黃 維 李建楠 胡新中 張國權(quán)

(西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 712100)

燕麥粉脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組分對抗性淀粉形成的影響

黃 維 李建楠 胡新中 張國權(quán)

(西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 712100)

為明確原料組分對抗性淀粉形成的影響，以燕麥粉為原料，對其脂質(zhì)和蛋白組分分別進行單一成分分離和層級分離，利用分離組分后的樣品為原料制備抗性淀粉，分析并探討了燕麥粉中脂質(zhì)、清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白和殘渣蛋白等組分對抗性淀粉形成的影響。研究結(jié)果表明:燕麥粉中脂質(zhì)或醇溶蛋白的存在抑制抗性淀粉的形成，能顯著降低抗性淀粉得率;清蛋白、球蛋白或殘渣蛋白對抗性淀粉的形成均具有促進作用。在制備燕麥抗性淀粉相關(guān)制品時，可考慮對原料的成分進行適當脫除或重組以提高抗性淀粉得率。

燕麥 脂質(zhì) 蛋白組分 抗性淀粉

抗性淀粉(Resistant starch，RS)為不被健康人體小腸吸收的淀粉及其降解產(chǎn)物的總稱。抗性淀粉的生理功能和營養(yǎng)特性與膳食纖維(DF)基本一致，但抗性淀粉在預(yù)防Ⅱ型糖尿病、結(jié)(直)腸癌和一些與飲食相關(guān)的慢性病方面的作用更強，還可以有效地克服DF呈現(xiàn)的不良氣味、結(jié)構(gòu)粗糙、口感較差等不足［1－3］?？剐缘矸郯吹矸蹃碓春涂姑附馓匦钥煞譃? 類，即 RS1、RS2、RS3、RS4［4］。其中抗性淀粉 RS3因具有熱穩(wěn)定性，在正常的烹飪過程中能穩(wěn)定存在，且能廣泛的添加到方便食品中而受到普遍關(guān)注［2］。影響抗性淀粉RS3形成的因素很多，依其性質(zhì)可分為外因和內(nèi)因。外因是指與抗性淀粉制備有關(guān)的加工條件、處理方式以及食物形態(tài)等，內(nèi)因則是指與食品中淀粉性質(zhì)及食物組成成分有關(guān)的因素，諸如鏈淀粉/支淀粉比例，食物中的其他營養(yǎng)成分，如脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等［5］。內(nèi)源脂類顯著影響抗性淀粉 RS3的形成，少量的脂類可提高抗性淀粉含量，過量的脂類則降低抗性淀粉含量，對淀粉適當脫脂有利于抗性淀粉的形成［6－7］;而蛋白質(zhì)組分對抗性淀粉形成的作用還存在分歧［8－10］。

燕麥的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)含量比其他谷物高，其含淀粉也在60% ～70%。燕麥作為一種新型雜糧，其開發(fā)和利用存在著巨大潛力。目前，關(guān)于燕麥抗性淀粉的研究還無系統(tǒng)報道。本試驗以燕麥粉為材料，對燕麥粉中脂質(zhì)及蛋白質(zhì)組分在抗性淀粉形成中的作用進行研究，以期明確脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組分對抗性淀粉形成的影響，為燕麥抗性淀粉制備的原料選擇及燕麥深加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

定莜4號:甘肅省定西市;白燕2號:吉林白城市農(nóng)科院燕麥所;燕麥淀粉:實驗室自制;α－淀粉酶:北京奧博星生物技術(shù)責任有限公司，酶活力≥4 000 U/g;脫支酶(Promozyme):諾維信公司，酶活力400 PUN/mL;抗性淀粉試劑盒:Magazyme公司;所用試劑均為國產(chǎn)分析純化學(xué)試劑。

1.2 儀器與設(shè)備

pHS－3C雷磁精密pH計:上海精密科學(xué)儀器有限公司;D型電動攪拌機:杭州儀表電機廠;SHZ－82恒溫振蕩器:國華企業(yè);TDL－5－A低速臺式大容量離心機:上海安亭科學(xué)儀器廠;漩渦混合器:江蘇海門麒麟醫(yī)用儀器廠;78HW－1數(shù)量恒溫磁力攪拌器:杭州三立儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 燕麥粉成分的單一物質(zhì)分離方法

燕麥粉過100目篩，取篩下物備用，得到樣品1，即原燕麥粉。

脫脂:取適量原燕麥粉與石油醚按1∶6混合，室溫下攪拌5 min，浸泡12 h，懸浮液用布氏漏斗抽濾，殘余重復(fù)此操作2次，然后將脫脂燕麥粉于室溫下通風櫥中晾干，得到樣品2，即脫脂燕麥粉。

脫清蛋白:取適量的原燕麥粉，與蒸餾水按1∶10混合，室溫下攪拌提取30 min，離心(4 000 r/min，10 min)，棄去上清液，下層沉淀重復(fù)此操作2次，干燥，得到樣品3，即脫清蛋白燕麥粉。

脫球蛋白:取適量的原燕麥粉與0.05 mol/L Tris－HCl(pH 8.5，含 1 mol/L NaCl)按 1∶10 混合，48℃水浴鍋中攪拌提取50 min，離心(4 000 r/min，10 min)，棄去上清液，下層沉淀重復(fù)此操作2次，干燥，得到樣品4，即脫球蛋白燕麥粉。

脫醇溶蛋白:取適量的原燕麥粉與75%的乙醇溶液按按1∶10混合，室溫下攪拌提取30 min，離心(4 000 r/min，10 min)，棄去上清液，下層沉淀重復(fù)此操作2次，干燥，得到樣品5，即脫醇溶蛋白燕麥粉。

脫谷蛋白:取適量的原燕麥粉與0.2%NaOH溶液按1∶10混合，48℃水浴鍋攪拌提取60 min，離心(4 000 r/min，10 min)，棄去上清液，下層沉淀重復(fù)此操作2次后，中和，離心，得到下層沉淀，干燥后得樣品6，即脫谷蛋白燕麥粉。

1.3.2 燕麥粉組分的層級分離方法

參照管驍?shù)龋?1］的方法。取一定量原燕麥粉按上面所述單一物質(zhì)分離方法，先除去脂類，然后層級脫除清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白，分別得到樣品2(脫脂燕麥粉)、樣品7(脫去脂與清蛋白燕麥粉)、樣品8(脫去脂、清蛋白與球蛋白燕麥粉)、樣品9(脫去脂、清蛋白、球蛋白與醇溶蛋白燕麥粉)、樣品10(脫去脂、清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白與谷蛋白燕麥粉)。

1.3.3 RS3的制備

原燕麥粉或脫除組分后燕麥粉→ 配成溶液(1∶10，pH 7.0)→預(yù)糊化(65 ℃，30 min)→糊化(100℃，1 h)→冷卻→加普魯蘭酶(4 PUN/g干淀粉，pH 4.7，55 ℃，持續(xù)攪拌 6 h)→α － 淀粉酶(4 U/g干淀粉，pH 5.5，65 ℃，持續(xù)攪拌 30 min)→糊化(100℃，1 h)→回生(4℃，24 h)→干燥(80℃，20 h)→粉碎→過篩→成品

1.3.4 抗性淀粉含量的測定

采用抗性淀粉試劑盒，按照AACC 32－40標準方法測定抗性淀粉，試驗重復(fù)3次。

1.3.5 試驗數(shù)據(jù)分析和圖表繪制方法

采用Excel 2003處理數(shù)據(jù)和繪制表格。

2 結(jié)果與分析

2.1 脂質(zhì)對抗性淀粉RS3形成的影響

以脫脂燕麥粉為原料制備抗性淀粉RS3，其得率較原燕麥粉顯著升高，兩個燕麥品種均呈現(xiàn)同一趨勢(圖1、圖2)。燕麥脂質(zhì)在抗性淀粉RS3的形成過程中具有負效應(yīng)，即脂類的存在會阻礙抗性淀粉RS3的生成，脫脂可以提高抗性淀粉RS3的得率。品種產(chǎn)地不同的燕麥粉中脂質(zhì)的含量和形態(tài)存在著差異，從而影響著抗性淀粉的形成。本試驗結(jié)論與前人的研究相符［6，12－14］。Matsunaga 等［15］研究證實，在淀粉中添加蔗糖脂肪酸酯，可與直鏈淀粉形成較穩(wěn)定的復(fù)合物，能有效地防止直鏈淀粉的回生，其原因是直鏈淀粉與蔗糖脂肪酸酯的親合力大于直鏈淀粉分子之間的親合力，能競爭性地抑制直鏈淀粉雙螺旋的形成和相互疊加即直鏈淀粉的結(jié)晶，這些都說明脂質(zhì)的存在不利于抗性淀粉RS3的形成。

脂質(zhì)含量往往取決于其遺傳性狀、環(huán)境因素及測定方法。根據(jù)萃取特性，燕麥脂質(zhì)可分為游離型和結(jié)合型。其總脂質(zhì)中80%為游離型，由如正己烷等非極性溶劑萃取，而余下20%結(jié)合型脂質(zhì)可由如水飽和丁醇等極性溶劑萃取。其脂質(zhì)主要組分是三甘油脂，并含有少量游離脂肪酸、磷酸、糖脂、甾脂和甾醇脂，這些組分含量受浸出溶劑的影響［16］。本試驗采用的是石油醚浸泡提取，提取率分別為:定莜4號95.1%，白燕2號90.0%。從理論上講，0.5%脂類能與約3%直鏈淀粉形成直鏈淀粉——脂復(fù)合物。在存在多量脂類時，脂類能有效地爭奪直鏈淀粉。而且，易形成雙螺旋結(jié)構(gòu)的直鏈淀粉分子也最容易形成直鏈淀粉——脂復(fù)合物，剩余的部分直鏈淀粉在較低的溫度下形成直鏈淀粉晶體，因此其存在影響燕麥淀粉的糊化特性，也影響燕麥淀粉的功能特性與加工特性［12］。在食物加熱后的冷卻過程中，脂肪會與直鏈淀粉形成直鏈淀粉－脂肪復(fù)合體，降低淀粉的消化性，同時也降低了直鏈淀粉的回生。X－衍射分析發(fā)現(xiàn)直鏈淀粉－脂肪復(fù)合體呈V型或混合型的晶體類型［13］。楊光等［6］的研究結(jié)果表明脂類分子能與直鏈淀粉分子結(jié)合，對直鏈淀粉分子間的相互作用(尤其是直鏈淀粉的重結(jié)晶)有不利的影響，從而抑制了抗性淀粉RS3的形成。羅志剛等［14］的研究也表明淀粉脫脂有利于濕熱處理過程中顆粒態(tài)抗性淀粉的形成，添加單硬脂酸甘油酯和蔗糖脂肪酸酯均不利于抗性淀粉的形成，相對分子質(zhì)量較小的物質(zhì)(如醇類、脂類等)能與自身質(zhì)量6倍的直鏈淀粉結(jié)合。而高俊鵬［17］的研究結(jié)果表明內(nèi)源脂類對抗性淀粉RS3的形成有顯著影響。多量脂類的存在降低了抗性淀粉產(chǎn)率，但是少量脂類的存在有利于抗性淀粉的形成。

2.2 清蛋白對抗性淀粉RS3形成的影響

圖3與圖4結(jié)果反映了清蛋白對抗性淀粉RS3形成的影響。圖4結(jié)果表明，以脫清蛋白后的燕麥粉為原料制備抗性淀粉，其得率明顯低于原燕麥粉，雖然圖3結(jié)果反映清蛋白對抗性淀粉RS3形成的影響不顯著，但脫清蛋白后的燕麥粉制備抗性淀粉的得率也略有下降?？梢姡帑溓宓鞍讓剐缘矸鄣男纬删哂姓?yīng)。兩個燕麥品種的清蛋白對抗性淀粉形成的影響一致，其中白燕2號表現(xiàn)較為顯著。這可能是因為不同燕麥品種的蛋白分布及其與淀粉的結(jié)合形式不同所致。

由管驍?shù)龋?1］的報道可知，燕麥清蛋白中含較高含量的大分子糖，對清蛋白本身來說它是小分子，因而燕麥粉清蛋白可能以糖蛋白形式存在，使得它具有高持水性，這可能是燕麥清蛋白的存在使RS3得率升高的原因。Meixue Zhou等［12］在研究燕麥脂質(zhì)時發(fā)現(xiàn)，脂質(zhì)與不同蛋白質(zhì)分子都有不同程度的結(jié)合。定莜4號的脂質(zhì)可能與清蛋白的結(jié)合程度較大，在脫去清蛋白的同時也脫去了部分脂肪。與白燕2號相比，定莜4號燕麥粉在脫清蛋白后制備抗性淀粉的得率沒有明顯升高(圖3)。

2.3 球蛋白對抗性淀粉RS3形成的影響

燕麥粉脫去球蛋白后，其抗性淀粉得率明顯下降，球蛋白對燕麥抗性淀粉的形成具有積極影響，即它的存在有助于抗性淀粉的生成(圖5、圖6)。

鹽溶性球蛋白是燕麥蛋白的主要組分，約占燕麥種子總蛋白的 50% ～60%［18］。魏益民等［19］在研究蕎麥蛋白組分中的礦物質(zhì)含量時發(fā)現(xiàn)，鎂與球蛋白得結(jié)合非常緊密，球蛋白提取液中的鎂含量占蕎麥中鎂總量的49.98%。羅志剛［20］認為鹽的種類以及鹽的濃度對抗性淀粉形成的影響有差異。可見，燕麥球蛋白可能與小分子鹽之間結(jié)合緊密，雖然彼此之間不會形成共聚物，但在所形成的共聚物體系中，除淀粉分子之間相互作用外，還存在淀粉大分子與小分子鹽，鹽離子與鹽離子之間的相互作用，這些分子與分子之間(或分子與離子之間)相互作用，必然會對淀粉大分子鏈的柔順性產(chǎn)生影響。此外，這些鹽可能電離成離子，離子的存在使水分子失去了形成四面體結(jié)構(gòu)的能力，水分子與淀粉分子的結(jié)合力下降［21］，且淀粉分子之間比較容易將水分子“擠出”而相互結(jié)合。這可能是球蛋白促進抗性淀粉RS3形成的原因，但其具體原因還有待進一步研究。

2.4 醇溶蛋白對抗性淀粉RS3形成的影響

燕麥醇溶蛋白對抗性淀粉的形成具有顯著負效應(yīng)，燕麥粉脫醇溶蛋白后制備的抗性淀粉得率遠遠高于原淀粉(圖7、圖8)。張國權(quán)等［22］在研究蕎麥粉組分對抗性淀粉形成的影響時發(fā)現(xiàn)雖然蕎麥的醇溶蛋白含量很低，但其影響作用顯著，由此認為醇溶蛋白在除蕎麥以外的其他谷物中對抗性淀粉的形成發(fā)揮的作用可能會更大，本試驗也證實了這一觀點。Chandrashekar A［8］的研究表明蛋白質(zhì)對淀粉具有包埋作用，從而抑制直鏈淀粉的回生，不利于抗性淀粉RS3的生成。劉剛等［23］的研究也證明，燕麥蛋白是包裹著燕麥淀粉的膠狀物質(zhì)，結(jié)構(gòu)緊密。醇溶蛋白分子質(zhì)量較大，包裹在淀粉外面不利用淀粉的糊化和回生是造成抗性淀粉得率降低的原因之一。總之，圖7和圖8結(jié)果都表明，醇溶蛋白的存在不利于抗性淀粉的形成。

圖7 醇溶蛋白對定莜4號RS3形成的影響

圖8 醇溶蛋白對白燕2號RS3形成的影響

2.5 谷蛋白對抗性淀粉RS3形成的影響

圖9與圖10結(jié)果表明，定莜4號燕麥粉脫去谷蛋白后制備的抗性淀粉得率稍有降低，差異在P＜0.05水平下顯著，即谷蛋白對抗性淀粉的形成具有正效應(yīng)，而白燕2號谷蛋白對抗性淀粉的形成呈負效應(yīng)，原燕麥粉與脫谷燕麥粉差異也在P＜0.05水平下顯著。不同燕麥品種中谷蛋白對抗性淀粉形成的影響效果不同。

在燕麥蛋白質(zhì)組分中，關(guān)于球蛋白的提取一直存在分歧，球蛋白提取率的高低也影響谷蛋白的提取和組成。堿性萃取物電泳側(cè)面的光帶相似于球蛋白組分的移動，這說明谷蛋白組分中含有球蛋白［17］。球蛋白對抗性淀粉的制備呈正效應(yīng)，因而在一定程度上，球蛋白的提取率影響著谷蛋白對抗性淀粉制備的效應(yīng)判定。谷蛋白對抗性淀粉形成的影響比較復(fù)雜，谷蛋白與其他蛋白組分之間的相互作用也有可能影響抗性淀粉的形成。

2.6 殘渣蛋白對抗性淀粉RS3形成的影響

當按照蛋白質(zhì)各組分的溶解性利用相應(yīng)的溶劑分別分離出清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白之后，總會剩下一些不溶于這些溶劑的蛋白，即為殘渣蛋白，又叫剩余蛋白［24］。與直接用燕麥淀粉所制備抗性淀粉RS3的得率結(jié)果相比，兩個燕麥品種的殘渣蛋白對抗性淀粉的形成均呈正效應(yīng)，并且差異在P＜0.01 水平下顯著(圖11、圖12)。

殘渣蛋白對抗性淀粉形成影響的原因現(xiàn)在還不甚明晰，但米宏偉等［25］在研究蕎麥蛋白性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)，蕎麥蛋白本身就是一種抗消化蛋白(即在小腸中殘留的不能被其消化吸收的蛋白質(zhì)殘留物)，其性能也類似膳食纖維。燕麥殘渣蛋白也是經(jīng)過水、鹽、醇及稀堿溶液等4種溶劑提取后而殘余下的蛋白，燕麥中也可能存在類似于蕎麥殘渣蛋白的抗消化蛋白，因其抗酶解性能及對淀粉粒的包埋作用而間接引起抗性淀粉得率的升高。

3 結(jié)論

燕麥粉中主要組分對抗性淀粉RS3的形成都具有一定影響，其中部分脂質(zhì)的存在不利于抗性淀粉的生成。蛋白組分對抗性淀粉RS3的形成影響作用不同，清蛋白、球蛋白、殘渣蛋白對抗性淀粉的形成呈正效應(yīng)，醇溶蛋白則呈負效應(yīng)。而谷蛋白在定莜4號中呈正效應(yīng)，在白燕2號中則呈負效應(yīng)，其作用效果與機制還有待討論，脫除脂質(zhì)和醇溶蛋白均對抗性淀粉的形成作用顯著。清蛋白、球蛋白和谷蛋白對抗性淀粉形成的影響顯著性則因品種的不同而不同:白燕2號燕麥面粉脫清蛋白球蛋白和谷蛋白對抗性淀粉形成作用顯著，而在定莜4號中均不顯著。

在制備抗性淀粉相關(guān)制品時，可以考慮對原料中的脂肪和蛋白質(zhì)等組分進行脫除或重組，例如適當降低脂類或醇溶蛋白的含量，或者增加其他組分，進而可提高抗性淀粉得率。

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Effects of Oat Lipids and Protein Components on Resistant Starch Formation

Huang Wei Li Jiannan Hu Xinzhong Zhang Guoquan
(College of Food Science and Engineering，Northwest A＆F University，Yangling 712100)

Resistant starch was prepared from different oat sample types.Oat sample types were prepared by extracting lipid，albumin，globulin，prolamin and glutelin from oat flour separately.Effects of oat lipids，albumin，globulin，prolamin，glutenin，or residue protein on RS3formation was discussed and its reasons were analyzed.The results showed that oat lipids or prolamin could significantly reduce the yield of resistant starch，meanwhile，albumin，globulin or residue protein could improve the yield of resistant starch.Therefore，the improvement of resistant starch yield could be achieved by extracting or restructuring the composition of raw materials appropriately when RS3products were prepared.

oat，lipid，protein components，resistant starch

TS210.1

A

1003－0174(2011)08－0011－06

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科研專項資助(nyhyzx07－009)，國家燕麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(nycytx－14)

2010－10－11

黃維，女，1985年出生，碩士，糧食、油脂及植物蛋白工程

張國權(quán)，男，1968年出生，教授，谷物品質(zhì)評價及淀粉工程技術(shù)