張 昀，張康逸，趙 迪，郭東旭，張國(guó)治

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南鄭州 450001；2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心，河南鄭州 450002）

糯麥?zhǔn)且环N由人工雜交培育出的小麥。它具有獨(dú)特的麥香味和與眾不同的加工特性，其籽粒淀粉中的支鏈淀粉占比很高。脂質(zhì)作為人體必需的營(yíng)養(yǎng)素之一，能夠?qū)κ称返钠焚|(zhì)特性產(chǎn)生明顯影響。脂質(zhì)通過結(jié)合淀粉分子內(nèi)部的疏水空腔形成單螺旋復(fù)合物。復(fù)合物的形成能夠促使淀粉的品質(zhì)加工特性發(fā)生轉(zhuǎn)變，拓寬應(yīng)用市場(chǎng)。淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的抗酶解能力比普通淀粉強(qiáng)，因而被稱為RS型抗性淀粉。它在降低消化率，抑制餐后血糖，預(yù)防結(jié)腸癌、冠心病等方面具有一定的功效。

淀粉與脂質(zhì)復(fù)合受諸多因素制約，其中淀粉和脂質(zhì)的選擇對(duì)兩者復(fù)合有著最直接的影響。直、支鏈淀粉都能與脂質(zhì)結(jié)合，但直鏈淀粉更容易與脂質(zhì)形成復(fù)合物。黃承剛等選取了不同直鏈淀粉含量的玉米淀粉與硬脂酸復(fù)合，發(fā)現(xiàn)直鏈淀粉含量越高，復(fù)合指數(shù)越高，抗性淀粉含量越高。Wang 等通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蠟質(zhì)小麥淀粉與脂質(zhì)反應(yīng)后并未檢測(cè)到復(fù)合物。Liu 等選用單月桂酸甘油酯與普魯蘭酶脫支后的玉米淀粉進(jìn)行復(fù)合，發(fā)現(xiàn)改性后的玉米淀粉能夠得到比原淀粉更多的V 型復(fù)合物。Liu 等采用復(fù)合酶修飾淀粉結(jié)構(gòu)并與月桂酸復(fù)合，認(rèn)為雙酶或三酶處理促進(jìn)了兩者反應(yīng)，生成的復(fù)合物更多，抗消化性更強(qiáng)。脂質(zhì)類型和脂肪酸的碳鏈長(zhǎng)度都能夠影響復(fù)合的效果。脂質(zhì)復(fù)合的配體脂質(zhì)多為脂肪酸，少數(shù)為單甘酯。Vasiliadou 等認(rèn)為脂肪酸的鏈長(zhǎng)越短，與直鏈淀粉的相互作用越強(qiáng)。Wang 等發(fā)現(xiàn)，飽和脂肪酸鏈長(zhǎng)的增加使普通小麥淀粉與脂肪酸形成復(fù)合物的絡(luò)合度降低。謝新華等表明，碳鏈更短的月桂酸較硬脂酸更容易與稻米淀粉形成復(fù)合物。Farooq 等發(fā)現(xiàn)大米淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的形成提高了樣品的抗性淀粉含量，降低了體外消化率。

本研究建立在前期實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以糯麥A、B 淀粉和不同鏈長(zhǎng)的飽和脂肪酸作為實(shí)驗(yàn)原料。首先對(duì)糯麥A、B 淀粉進(jìn)行了復(fù)合酶脫支改性處理，再向淀粉乳液中分別添加月桂酸（C）、肉豆蔻酸（C）、棕櫚酸（C）、硬脂酸（C）這四種常見的飽和脂肪酸，采用水浴加熱的方法制備糯麥淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物。本研究的主要目的是探究鏈長(zhǎng)對(duì)淀粉-飽和脂肪酸復(fù)合物的復(fù)合指數(shù)、理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及消化特性等方面的影響，以期擴(kuò)大糯麥的應(yīng)用范圍，開發(fā)出一款具有降血糖功能的RS型抗性淀粉，同時(shí)為淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的制備和研究提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

糯麥2 號(hào)（直鏈淀粉含量為4.84%）、高直鏈玉米淀粉（直鏈淀粉含量為70%） 河南恒瑞淀粉科技有限公司；普魯蘭酶（1000 U/g） 上海麥克林生化科技有限公司；分支酶（660 U/mL） 丹麥諾維信公司；月桂酸（LA）、肉豆蔻酸（MA）、棕櫚酸（PA） 上海源葉生物科技有限公司；硬脂酸（SA） 鄭州派尼化學(xué)試劑廠；唾液淀粉酶（10 U/mg）、胃蛋白酶（3706 U/mg）、胰酶、淀粉葡糖苷酶（31.2 U/mg） 美國(guó)西格瑪奧德里奇貿(mào)易有限公司；除溴化鉀為光譜級(jí)外，使用的所有化學(xué)物質(zhì)和試劑均為分析級(jí)。

JYL-Y20 型破壁料理機(jī) 九陽股份有限公司；XMTD-702 磁力攪拌油浴鍋 上海恩誼科技有限公司；JJ-1 精密定時(shí)電動(dòng)攪拌器 常州越新儀器制造有限公司；PHS-3C 型數(shù)顯酸度計(jì) 杭州雷磁分析儀器廠；JW-1044R 高速冷凍離心機(jī) 安徽嘉文儀器裝備有限公司；FD-100S 真空冷凍干燥機(jī) 北京惠誠(chéng)佳儀科技有限公司；07J200 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)篩 新鄉(xiāng)市千振機(jī)械有限公司；XMTD-8222 電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；A590 紫外可見分光光度計(jì)翱藝儀器上海有限公司；尼科拉iS5 型傅里葉變換紅外光譜儀 美國(guó)熱費(fèi)雪科學(xué)公司；D8Advance 型X 射線衍射儀 德國(guó)布魯克公司；NutraScan GI20體外模擬消化儀 澳大利亞NI 有限公司；GM9 葡萄糖分析儀 美國(guó)阿納洛克斯儀器有限公司；YXQLS-75S11 立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海博訊醫(yī)療生物儀器股份有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 糯麥淀粉的提取及其A、B 型淀粉的分離糯麥淀粉的提取方法參考Zhang 等，并稍作修改：首先將糯麥籽粒在純水中浸泡12 h，然后用豆?jié){機(jī)將糯麥打成均勻細(xì)膩的漿液，用100 目濾網(wǎng)過濾。濾液在3000 r/min 下離心10 min，倒掉離心后的上清液，除去最上層的灰色雜質(zhì)后加入純水?dāng)嚢杈鶆?，再次?000 r/min 下離心10 min 并去除雜質(zhì)，直至得到干凈的白色沉淀物，即為糯麥淀粉。將糯麥淀粉置于45 ℃烘箱中干燥24 h 至恒重，粉碎后用篩孔直徑為0.15 mm 的標(biāo)準(zhǔn)篩過篩，留用。

A 型和B 型糯麥淀粉的分離參考Zhang 等，采用懸浮法與離心相結(jié)合的方式：向燒杯中加入一定量的糯麥淀粉和純水混合均勻（淀粉重量:純水體積=1:8），沉淀1 h 后取上層懸浮液。按照上述方法反復(fù)進(jìn)行八次左右，至上層懸浮液為澄清狀態(tài)。用1600 目標(biāo)準(zhǔn)篩過濾懸浮液并在3000 r/min 下離心10 min，得到的沉淀即為糯麥B 型淀粉。將燒杯中的剩余沉淀先以1500 r/min 的低速離心10 min，倒掉上清液，加水?dāng)噭蚝笤僭?000 r/min 下離心10 min，所得沉淀即為糯麥A 型淀粉。用45 ℃烘箱對(duì)糯麥A、B 淀粉干燥24 h，粉碎后用篩孔直徑為0.15 mm的標(biāo)準(zhǔn)篩過篩，備用。

1.2.2 糯麥淀粉改性 糯麥淀粉改性參考Guo 等的方法并有所更改：體系中的供體為高直鏈玉米淀粉，受體為糯麥淀粉，受體:供體的質(zhì)量比例固定為2:1。分別稱取20 g 糯麥A、B 淀粉于1 L 燒杯，各自加入10 g 高直鏈玉米淀粉和750 mL 的純水，攪拌均勻。向淀粉乳液中加入2 mol/L 的鹽酸和氫氧化鈉溶液，調(diào)pH 至4.5 左右，沸水浴30 min 后迅速冷卻。向該體系中加入1.8 g 普魯蘭酶，于53 ℃水浴攪拌4 h。反應(yīng)完成后，沸水浴滅酶10 min。冷卻后用2 mol/L 的鹽酸和氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)淀粉乳的pH 為6.5，加入600 μL 分支酶，60 ℃水浴攪拌24 h后沸水滅酶10 min。冷卻后用兩倍體積的50%乙醇進(jìn)行醇洗和水洗。將沉淀物冷凍干燥，粉碎后過100 目篩，得到復(fù)合酶改性糯麥淀粉。將經(jīng)過普魯蘭酶和分支酶協(xié)同處理的糯麥A、B 改性淀粉分別命名為CEAS 和CEBS。

按照糯麥淀粉:高直鏈玉米淀粉為2:1 的比例，分別稱取20 g 糯麥A、B 淀粉，各自與10 g 高直鏈玉米淀粉進(jìn)行均勻混合，并將糯麥A 淀粉與高直鏈玉米淀粉的混合粉命名為NACS，將糯麥B 淀粉與高直鏈玉米淀粉的混合粉命名為NBCS。

1.2.3 糯麥淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的制備 復(fù)合物的制備方法參考Kang 等并稍作修改。具體方法如下：準(zhǔn)確稱取6 g 酶處理后的糯麥A、B 改性淀粉即CEAS和CEBS，分別加入94 g 純水?dāng)嚢杈鶆?，配?%（w/w）的淀粉乳。再分別稱取0.18 g（淀粉重量的3%）月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸四種脂肪酸，溶于少量熱乙醇中。將兩者混勻后于90 ℃水浴加熱并磁力攪拌30 min。反應(yīng)結(jié)束后用兩倍體積的50%乙醇醇洗兩次，洗去未復(fù)合的脂肪酸，再水洗兩次，即得到糯麥淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物。將糯麥A 淀粉與月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸四種脂質(zhì)的復(fù)合物分別命名為：ACS-ET-LA、ACS-ET-MA、ACS-ET-PA、ACSET-SA；將糯麥B 淀粉與這四種脂質(zhì)的復(fù)合物分別命名為：BCS-ET-LA、BCS-ET-MA、BCS-ET-PA、BCS-ET-SA。

稱取6 g 處理后的糯麥A、B 改性淀粉即CEAS和CEBS，分別加入94 g 純水配成6%（w/w）的淀粉乳，不加入脂肪酸，仍在90 ℃水浴下攪拌30 min。反應(yīng)結(jié)束后在3000 r/min 下離心10 min，將沉淀物冷凍干燥，粉碎過篩，將得到的淀粉命名為ACS-ET和BCS-ET。

1.2.4 復(fù)合指數(shù)測(cè)定 復(fù)合指數(shù)的測(cè)定參考Sun 等的方法，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行修改：稱取0.3 g 糯麥淀粉-脂質(zhì)復(fù)合樣品（干基重）于離心管中，加入4.7 g 純水混勻。然后在121 ℃的高壓滅菌鍋中將樣品糊化10 min。再向淀粉糊化液中加入25 mL 的純水，渦旋2 min 后，以4000 r/min 的轉(zhuǎn)速離心15 min。先向25 mL 試管中加入離心后的上清液0.5 mL，再分別加入15 mL 純水和2 mL 碘溶液（2.0% KI 和1.3% I，w/v），振蕩搖勻。在波長(zhǎng)為690 nm 處測(cè)定吸光度，以未復(fù)合脂肪酸的糯麥改性淀粉樣品作為空白對(duì)照。CI 值的計(jì)算方法見公式（1）。

式中：Abs為未復(fù)合脂肪酸的糯麥改性淀粉的吸光度；Abs為糯麥淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的吸光度。

1.2.5 溶解度和膨脹力測(cè)定 溶解度和膨脹力參照Li 等的方法測(cè)定。分別稱取0.2 g 兩種混合淀粉、兩種未復(fù)合脂質(zhì)的糯麥改性淀粉以及八種糯麥淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物樣品，記為m。向已稱重的離心管m中加入10 mL 純水，分別在50、60、70、80、90 ℃的恒溫水浴鍋中保持1 h，冷卻至室溫后在3000 r/min下離心20 min。將培養(yǎng)皿m恒重后盛裝上清液，置于105 ℃烘箱中再次烘干至恒重，記為m。將離心管倒扣瀝干水分后稱重，記作m。溶解度和膨脹力的計(jì)算方法見公式（2）和公式（3）。

式中：m 為樣品重量，g；m為空離心管重，g；m為培養(yǎng)皿重量，g；m為離心后沉淀和離心管的總重量，g；m為烘干上清液后培養(yǎng)皿的重量，g。

1.2.6 碘吸收曲線測(cè)定 碘吸收曲線測(cè)定參考李蒙娜的方法，并稍作修改。稱取80 mg 的兩種混合淀粉、兩種未復(fù)合脂質(zhì)的糯麥改性淀粉以及8 種糯麥淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物樣品于離心管中，配制90%的DMSO 溶液并吸取4 mL 與淀粉充分混合。然后于100 ℃沸水中加熱20 min。取1 mL 加熱后的溶液，加入40 mL 純水和5 mL 碘液（1.0% KI 和0.1%I，w/v）混合均勻，最后加水定容至50 mL。將溶液置于室溫平衡30 min 后，使用紫外分光光度計(jì)在波長(zhǎng)范圍為400～800 nm 處進(jìn)行全波長(zhǎng)掃描測(cè)定。

1.2.7 X 射線衍射測(cè)定 使用X 射線衍射儀研究淀粉內(nèi)部的結(jié)晶特性。取少量混合淀粉、未復(fù)合脂質(zhì)的糯麥改性淀粉以及糯麥淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的樣品平鋪于載物臺(tái)上，具體參數(shù)的設(shè)定參考Yuan 等，并稍作修改。X 射線源為Cu-K射線（λ=1.54056 nm），測(cè)試電壓為40 kV，管電流為40 mA，步長(zhǎng)為0.02°，衍射角2θ 的范圍為4°～60°，掃描速率為2°/min。相對(duì)結(jié)晶度的計(jì)算方式為結(jié)晶面積與總面積的比例乘以100。

1.2.8 傅立葉變換紅外光譜測(cè)定 參考Thangavel等的方法，固定淀粉和溴化鉀的質(zhì)量比例為1:200。分別稱取兩種混合淀粉、兩種未復(fù)合脂質(zhì)的糯麥改性淀粉以及八種糯麥淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物樣品，與溴化鉀充分混合后研磨10 min，然后對(duì)其進(jìn)行壓片處理，采用傅立葉紅外光譜儀在400～4000 cm的光譜范圍內(nèi)掃描，次數(shù)為64，分辨率為4 cm。一組樣品平行測(cè)定三次，并且計(jì)算1047/1022 cm的峰強(qiáng)度比值。

1.2.9 pGI 值測(cè)定 pGI 值的測(cè)定方法與Jian 等一致，均使用NutraScan GI20 體外模擬消化系統(tǒng)，通過在體外環(huán)境下模擬碳水化合物的水解從而預(yù)測(cè)食物的GI 值。該系統(tǒng)能夠模擬食物依次經(jīng)過口腔、胃和小腸的消化過程。首先將待測(cè)樣品在121 ℃糊化10 min 并冷凍干燥，稱取凍干后的樣品約50 mg 于消化管中。然后向管中加入2 mL 溶于磷酸鹽緩沖液（pH7.0）中的唾液淀粉酶，反應(yīng)5 min；再加入5 mL溶于鹽酸溶液（pH2.0）中的胃蛋白酶，消化30 min；最后依次加入5 mL 氫氧化鈉溶液（0.02 mol/L）、25 mL乙酸鈉緩沖液（pH6.0）和5 mL 溶于乙酸鈉緩沖液（pH6.0）中的混酶（胰酶與淀粉葡萄糖苷酶），總消化時(shí)間為300 min。樣品在此期間產(chǎn)生的葡萄糖含量由葡萄糖分析儀測(cè)定，再通過軟件換算成對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)血糖指數(shù)。pGI 的計(jì)算方法見公式（4）。

式中：C 為葡萄糖分析儀分析的葡萄糖含量，mg/mL；V 為保留體積，mL；A 為葡萄糖當(dāng)量（碳水化合物總可用性/0.9），mg。

1.3 數(shù)據(jù)處理

結(jié)果用三次重復(fù)測(cè)定的平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。用 SPSS 21.0 和Origin 8.0 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，＜0.05 即為顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合指數(shù)分析

復(fù)合指數(shù)又稱為絡(luò)合度，它能夠反映淀粉分子與脂質(zhì)之間緊密絡(luò)合的程度。復(fù)合物的CI 值越高，則意味著淀粉分子與脂肪酸的結(jié)合程度越高。圖1～圖2 顯示了不同鏈長(zhǎng)的飽和脂肪酸與糯麥淀粉復(fù)合物的CI 值之間的關(guān)系。從圖2 中可以看出，隨著飽和脂肪酸中的碳原子數(shù)從12 增加到18，糯麥淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的CI 值逐漸降低，這意味著絡(luò)合能力的下降。這一結(jié)論與Chao 等、Kawai 等、Lu 等的研究結(jié)果一致。LA 與糯麥A、B 改性淀粉的復(fù)合效果最好，高達(dá)50%以上，SA 的復(fù)合效果最差，僅在40%左右。BCS-ET 與脂肪酸的復(fù)合效果好于ACS-ET，這是因?yàn)锽 淀粉的顆粒小于A 淀粉顆粒，且具有更大的比表面積和更多的數(shù)量，容易與脂肪酸接觸，故此可以結(jié)合更多的脂質(zhì)。此外，碳原子數(shù)量與CI 值呈線性相關(guān)，=0.9866。這可能是因?yàn)樘兼溤介L(zhǎng)的脂肪酸有著更大的顆粒結(jié)構(gòu)，因此隨著碳鏈的增長(zhǎng)，脂肪酸的空間位阻逐漸增大，親水性和溶解性變差，無法均勻分散，從而很難進(jìn)入淀粉分子內(nèi)部，并與其螺旋空腔發(fā)生絡(luò)合；相反，那些分子較小且有著較短鏈長(zhǎng)的脂肪酸則更容易與淀粉形成脂質(zhì)復(fù)合物。還有一種可能性是由于ACS-ET 和BCS-ET的分子量較低，脂肪酸的碳原子鏈長(zhǎng)越短，形成單螺旋結(jié)構(gòu)的能力較強(qiáng)；而較長(zhǎng)碳鏈的脂肪酸可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)脂肪酸分子與多個(gè)ACS-ET 或BCS-ET 分子結(jié)合，形成了多個(gè)單螺旋結(jié)構(gòu)。

圖1 糯麥A、B 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的復(fù)合指數(shù)Fig.1 Composite index of starch-lipid complexes of waxy wheat A and B

圖2 飽和脂肪酸碳鏈長(zhǎng)度對(duì)復(fù)合物CI 值的影響Fig.2 Effect of saturated fatty acid carbon chain length on the CI value of the complex

2.2 溶解度和膨脹力分析

物理混合糯麥淀粉、改性糯麥淀粉以及脂質(zhì)復(fù)合樣品在不同溫度下的溶解度和膨脹力分別見表1～表2。由表可知，隨著溫度的升高，所有樣品的溶解度和膨脹力均逐漸增加。因?yàn)闇囟绕茐牧说矸鄯肿娱g的氫鍵，導(dǎo)致淀粉的吸水性增強(qiáng)，同時(shí)使部分可溶性淀粉逸出。而ACS-ET-LA、ACS-ET-MA、ACSET-PA、ACS-ET-SA 這四種脂質(zhì)復(fù)合物與未復(fù)合脂質(zhì)的樣品ACS-ET 相比，溶解度和膨脹力明顯發(fā)生下降，且這種趨勢(shì)在更高的溫度下表現(xiàn)更為明顯，這表明了脂肪酸的存在使淀粉結(jié)構(gòu)更加緊密，水分不容易進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部。脂肪酸的添加可以有效阻止直鏈淀粉的浸出，并延緩糊化過程，從而使膨脹力降低。BCS-ET-LA、BCS-ET-MA、BCS-ET-PA、BCSET-SA 這四種脂質(zhì)復(fù)合物與未復(fù)合脂質(zhì)的樣品BCSET 相比，溶解度和膨脹力也出現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì)。此外，淀粉-脂肪酸復(fù)合物的溶解度和膨脹力與其復(fù)合指數(shù)有關(guān)。ACS-ET-LA 與BCS-ET-LA 的溶解度和膨脹力最低，ACS-ET-SA 和BCS-ET-SA 的溶解度和膨脹力最高，且從LA 到SA，隨著碳原子數(shù)的增大，糯麥淀粉與脂肪酸的復(fù)合指數(shù)逐漸減小，而樣品的溶解度和膨脹力越來越大。B 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的CI 值略高于A 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物，但B 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的溶解度和膨脹力整體上小于A 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物，這說明B 淀粉結(jié)合了較多的脂肪酸，且與脂肪酸的結(jié)合較A 淀粉更加緊密，脂質(zhì)的存在導(dǎo)致水分子難以進(jìn)入，直鏈淀粉不容易逸出。

表1 糯麥A、B 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的溶解度Table 1 Solubility of waxy wheat A and B starch-lipid complexes

表2 糯麥A、B 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的膨脹力Table 2 Swelling power of waxy wheat A and B starch-lipid complex

2.3 碘吸收曲線分析

碘比色法的原理是淀粉與碘相互作用產(chǎn)生顏色反應(yīng)。直鏈淀粉能夠結(jié)合較多的碘分子，呈現(xiàn)出藍(lán)色；而支鏈淀粉的分支較短，能夠絡(luò)合的碘分子較少，顯示為紫紅色。直鏈淀粉與碘形成絡(luò)合物的最大吸收峰位于600～640 nm 間，而支鏈淀粉-碘絡(luò)合物的最大吸收峰在520～560 nm。圖3 顯示了糯麥A、B 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物在400～800 nm 間的碘吸收曲線。由圖可知，所有淀粉樣品的最大吸收峰均位于580～600 nm，這一波長(zhǎng)范圍位于直鏈淀粉與支鏈淀粉之間，這說明其中均含有直鏈和支鏈淀粉。但酶處理樣品ACS-ET、BCS-ET 的碘吸收曲線比糯麥混合粉NACS、NBCS 以及脂質(zhì)復(fù)合樣品ACS-ET-LA、ACS-ET-MA、ACS-ET-PA、ACS-ET-SA 和BCS-ETLA、BCS-ET-MA、BCS-ET-PA、BCS-ET-SA 的吸收峰更窄更尖，這說明經(jīng)過酶處理后，ACS-ET和BCS-ET 的分子量分布更加集中。與ACS-ET、BCS-ET 相比，幾種脂質(zhì)復(fù)合物的吸光度值均大幅度降低，說明ACS-ET、BCS-ET 中的部分直鏈淀粉與飽和脂肪酸進(jìn)行了不同程度的復(fù)合，導(dǎo)致復(fù)合物與碘的結(jié)合能力降低，吸光度值減小，且這種減小的趨勢(shì)隨著脂肪酸碳原子數(shù)的減少而愈發(fā)明顯。這說明碳原子數(shù)越長(zhǎng)，直鏈淀粉與脂質(zhì)結(jié)合得越不緊密。這一結(jié)論與前面得到的脂質(zhì)復(fù)合物的CI 值結(jié)果保持一致。

圖3 糯麥A、B 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的碘吸收曲線Fig.3 Iodine absorption curves of starch-lipid complexes of waxy wheat A and B

2.4 X 射線衍射分析

淀粉與脂質(zhì)復(fù)合物樣品的X 射線衍射圖譜如圖4 所示。NACS 和NBCS 在2θ=15°和23°處表現(xiàn)出較強(qiáng)的衍射峰，在18°處出現(xiàn)主衍射雙峰。糯麥淀粉的晶型為A 型，高直鏈玉米淀粉的晶型為B 型，兩者經(jīng)過物理混合后的樣品呈現(xiàn)出A 型的晶體結(jié)構(gòu)?；旌系矸劢?jīng)復(fù)合酶修飾后，ACS-ET 與BCS-ET 在2θ=17°、20°左右出現(xiàn)了較強(qiáng)的衍射峰，在26°處有一個(gè)弱的衍射峰，而在15°、18°、23°處的衍射峰消失，且峰強(qiáng)和峰高都有所降低。這可能是由于酶處理使淀粉的雙螺旋結(jié)構(gòu)打開，分子鏈發(fā)生重排，結(jié)晶結(jié)構(gòu)遭到破壞。ACS-ET 與BCS-ET 與脂肪酸形成的復(fù)合物顯示出V 型結(jié)構(gòu)的峰，在2θ=17°、20°有兩個(gè)較強(qiáng)的衍射峰，在21.5°和26°處存在弱的特征衍射峰，這是由于形成的復(fù)合物在冷卻過程中，脂肪酸的疏水基團(tuán)進(jìn)入了直鏈淀粉的螺旋腔內(nèi)發(fā)生了淀粉重結(jié)晶。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，隨著碳原子數(shù)的增加，ACSET-LA、ACS-ET-MA、ACS-ET-PA、ACS-ET-SA和BCS-ET-LA、BCS-ET-MA、BCS-ET-PA、BCSET-SA 的峰強(qiáng)度逐漸降低。這說明鏈長(zhǎng)較短的脂肪酸與淀粉具有更強(qiáng)的分子間相互作用，從而能夠降低復(fù)合物對(duì)酶消化的敏感性，提高其抗消化性。

圖4 糯麥A、B 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的X-射線衍射圖譜Fig.4 X-ray diffraction patterns of starch-lipid complexes of waxy wheat A and B

糯麥淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的相對(duì)結(jié)晶度如表3 所示。從表3 中可以看出，與NACS 和NBCS 相比，酶處理改變了淀粉顆粒的微晶取向，使NACS 的相對(duì)結(jié)晶度從15.78%提高到了21.38%，NBCS 的相對(duì)結(jié)晶度從19.04%提高到21.30%。而脂質(zhì)復(fù)合物的形成使相對(duì)結(jié)晶度有了大幅度的增加，最高從21.38%提高到了25.37%。相對(duì)結(jié)晶度越高，意味著結(jié)晶區(qū)所占比例越大，分子內(nèi)部排列越規(guī)律，結(jié)構(gòu)更緊密有序。而當(dāng)飽和脂肪酸的碳鏈長(zhǎng)從12 增加到16 時(shí)，ACS-ET-LA、ACS-ET-MA、ACS-ET-PA 和BCS-ET-LA、BCS-ET-MA、BCS-ET-PA 的相對(duì)結(jié)晶度總體呈下降趨勢(shì)，ACS-ET 與脂肪酸復(fù)合物的相對(duì)結(jié)晶度從25.37%下降到21.53%，BCS-ET 與脂肪酸復(fù)合物的相對(duì)結(jié)晶度從23.50%降低為20.49%。當(dāng)鏈長(zhǎng)增加至18 個(gè)碳時(shí)，ACS-ET-SA 和BCS-ETSA 的相對(duì)結(jié)晶度反而較ACS-ET-PA 和BCS-ETPA 的略高，分別為22.31%和21.75%，但仍低于ACS-ET-LA 和BCS-ET-LA。這說明，ACS-ET 與BCS-ET 與LA 之間分子間相互作用較其他脂肪酸更強(qiáng)，所形成復(fù)合物的結(jié)構(gòu)最為緊密，并呈現(xiàn)更高的有序度，能夠提高淀粉的抗消化性。這與后面得到的ACS-ET-LA 和BCS-ET-LA 的體外消化結(jié)果一致。

表3 糯麥A、B 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的相對(duì)結(jié)晶度、1047 cm-1/1022 cm-1 的比值及預(yù)測(cè)GI 值Table 3 Relative crystallinity of starch-lipid complexes of waxy wheat A and B,ratio of 1047 cm-1/1022 cm-1 and predicted GI value

對(duì)比糯麥A、B 淀粉分別與脂質(zhì)形成的復(fù)合物可以發(fā)現(xiàn)，四種糯麥A 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的相對(duì)結(jié)晶度均大于同一種糯麥B 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的相對(duì)結(jié)晶度。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)可能與直、支鏈淀粉的含量有關(guān)。一般支鏈淀粉分子越多，適合形成雙螺旋的側(cè)鏈越多，導(dǎo)致淀粉具有較高的相對(duì)結(jié)晶度。但直支比不是唯一的影響因素，淀粉分子的顆粒大小、粒度分布、短程有序性以及分子內(nèi)C-6 位羥基形成的氫鍵含量都會(huì)影響最終的相對(duì)結(jié)晶度。

2.5 紅外光譜分析

由圖5 可知，糯麥淀粉-脂肪酸復(fù)合物與物理混合的糯麥淀粉和復(fù)合酶改性后的糯麥淀粉相比，紅外光譜上并未出現(xiàn)新的特征峰，這說明淀粉與脂質(zhì)復(fù)合只進(jìn)行了分子間的相互作用，沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但不同樣品的峰強(qiáng)、峰寬和出峰位置略有不同。糯麥混合粉NACS、NBCS 和糯麥改性淀粉ACS-ET、BCS-ET 及脂質(zhì)復(fù)合物ACS-ET-LA、ACS-ET-MA、ACS-ET-PA、ACS-ET-SA 和 BCS-ET-LA、BCSET-MA、BCS-ET-PA、BCS-ET-SA 的紅外光譜均在3440、2923、1645、1157 cm附近出現(xiàn)了吸收峰。相較于ACS-ET 和BCS-ET，其他樣品的峰強(qiáng)和峰寬均有所減小。淀粉中的O-H、-CH、CHO 和CO 基團(tuán)的伸縮振動(dòng)分別導(dǎo)致了3440、2923、1645、1157 cm處形成了吸收峰；而在700～1100 cm內(nèi)出現(xiàn)的特征峰是由D-吡喃葡萄糖羥基相連的CO 伸縮振動(dòng)導(dǎo)致的。脂質(zhì)復(fù)合樣品在1703、1245 cm左右并未出現(xiàn)吸收峰，這可能是由于復(fù)合物的振動(dòng)峰屏蔽了脂肪酸的振動(dòng)峰，這與郭宏偉等的研究結(jié)果一致。

圖5 糯麥A、B 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的紅外光譜圖Fig.5 Infrared spectra of starch-lipid complexes of waxy wheat A and B

表3 為糯麥淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物在1047 cm/1022 cm處的比值。它代表了淀粉中有序的晶體相對(duì)無定形區(qū)的量，比值越大，淀粉的短程有序度越高。ACS-ET 和BCS-ET 在1047 cm/1022 cm處的比值大于NACS、NBCS 的比值，說明酶法改性增強(qiáng)了分子的短程有序性。而與脂肪酸復(fù)合后，這一比值介于NACS、NBCS 和ACS-ET、BCS-ET 之間，脂質(zhì)復(fù)合物與糯麥混合粉相比，淀粉分子結(jié)構(gòu)從無序狀態(tài)向有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變。對(duì)比幾種脂質(zhì)復(fù)合物的比值，發(fā)現(xiàn)ACS-ET-LA 和BCS-ET-LA 的比值最高，ACS-ET-PA 和BCS-ET-PA 的比值最低，這可能是因?yàn)長(zhǎng)A 的碳鏈較短，空間位阻小，更容易與脂質(zhì)結(jié)合，形成更有序的結(jié)構(gòu)。這一結(jié)論與樣品的復(fù)合指數(shù)和晶體結(jié)構(gòu)的結(jié)果一致。

糯麥A 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物在1047 cm/1022 cm處比糯麥B 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物具有更高的比率，這表明糯麥A 淀粉與脂質(zhì)形成的復(fù)合物的短程有序性更高，與B 淀粉相比具有更高的結(jié)晶度。這與X 衍射得到的結(jié)果一致。

2.6 pGI 值分析

GI 值能夠反映食物被機(jī)體消化后生成的血糖水平，食物的GI 值越低，越適合糖尿病人食用。糯麥淀粉及其脂質(zhì)復(fù)合物的體外模擬消化曲線及消化過程中的GI 值如圖6 所示。由圖6 可知，糯麥淀粉與高直鏈玉米淀粉的混合粉NACS 和NBCS 在各個(gè)消化階段的GI 值始終高于其他樣品。而經(jīng)復(fù)合酶改性后的樣品ACS-ET 和BCS-ET 的GI 值有所降低，這意味著普魯蘭酶和分支酶協(xié)同處理顯著提高了糯麥A、B 淀粉對(duì)消化酶的抵抗力。在此基礎(chǔ)上，改性糯麥淀粉與不同鏈長(zhǎng)的飽和脂肪酸復(fù)合后，樣品在各個(gè)消化階段的GI 值有了進(jìn)一步降低。這說明脂質(zhì)復(fù)合物的形成能夠有效減小淀粉被酶水解的程度。通過對(duì)比ACS-ET-LA、ACS-ET-MA、ACS-ETPA、ACS-ET-SA 和BCS-ET-LA、BCS-ET-MA、BCSET-PA、BCS-ET-SA 可以發(fā)現(xiàn)，ACS-ET-LA 和BCSET-LA 的曲線最低，ACS-ET-PA、BCS-ET-PA 和ACS-ET-SA、BCS-ET-SA 的曲線較高，這說明在這四種飽和脂肪酸中，月桂酸與改性糯麥淀粉形成的復(fù)合物抗酶解性較好。當(dāng)消化時(shí)間處于0～60 min 時(shí)，所有樣品的GI 值增速都較迅速；當(dāng)消化時(shí)間處于60～120 min 時(shí)，除了NACS 和NBCS 外，樣品的增速有所減緩；當(dāng)消化時(shí)間在120～300 min 時(shí)，所有淀粉GI 值的增加十分緩慢，甚至出現(xiàn)持平或小幅度下跌的現(xiàn)象；當(dāng)消化結(jié)束時(shí)ACS-ET 和BCS-ET 的GI 值最低，NACS 和NBCS 的GI 值最高。

圖6 體外模擬消化過程中糯麥A、B 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的GI 值Fig.6 GI values of starch-lipid complexes of waxy wheat A and B during simulated digestion in vitro

糯麥A、B 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的pGI 值見表3。由表3 可知，NACS 和NBCS 的pGI 值分別為69.98和70.19，ACS-ET 和BCS-ET 的pGI 值分別為47.63和48.30。酶處理使pGI 值降低，可能是因?yàn)槠蒸斕m酶和分支酶使-1,6 糖苷鍵的數(shù)量增加，從而增強(qiáng)了空間位阻，提高了淀粉的抗消化性。ACS-ET-LA、ACS-ET-MA、ACS-ET-PA、ACS-ET-SA 的pGI 值分別為36.61、39.15、41.90 和43.47；BCS-ET-LA、BCS-ET-MA、BCS-ET-PA、BCS-ET-SA 的pGI 值分別為35.49、38.39、40.44 和42.06。從中可以看出，淀粉與脂質(zhì)進(jìn)行復(fù)合后，pGI 值進(jìn)一步降低，但是降低程度不同，pGI 值最低的為ACS-ET-LA 和BCS-ET-LA，分別為36.61 和35.49；且隨著脂肪酸碳鏈的增加，pGI 值逐漸降低。這可能是因?yàn)樘兼溤介L(zhǎng)，空間位阻越大，增加了脂肪酸與淀粉復(fù)合的難度，形成的復(fù)合物較少，抗酶解性也較差。這與樣品的復(fù)合指數(shù)結(jié)果保持一致。

由于糯麥B 淀粉的比表面積比A 淀粉要大，且B 淀粉的數(shù)量更多，故而更容易與脂質(zhì)復(fù)合形成較為緊密的復(fù)合物，形成的復(fù)合物的數(shù)量也會(huì)更多。脂肪酸進(jìn)入BCS-ET 的螺旋內(nèi)部，與其牢固結(jié)合，使酶的水解作用受到阻礙，淀粉的消化速率變得更加緩慢；且復(fù)合物的存在能夠增強(qiáng)淀粉的抗酶解性，復(fù)合物的數(shù)量越多，抗酶解性就越強(qiáng)。因此糯麥B 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物較糯麥A 淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的抗消化性更好。

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，在預(yù)先用普魯蘭酶和分支酶處理糯麥淀粉與高直鏈玉米淀粉混合粉的基礎(chǔ)上，將改性后的糯麥淀粉分別與月桂酸（C）、肉豆蔻酸（C）、棕櫚酸（C）、硬脂酸（C）這四種不同鏈長(zhǎng)的飽和脂肪酸進(jìn)行復(fù)合，得到的脂質(zhì)復(fù)合物GI 值顯著降低（＜0.05），結(jié)構(gòu)和理化特性也有所改變。而糯麥A、B 改性淀粉分別與脂質(zhì)復(fù)合后，在CI 值和pGI 值上有略微差異，B 淀粉與這幾種脂肪酸的復(fù)合效果更好。在C～C這一范圍內(nèi)，隨著脂肪酸碳鏈的增長(zhǎng)，糯麥改性淀粉與脂肪酸復(fù)合的效果越差，直鏈淀粉含量降低，相對(duì)結(jié)晶度降低，分子有序結(jié)構(gòu)減弱，溶解度和膨脹力逐漸變大，這些改變促使樣品的pGI 值也逐漸增大，抗酶解能力大幅度降低。因此在這四種脂肪酸中，月桂酸與糯麥A、B 改性淀粉形成的復(fù)合物能夠顯著改善糯麥淀粉的消化特性。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于糖尿病人食物的研制具有重要意義，同時(shí)能夠提升糯麥的應(yīng)用價(jià)值，開發(fā)出以糯麥淀粉為原料的保健產(chǎn)品。