摘 要：采用微波法制備藜麥抗性淀粉，并比較藜麥淀粉與抗性淀粉的理化性質(zhì)。結(jié)果顯示：微波法制備的藜麥抗性淀粉與藜麥淀粉相比，結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，擁有更多的雙螺旋結(jié)構(gòu)；藜麥淀粉與抗性淀粉的溶解度都隨溫度的升高而增大，兩者的膨脹度也隨溫度的升高快速增大，但抗性淀粉膨脹度的增大趨勢(shì)較為平緩。凝沉穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)說明抗性淀粉晶體結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，抗性淀粉的透明度高于藜麥淀粉。這表明藜麥抗性淀粉具有更好的理化性質(zhì)。

關(guān)鍵詞：藜麥抗性淀粉；理化性質(zhì)；制備過程

中圖分類號(hào)：TS231 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）08–00-03

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活質(zhì)量的提高，人們的飲食習(xí)慣和結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化，這也促使了“三高”（高血壓、高血脂、高血糖）、糖尿病等疾病發(fā)病率逐年攀升[1]。作為食品工業(yè)中的核心原料之一，淀粉在人體內(nèi)被消化、分解為葡萄糖后，被迅速吸收，這一特性常導(dǎo)致餐后血糖急劇上升，進(jìn)而可能誘發(fā)肥胖、高血糖等慢性健康問題。然而，淀粉在提高食品加工性能、優(yōu)化食品口感和質(zhì)構(gòu)方面發(fā)揮著不可替代的作用。鑒于此，對(duì)淀粉進(jìn)行改性處理，減緩其消化吸收速度，成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。1982年，Englyst等[2]發(fā)現(xiàn)了包埋在不溶性膳食纖維中的淀粉成分，因其具有良好的抗酶解性能，故將其命名為抗性淀粉（Resistant Starch，RS）?？剐缘矸凼歉男缘矸鄣囊环N，能夠降低人體胰島素分泌，減少熱量產(chǎn)生及脂肪的形成，對(duì)人類健康具有重要意義。

藜麥?zhǔn)窃a(chǎn)自印第安地區(qū)的一種莧科藜亞科藜屬一年生雙子葉植物，籽粒呈扁圓形，顏色以紅色、黑色、白色和灰色為主。淀粉是藜麥的主要組成成分，占藜麥干物質(zhì)總量的50%以上[3]。當(dāng)前，我國對(duì)藜麥的研究主要集中在營養(yǎng)成分和初級(jí)加工階段，缺少對(duì)藜麥深加工的探索。研究藜麥抗性淀粉的制備方法及其理化性質(zhì)，獲得功能與性質(zhì)較好的抗性淀粉產(chǎn)品，對(duì)拓寬藜麥淀粉深加工途徑，提升藜麥淀粉價(jià)值具有積極的意義。因此，試驗(yàn)主要采用微波法制備藜麥抗性淀粉，并對(duì)其理化性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，旨在為藜麥的利用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

白藜麥，產(chǎn)于青海；耐高溫α-淀粉酶，阿拉丁公司；葡萄糖淀粉酶，食品級(jí)；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 主要儀器和設(shè)備

歐普T6新世紀(jì)型紫外可見分光光度計(jì)；科恒101型電熱鼓風(fēng)干燥箱；梅特勒MS 105型電子分析天平；蔡司Sigma 300型掃描電子顯微鏡等。

1.3 微波法制備藜麥抗性淀粉

1.3.1 藜麥淀粉的制備

取一定量的藜麥烘干，粉碎后過80目篩，按照1∶10（g/mL）的固液比添加0.25%氫氧化鈉溶液，置于磁力攪拌器上，53 ℃浸泡攪拌6 h，4 000 rpm離心

15 min，棄去上清液，數(shù)次洗滌至呈中性，用雙縮脲試劑測(cè)試無蛋白質(zhì)后，過200目濾布，經(jīng)50 ℃烘箱干燥后粉碎過60目篩，石油醚回流12 h脫脂，干燥密封

儲(chǔ)存[4]。

1.3.2 藜麥抗性淀粉的制備

取一定質(zhì)量的藜麥淀粉置于離心管中，加入蒸餾水配制成10%的淀粉乳，充分?jǐn)嚢韬笥?60 W功率微波3 min。微波后將淀粉糊冷卻至室溫，4 ℃冷藏12 h回生。取出后放入干燥箱50 ℃烘干，將其粉碎并過80目篩，得到粗制藜麥抗性淀粉。取粗制抗性淀粉加入蒸餾水，依次使用過量耐高溫α-淀粉酶、過量葡萄糖淀粉酶充分酶解。酶解后，離心保留沉淀，用蒸餾水洗滌2次后得到純化藜麥抗性淀粉[5]。

1.4 藜麥抗性淀粉結(jié)構(gòu)及性質(zhì)研究

1.4.1 淀粉顆粒形態(tài)觀察

淀粉樣品經(jīng)鍍金處理后通過蔡司Sigma 300型掃描電子顯微鏡測(cè)定微觀形貌，測(cè)試電壓為3.0 kV，放大倍數(shù)為1 500倍。

1.4.2 溶解度測(cè)定

精確稱量兩種淀粉樣品并添加蒸餾水制備成1%淀粉懸浮液。在不同溫度下對(duì)懸浮液加熱40 min，此期間每5 min使用渦旋振蕩儀進(jìn)行混合。離心后將上層清液傾倒入預(yù)先恒重的稱量瓶中，并于105 ℃烘干至恒重。此時(shí)，稱量的質(zhì)量即為被溶解的淀粉質(zhì)量，根據(jù)稱量結(jié)果計(jì)算出淀粉的溶解度[6]。

1.4.3 膨脹度測(cè)定

精確稱取兩種淀粉樣品，并添加蒸餾水制備成1%淀粉懸浮液。在設(shè)定的溫度梯度（55、65、75、85、95 ℃）

中對(duì)懸浮液加熱40 min，此期間每5 min使用渦旋振蕩儀混合懸浮液。之后，在3 000 r/min下離心30 min，稱取離心后的沉淀物質(zhì)量，這即為膨脹淀粉的質(zhì)量。根據(jù)稱量結(jié)果計(jì)算出淀粉的膨脹度。

1.4.4 凝沉穩(wěn)定性測(cè)定

為測(cè)定淀粉的凝沉穩(wěn)定性，首先精確稱量了兩種淀粉樣品，并將它們分別與蒸餾水混合，制備成濃度為1%的淀粉乳。隨后，在沸水浴中將1%的淀粉乳攪拌糊化30 min，冷卻至室溫，并移至帶有塞子的試管中均勻搖晃。之后，試管放置在室溫下靜置，并且每隔1 h記錄上清液的體積變化。以時(shí)間為橫坐標(biāo)，上清液體積占總體積的百分比為縱坐標(biāo)，繪制凝沉穩(wěn)定性的變化曲線。

1.4.5 透明度測(cè)定

為了對(duì)淀粉的透明度進(jìn)行評(píng)估，稱取一定量的淀粉，并與蒸餾水混合制成1%的淀粉乳。然后，在沸水浴中將淀粉乳加熱20 min以確保充分糊化。在此過程中，不斷加入蒸餾水以保持原有體積的穩(wěn)定。糊化完成后，樣品冷卻至室溫，并以蒸餾水作為參照，使用分光光度計(jì)在620 nm的波長下測(cè)量淀粉糊的透光率。這個(gè)透光率值即代表了淀粉的透明度。

2 結(jié)果與分析

2.1 淀粉顆粒形態(tài)觀察

采用掃描電鏡觀察藜麥淀粉與微波法制備的藜麥抗性淀粉的形態(tài)。由圖1a可以看出，藜麥原淀粉呈較小的多邊形顆粒狀，顆粒聚集緊密；圖1b結(jié)果表明，藜麥抗性淀粉的結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全被破壞，原有的形態(tài)消失，失去了獨(dú)立性和完整性，形成整體較為光滑的片狀結(jié)構(gòu)。這可能是因?yàn)橛梦⒉ǚㄖ苽滢见溈剐缘矸鄣倪^程中，微波能快速作用于藜麥淀粉，且作用時(shí)間較短，直鏈淀粉無法完全從顆粒中溢出，并且微波會(huì)導(dǎo)致熱量集中于分子而不易散去，發(fā)生過度降解，從而減少了游離的適宜長度的直鏈淀粉形成雙螺旋

結(jié)構(gòu)[7]。

圖1 藜麥淀粉（a）、藜麥抗性淀粉（b）掃描電鏡照片

2.2 溶解度測(cè)定

溶解度是在一定溫度下已溶解的淀粉樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，指直鏈淀粉分子從有序態(tài)，擴(kuò)散至溶液中轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序態(tài)的過程，能夠反映結(jié)晶結(jié)構(gòu)和無定形結(jié)構(gòu)含量比率[8]。溶解度的測(cè)定結(jié)果如圖2所示，藜麥淀粉與藜麥抗性淀粉的溶解度均呈現(xiàn)出隨溫度升高而增大的趨勢(shì)，這一現(xiàn)象表明，在加熱過程中，淀粉的晶體分子結(jié)構(gòu)遭受破壞，導(dǎo)致水分子能夠通過氫鍵作用與直鏈淀粉及支鏈淀粉的羥基發(fā)生結(jié)合，此變化增強(qiáng)了淀粉與水分子的結(jié)合能力，促使其溶解度得到增大。在所有溫度下抗性淀粉溶解度均高于淀粉，可能是因?yàn)榭剐缘矸鄣木w結(jié)構(gòu)在加熱過程中被瓦解，導(dǎo)致直鏈淀粉解離擴(kuò)散至水中，這也說明抗性淀粉無定型區(qū)的含量更高。

圖2 溶解度測(cè)定

2.3 膨脹度測(cè)定

膨脹度是指每克干淀粉在一定溫度下吸收水分的質(zhì)量，體現(xiàn)了無定型區(qū)和結(jié)晶區(qū)淀粉鏈的結(jié)合程度[9]。膨脹度的結(jié)果如圖3所示，藜麥淀粉的膨脹度隨溫度升高而快速增大，而抗性淀粉的膨脹度上升趨勢(shì)較為平緩，但隨著溫度升高，膨脹度也持續(xù)增大。抗性淀粉展現(xiàn)出較低的膨脹度并保持相對(duì)穩(wěn)定性，這一現(xiàn)象歸因于淀粉顆粒的膨脹主要發(fā)生在移動(dòng)的無定形區(qū)域，抗性淀粉所吸收的能量不足以使該無定形區(qū)域迅速糊化，并且在微波處理過程中，抗性淀粉的分子鏈會(huì)重組，形成更多的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這些緊密的雙螺旋結(jié)構(gòu)進(jìn)一步限制淀粉的膨脹能力。

2.4 凝沉穩(wěn)定性測(cè)定

淀粉的凝沉現(xiàn)象是與糊化相對(duì)應(yīng)的過程，描述的是已經(jīng)糊化的淀粉分子由混亂狀態(tài)重新排列成有序狀態(tài)，并出現(xiàn)凝結(jié)沉降的現(xiàn)象。這種凝沉性質(zhì)被視為評(píng)估淀粉老化特性的關(guān)鍵指標(biāo)。具體來說，淀粉經(jīng)過加熱糊化后，在冷卻過程中，其分子的熱運(yùn)動(dòng)會(huì)逐漸減弱，這致使淀粉分子鏈趨向于有序排列，尤其是平行排列，從而觸發(fā)凝沉現(xiàn)象。同時(shí)，凝沉性的強(qiáng)弱也可以反映淀粉與水結(jié)合能力的強(qiáng)弱[10]。凝沉穩(wěn)定性結(jié)果如圖4所示，由于抗性淀粉屬于老化淀粉，糊化過程對(duì)其淀粉顆粒不會(huì)產(chǎn)生影響，因此置于室溫后未糊化的淀粉顆粒均迅速沉降隨后趨于平穩(wěn)。與藜麥淀粉相比，藜麥抗性淀粉經(jīng)過重結(jié)晶，形成了穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)。

圖3 膨脹度測(cè)定

圖4 凝沉穩(wěn)定性測(cè)定

2.5 透明度測(cè)定

透明度這一概念，可以通過測(cè)量光線穿透特定濃度的淀粉糊時(shí)的透光率來量化。因此，透光率可以作為透明度的衡量指標(biāo)，較高的透光率即意味著淀粉糊的透明度更優(yōu)。透明度受多個(gè)核心要素影響，如淀粉顆粒的尺寸、膨脹程度，以及直鏈淀粉與支鏈淀粉之間的比率等。此外，在淀粉糊化過程中，未充分膨脹的殘余顆粒和未完全破裂的淀粉顆粒數(shù)量，同樣對(duì)透明度有顯著影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示，藜麥淀粉的透光度為5.8%，相比之下，抗性淀粉的透光度高達(dá)58.9%，顯示出抗性淀粉具有更高的透明度。這一差異產(chǎn)生的原因在于抗性淀粉是一種老化淀粉，在加熱溫度低于

100 ℃時(shí)，不會(huì)發(fā)生糊化。通過分析凝沉穩(wěn)定性曲線可以發(fā)現(xiàn)，一旦淀粉發(fā)生糊化并處于室溫條件下，抗性淀粉顆粒會(huì)迅速沉降，這導(dǎo)致溶液中淀粉顆粒的數(shù)量顯著減少，從而使溶液呈現(xiàn)出較高的透明度；相反，藜麥淀粉的沉降速度較慢，糊化后大量的淀粉顆粒仍然懸浮于淀粉溶液中，因此其透明度相對(duì)較低。

3 結(jié)束語

淀粉的理化性質(zhì)和功能主要取決于淀粉的顆粒特性和分子特性，研究了微波法處理對(duì)藜麥淀粉和藜麥抗性淀粉的顆粒形貌、溶解度、膨脹度、凝沉穩(wěn)定性和透光率的影響，并利用掃描電子顯微鏡對(duì)藜麥淀粉、藜麥抗性淀粉的顆粒大小、形態(tài)進(jìn)行研究。結(jié)果表明，藜麥淀粉呈不規(guī)則的多邊形，淀粉顆粒聚集緊密，而藜麥抗性淀粉的結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全被破壞，原有的形態(tài)消失，整體形成較為光滑的片狀結(jié)構(gòu)，擁有更多的雙螺旋結(jié)構(gòu)。藜麥抗性淀粉溶解度高于藜麥淀粉，膨脹度低于藜麥淀粉，兩者的溶解度均隨溫度升高而增大，膨脹度也隨溫度升高而快速增大。但抗性淀粉膨脹度的增大趨勢(shì)較為平緩，這表明抗性淀粉已形成較為穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，不易被糊化。凝沉穩(wěn)定性結(jié)果表明糊化過程對(duì)藜麥抗性淀粉的顆粒不會(huì)產(chǎn)生影響，未糊化的淀粉顆粒能夠迅速沉降隨后趨于平穩(wěn)，與藜麥淀粉相比，其具有更穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)。透明度測(cè)定結(jié)果表明，藜麥抗性淀粉顆粒迅速沉降，透明度高于藜麥淀粉。在此基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步研究藜麥抗性淀粉的功能，探究藜麥抗性淀粉功能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，為藜麥抗性淀粉的加工與利用提供一定理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉佳，曾英男，李瑞，等.抗性淀粉的制備研究進(jìn)展[J].糧食問題研究，2020（5）：47-50.

[2] Englyst H， Wiggins H S， Cummings J H. Determination of the non-starch polysaccharides in plant foods by gas-liquid chromatography of constituent sugars as alditol acetates [J]. Analyst， 1982， 107（1272）： 307-318.

[3] 汪曉璇，張妤，錢澄，等.藜麥的營養(yǎng)及其淀粉特性的研究進(jìn)展[J].糧油食品科技，2021，29（4）：12-19.

[4] 丁瑞瑞，羅陽，陳歡，等.藜麥淀粉提取工藝優(yōu)化及性質(zhì)表征[J].林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，44（1）：117-126.

[5] 吳小婷.不同方法制備的蓮子抗性淀粉性質(zhì)及其體外益生元作用的研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2015.

[6] 汪穎.蓮子抗性淀粉制備、性質(zhì)及其對(duì)雙歧桿菌增殖效應(yīng)的研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2013.

[7] 楊光，楊波，丁霄霖.微波輻射對(duì)抗性淀粉形成的影響[J].食品科學(xué)，2008（10）：118-120.

[8] 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.

[9] 夏強(qiáng).基于高靜壓技術(shù)調(diào)控全谷物糙米理化品質(zhì)特性的研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2018.

[10] Singh N， Inouchi N， Nishinari K. Structural， thermal and viscoelastic characteristics of starches separated from normal， sugary and waxy maize[J]. Food Hydrocolloids， 2006， 20（6）： 923-935.