及淀粉的消化結(jié)果分析

不同消化時(shí)間下淀粉-碘復(fù)合物的吸光度結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，加入淀粉酶后的淀粉溶液經(jīng)過不同時(shí)間下的消化作用，淀粉逐漸被淀粉酶消化而減少，致使淀粉碘化物的吸光度也逐漸減少降低。在560 nm處出現(xiàn)波谷，根據(jù)文獻(xiàn)[11-12]可知，淀粉碘復(fù)合物的吸收峰在540～660 nm，于是可知淀粉被消化。

圖1 不同消化時(shí)間下的吸光度

圖2 淀粉消化1 min與0 min的吸光度差值

淀粉酶消化1 min減去0 min的吸光度所繪制的圖如圖2所示。圖2中，在560 nm吸光度之前的曲線斜率較大，說明加入淀粉消化酶1 min后，此段波長(zhǎng)處的淀粉同樣被消化，溶液中淀粉含量有很大程度上的減少。

2.2 甜玉米芯多糖對(duì)可溶性淀粉-碘復(fù)合物形成的影響

圖3為甜玉米芯多糖對(duì)可溶性淀粉-碘復(fù)合物的影響。甜玉米芯多糖抑制了可溶性淀粉與碘的復(fù)合作用，并且抑制作用隨著甜玉米芯多糖的濃度增大而增強(qiáng)。在750 nm處存在吸收峰，說明甜玉米芯多糖主要抑制了淀粉和碘的結(jié)合。在700 nm波長(zhǎng)處，由于各吸光度不同，證明淀粉-碘復(fù)合物的含量不同，可知甜玉米芯多糖對(duì)淀粉-碘復(fù)合物存在一定抑制結(jié)合作用。

圖3 甜玉米芯多糖對(duì)淀粉-碘復(fù)合物的影響

2.3 甜玉米芯多糖對(duì)可溶性淀粉消化性的影響

圖4甜玉米芯多糖對(duì)可溶性淀粉-碘復(fù)合物的影響。甜玉米芯多糖對(duì)可溶性淀粉-碘復(fù)合物的形成存在著抑制作用，從上到下甜玉米芯多糖的濃度由高到低，表示甜玉米芯多糖對(duì)淀粉酶對(duì)淀粉的消化作用存在著濃度劑量的趨勢(shì)關(guān)系。

圖4 甜玉米芯多糖對(duì)可溶性淀粉消化性的影響

2.4 甜玉米芯多糖對(duì)直鏈淀粉-碘復(fù)合物形成的影響

圖5和圖6為甜玉米芯多糖對(duì)直鏈淀粉-碘復(fù)合物的影響。隨著甜玉米芯多糖濃度增加，在420 nm左右的吸收峰逐漸下降，表示直鏈淀粉含量逐步減少，說明無論是甜玉米芯原糖還是甜玉米芯分級(jí)后多糖都對(duì)直鏈淀粉-碘復(fù)合物的形成有一定抑制作用，且對(duì)甜玉米芯多糖濃度劑量存在一定數(shù)量關(guān)系[13]。

圖5 甜玉米芯多糖對(duì)直鏈淀粉影響的試驗(yàn)組（a）與對(duì)照組（b）

圖6 甜玉米芯多糖對(duì)直鏈淀粉-碘復(fù)合物影響的試驗(yàn)組（a）與對(duì)照組（b）

2.5 甜玉米芯多糖對(duì)直鏈淀粉消化的影響

圖7和圖8表示甜玉米芯多糖對(duì)直鏈淀粉-碘復(fù)合物消化的影響。從上到下，所添加的甜玉米芯多糖濃度由高至低，表明甜玉米芯多糖對(duì)直鏈淀粉起到抑制消化作用，并且隨著濃度增大，對(duì)淀粉消化作用逐漸增強(qiáng)。

圖7 甜玉米芯多糖對(duì)直鏈淀粉消化影響的試驗(yàn)組

圖8 甜玉米芯多糖對(duì)直鏈淀粉-碘復(fù)合物消化的影響

2.6 甜玉米芯多糖對(duì)支鏈淀粉-碘復(fù)合物形成的影響

圖9為進(jìn)一步論證甜玉米芯多糖對(duì)支鏈淀粉-碘復(fù)合物形成的影響結(jié)果分析圖。從上至下加入的甜玉米芯多糖的濃度逐漸增大，但是隨濃度增大，溶液的吸光度逐漸降低，說明甜玉米芯多糖對(duì)支鏈淀粉-碘復(fù)合物的形成存在一定抑制作用。

圖9 甜玉米芯多糖對(duì)支鏈淀粉-碘復(fù)合物形成的影響試驗(yàn)組（a）與對(duì)照組（b）

3 結(jié)論

以甜玉米芯為原料，對(duì)其提取物即甜玉米芯多糖對(duì)可溶性淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉及消化酶的影響進(jìn)行研究。結(jié)果表明，甜玉米芯多糖對(duì)3種淀粉與碘的復(fù)合物形成及消化存在一定抑制作用，并且隨著甜玉米芯多糖濃度的改變，其抑制程度也存在一定變化，高濃度的甜玉米芯多糖對(duì)淀粉-碘復(fù)合物形成及消化作用效果更明顯和更強(qiáng)。通過驗(yàn)證比較甜玉米芯多糖對(duì)直鏈淀粉與支鏈淀粉同碘的結(jié)合，表明甜玉米芯多糖對(duì)直鏈淀粉-碘復(fù)合物的形成和消化起到主要抑制作用；對(duì)支鏈淀粉的碘復(fù)合物形成和消化也有一定抑制作用，但作用效果明顯較直鏈淀粉的弱。原因可能是多糖分子破壞了直鏈淀粉結(jié)構(gòu)，從而抑制淀粉酶與淀粉結(jié)合，但支鏈淀粉的雙螺旋結(jié)構(gòu)較直鏈淀粉相比較較短，多糖分子只有一小部分與其結(jié)合，雖產(chǎn)生抑制作用但不是很明顯。