柳州工學(xué)院食品與化學(xué)工程系（柳州 545616）

淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物是淀粉與脂質(zhì)通過疏水作用形成的復(fù)合物，具有較強(qiáng)的抗酶解消化能力，能夠顯著降低受試者餐后血漿中的葡萄糖與胰島素升高的程度，對結(jié)腸癌的發(fā)生具有顯著的抑制作用[1-2]，是近年來新提出的一類抗消化淀粉[3]。相較于4種傳統(tǒng)抗性淀粉（RS1、RS2、RS3與RS4），淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物（RS5）具備一些獨(dú)特的功能特性：淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的熱穩(wěn)定性比大多數(shù)天然B-和C-晶型淀粉顆粒（即RS2型抗性淀粉），如馬鈴薯與香蕉淀粉更穩(wěn)定；與老化淀粉（RS3）與化學(xué)改性淀粉（RS4）相比，制備淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物所需的化學(xué)試劑更少、工藝更簡單[4]。另外，淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物能明顯提高淀粉基物料的功能性質(zhì)，如大幅度降低淀粉的糊化和結(jié)合水的能力，延遲制品老化，提高淀粉光澤度和乳化穩(wěn)定性等[5]?；诘矸?脂質(zhì)復(fù)合物的營養(yǎng)特性與優(yōu)良的加工特性，淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的研究與應(yīng)用成為了近年來的研究熱點(diǎn)。已有研究表明，影響淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物形成及性質(zhì)的主要因素有淀粉結(jié)構(gòu)、脂質(zhì)碳鏈長度、飽和度及添加量、脂質(zhì)的添加方式等。但目前鮮有關(guān)于不同脂質(zhì)配體類型對淀粉脂質(zhì)復(fù)合物性質(zhì)的影響，因此，試驗(yàn)以大米淀粉為原料，采用不同鏈長不同類型的脂質(zhì)配體與其復(fù)合，探討不同類型的脂質(zhì)對復(fù)合物性質(zhì)的影響，從分子層面進(jìn)一步提高脂質(zhì)與淀粉的復(fù)合效率與復(fù)合穩(wěn)定性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大米淀粉，無錫金農(nóng)生物科技有限公司，其中水分含量為8.5%，蛋白質(zhì)含量為0.75%，脂肪含量為0.1%；月桂酸、月桂酸鈉、月桂酸甘油酯，辛酸、辛酸鈉、辛酸甘油酯，山東西亞化學(xué)工業(yè)有限公司；葵酸、葵酸鈉、葵酸甘油酯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司，均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

IRAffinity-1S型傅里葉變換紅外光譜儀，日本島津；UV-1800型紫外可見分光光度計(jì)，上海美普達(dá)儀器有限公司；TDZ4-WS型離心機(jī)，湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司；FA2004B型分析天平，上海越平科學(xué)儀器有限公司；DF-101S型磁力水浴攪拌鍋，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司。

1.3 方法

1.3.1 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物制備

準(zhǔn)確稱取10.0 g（以淀粉干基計(jì)）大米淀粉，取20 mL去離子水加入其中制備淀粉溶液，將溶液加熱至90 ℃使淀粉完全溶解；取1.0 g月桂酸分散于30 mL乙醇中，加熱至90 ℃使其完全溶解；將淀粉、脂質(zhì)溶液混合，于70 ℃加熱20 min，得到沉淀；以4 000 r/min離心30 min，分離得到復(fù)合物沉淀，采用乙醇-水（50∶50，V/V）洗滌7次，離心后在25 ℃下干燥24 h，研磨過篩密封保存。

淀粉與月桂酸鈉、月桂酸甘油酯，辛酸、辛酸鈉、辛酸甘油酯、葵酸、葵酸鈉、葵酸甘油酯的復(fù)合同上述步驟。

1.3.2 復(fù)合指數(shù)測定

將淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物（0.4 g）置于50 mL離心管中，并加入蒸餾水至5 g。將懸浮液渦旋，然后在沸水浴中加熱，偶爾搖動約20 min，直到淀粉完全糊化。將溶液冷卻至室溫后，將25 mL蒸餾水加入到糊化樣品中。然后將樣品渦旋2 min，并以4 000 r/min離心15 min。將500 μL上清液與15 mL蒸餾水、2 mL碘溶液混合，并將樣品充分混合。在620 nm處測定吸光度，并進(jìn)行3次平行試驗(yàn)。

碘溶液的制備：稱取2.0 g碘化鉀和1.3 g碘，將其溶解后定容至100 mL。

1.3.3 溶解度與膨脹度測定

溶解度和溶脹力采用Li等[6]的方法進(jìn)行測定。每個(gè)樣品的溶脹力和溶解度按式（2）和（3）計(jì)算。

1.3.4 FT-IR測定

使用IRAffinity-1S型光譜儀在400～4 000 cm-1的光譜范圍內(nèi)以4 cm-1的分辨率和32次掃描，獲得淀粉樣品的紅外光譜。

1.3.5 凍融穩(wěn)定性測定

稱取3.0 g淀粉樣品，加入50 mL蒸餾水制備大米淀粉懸浮液，置于沸水浴中糊化20 min，冷卻后置于-20 ℃冷凍22 h，室溫下解凍2 h，以4 000 r/min離心20 min，按式（4）計(jì)算析水率，按上述步驟凍融循環(huán)5次。

式中：m1為離心管質(zhì)量，g；m2為離心管加淀粉糊的質(zhì)量，g；m3為離心管去水后離心管加淀粉糊的質(zhì)量，g。

1.3.6 脂質(zhì)含量測定

采用石油醚對淀粉樣品進(jìn)行索氏抽提，提取游離脂質(zhì)并對其數(shù)量進(jìn)行測定，根據(jù)常豐丹[7]的方法采用酸水解淀粉樣品，對水解后的樣品進(jìn)行索氏抽提以測定總脂質(zhì)含量。復(fù)合物中的脂質(zhì)含量為總脂質(zhì)與游離脂質(zhì)的差值。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合指數(shù)

復(fù)合指數(shù)是反映淀粉與脂質(zhì)的復(fù)合程度的重要指標(biāo)。由圖1可知，大米淀粉經(jīng)加熱后，復(fù)合指數(shù)為3.75%，表明大米淀粉與大米淀粉中天然存在的脂質(zhì)發(fā)生復(fù)合反應(yīng)，產(chǎn)生少量復(fù)合物。添加不同類型的脂質(zhì)均使大米淀粉的復(fù)合指數(shù)較空白樣品提高，表明大米淀粉與添加的脂質(zhì)發(fā)生了復(fù)合反應(yīng)。復(fù)合指數(shù)隨著脂質(zhì)鏈長的增加而增加，這是由于疏水鏈長的增加使烴鏈與直鏈淀粉單螺旋內(nèi)部的疏水作用力增強(qiáng)，因此復(fù)合程度變大。

直鏈淀粉單螺旋與客體的復(fù)合程度受客體的溶解度、直鏈淀粉的柔韌性以及客體在溶劑和螺旋核心之間的分配程度的影響[8]。3種類型的脂質(zhì)中，脂肪酸鹽增加的程度較小。脂類在反應(yīng)體系中具有適當(dāng)?shù)娜芙舛?，才能夠利于脂類疏水鏈進(jìn)入單螺旋中，月桂酸鈉的溶解度較月桂酸高，其復(fù)合指數(shù)卻較月桂酸低，推測是由于月桂酸鈉的溶解度在水中較高，使其很難有效分配到淀粉基質(zhì)中[9]，導(dǎo)致復(fù)合指數(shù)較小。脂肪酸甘油酯的復(fù)合指數(shù)較高，且以C10鏈長的葵酸甘油酯較葵酸CI值增加的程度較高，原因可能是中鏈脂肪酸甘油酯更容易形成半結(jié)晶配合物所致[10]。

圖1 脂質(zhì)類型對淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物復(fù)合程度的影響

2.2 溶解度與膨脹度

淀粉的溶解度與膨脹度能夠體現(xiàn)淀粉與水分子之間相互作用的程度[11]。由圖2與圖3可知，不同種類的脂質(zhì)制備得到的復(fù)合物的溶解度與膨脹度有較大的差異，表明脂質(zhì)類型對淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的溶解度與膨脹度影響顯著。相較于大米淀粉，淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的溶解度與膨脹度均呈現(xiàn)不同程度的下降，原因是淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物形成了結(jié)構(gòu)致密的結(jié)晶，導(dǎo)致水分子難以進(jìn)入復(fù)合物內(nèi)部，同時(shí)脂質(zhì)的存在容易在復(fù)合物表面形成疏水薄膜，進(jìn)而抑制淀粉分子吸水膨脹[12]。3種脂質(zhì)中，以脂肪酸甘油酯使復(fù)合物溶解度與膨脹度下降的程度最大，表明淀粉與脂肪酸甘油酯形成的復(fù)合物的結(jié)晶最為致密，這一推論與Tufvesson等[8]的試驗(yàn)結(jié)果一致：淀粉更容易與單甘脂形成Ⅱ型復(fù)合物，而Ⅱ型復(fù)合物的結(jié)晶度更高，結(jié)構(gòu)更為致密[13]。脂肪酸鹽與淀粉形成的復(fù)合物的溶解度與膨脹度較高，推測是由于其形成的結(jié)晶度較小，且其水溶性較高，無法形成較好的疏水性薄膜所致。

圖2 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的溶解度

圖3 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的膨脹度

2.3 FT-IR

由圖4可知，大米淀粉及復(fù)合物在2 900 cm-1左右均出現(xiàn)伸縮振動峰，該峰為葡萄糖環(huán)上的亞甲基的伸縮振動[15]。與大米淀粉相比，淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物在2 850 cm-1附近出現(xiàn)新的伸縮振動峰（圖4 A～C），該峰源于脂肪酸中的甲基與亞甲基的伸縮振動，表明3種類型的脂質(zhì)均與淀粉發(fā)生了復(fù)合，3種復(fù)合物中，該峰的峰強(qiáng)度依次為：淀粉-月桂酸甘油酯＞淀粉-月桂酸＞淀粉-月桂酸鈉。1 700 cm-1左右的吸收峰為脂肪酸中羰基伸縮振動峰[15]，該峰在淀粉-月桂酸系列與淀粉-葵酸系列的復(fù)合物中均有出現(xiàn)，但在淀粉-辛酸鈉的紅外圖譜中并未出現(xiàn)（圖4 C），表明相較于其他類型的脂質(zhì)，淀粉-辛酸鈉復(fù)合物之間的復(fù)合程度較小，這與復(fù)合指數(shù)的結(jié)果一致。

2.5 脂質(zhì)含量

淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物中的脂質(zhì)由螺旋內(nèi)與螺旋間夾雜的脂質(zhì)與游離脂質(zhì)組成。測定復(fù)合物中脂質(zhì)含量可以一定程度反映淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物中淀粉與脂質(zhì)結(jié)合的穩(wěn)定程度。由表1可知，相同鏈長條件下，3種脂質(zhì)類型制備的復(fù)合淀粉的總脂肪含量差異不大，游離脂肪酸含量大小依次為：脂肪酸鹽系列復(fù)合物＞脂肪酸系列復(fù)合物＞脂肪酸甘油酯系列復(fù)合物。即由脂肪酸鹽制備得到的復(fù)合物的游離脂質(zhì)含量較高，這可能是由于脂肪酸鹽溶解性較高，更容易分配在溶劑中。而淀粉與脂肪甘油酯的結(jié)合更為緊密，復(fù)合程度更高，因此其內(nèi)部所包含的脂質(zhì)數(shù)量也更多。

圖4 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物紅外光譜圖

圖5 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物凍融穩(wěn)定性

表1 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物中脂質(zhì)含量 g/100 g淀粉（以干基計(jì)）

3 結(jié)論

采用不同鏈長的脂肪酸、脂肪酸鹽與脂肪酸甘油酯分別與大米淀粉制備淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物，探討不同類型的脂質(zhì)對復(fù)合物性質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明，脂質(zhì)類型對淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的復(fù)合程度、溶解度與膨脹度、結(jié)構(gòu)、凍融穩(wěn)定性等方面均產(chǎn)生影響。3種不同類型的脂質(zhì)中，淀粉與脂肪酸甘油酯的復(fù)合具有較高的復(fù)合指數(shù)，且具有溶解度與膨脹度低、凍融穩(wěn)定性好、包封脂質(zhì)數(shù)量較多等優(yōu)勢。