抗性澱粉

抗性澱粉

抗性澱粉(resistant starch)又稱抗酶解澱粉,難消化澱粉,在小腸中不能被酶解,但在人的腸胃道結腸中可以與揮發性脂肪酸起發酵反應。抗性澱粉存在於某些天然食品中,如馬鈴薯、香蕉、大米等都含有抗性澱粉,特別是高直鏈澱粉的玉米澱粉含抗性澱粉高達60%。這種澱粉較其他澱粉難降解,在體內消化緩慢,吸收和進入血液都較緩慢。其性質類似溶解性纖維,具有一定的瘦身效果,近年來開始受到愛美人士的青睞。

基本信息

理化性質

抗性澱粉抗性澱粉
1、不溶於水,能溶解於2mol/LKOH溶液和DMSO(二甲基亞碸);
2、平均聚合度DPn範圍30~200;3、在100~165℃時,直鏈澱粉晶體熔融;
4、X-射線衍射類型為B型;
5、耐熱性高,在高溫蒸煮後,幾乎沒有損失;
6、持水能力低,僅為1.4~2.8g,是所有膳食纖維中最低的;
7、含熱量低,熱值一般不超過10.0~10.5kJ/g。

分類

根據最新營養學分類,澱粉可分為快速消化澱粉(RDS)、緩慢消化澱粉(SDS)和具有抗消化性的抗性澱粉(RS)。RS目前尚無化學上的精確分類,因為抗性澱粉的定性與酶和澱粉的比例、酶的來源、水解條件等有關,所以需要一種最佳化標準。目前,大多學者根據澱粉來源和抗酶解性的不同,將抗性澱粉分為4類:RS1、RS2、RS3、RS4。

RS1

指物理包埋澱粉,是由於機械加工而使澱粉顆粒發生物理禁止作用,被鎖在植物細胞壁上使其不能為澱粉酶所作用的部分。常見於輕度碾磨的穀類、豆類等食品中。

RS2

指抗性澱粉顆粒,為有一定粒度的澱粉,如生的薯類和香蕉澱粉。物理和化學分析方法認為,RS2對酶具有高度抗性。RS1和RS2經過適當加工後仍可被澱粉酶消化吸收。

RS3

指老化澱粉,是凝沉的澱粉聚合物,由糊化澱粉冷卻後形成。這類抗性澱粉分為RS3a和RS3b兩部分,其中RS3a為凝沉的支鏈澱粉,RS3b為凝沉的直鏈澱粉。RS3b的抗酶解性最強,而RS3a可經過再加熱而被澱粉酶降解。目前對於RS3的抗酶解機理存在兩種不同的解釋:一種認為是由於直鏈澱粉晶體的形成阻止澱粉酶靠近結晶區域的葡萄糖苷鍵,並阻止澱粉酶活性基團中的結合部位與澱粉分子結合,因而使RS3產生抗酶解特性;另一種認為RS3之所以能抵抗酶的水解,是由於形成直鏈澱粉晶體的雙螺鏇之間存在較強的氫鍵及范德華力,使得RS3的分子結構非常牢固,熱穩定性強,因而在人體的胃腸道內不能被消化吸收。RS3是最主要的抗性澱粉,國內外對此類澱粉研究較多。

RS4

指化學改性澱粉,用基因改造或化學方法以及一些化學官能團的引入而引起澱粉分子結構變化,如乙醯基澱粉、羥丙基澱粉、熱變性澱粉、磷酸化澱粉等

製備方法

國內外近10年來對於抗性澱粉製備的研究較為廣泛,其製備方法主要有以下5種。

熱液處理法

按照熱處理溫度和澱粉乳水分含量的不同,澱粉的熱液處理可以分為以下5類:
1、濕熱處理是指澱粉在低水分含量下經熱處理加工的過程,其含水量小於35%,溫度較高,一般為80~160℃。
2、韌化處理又稱退火處理,是指澱粉含水量大於40%,溫度設定在澱粉糊化溫度以下的熱處理過程。
3、壓熱處理是指澱粉含水量大於40%,溶液在一定溫度和壓力下進行處理的過程。
4、減壓處理法在短時間內能夠進行大批量的處理,沒有糊化的澱粉顆粒,熱穩定性高,工業生產非常有潛力。
5、超高壓處理法是指通過高壓處理使A型結晶在壓力的作用下,雙螺鏇結構重新聚集,部分轉為B型,但是此處理不能導致分子量的降解。此處理澱粉顆粒糊化,但保持其顆粒結構,不發生溶出現象。

脫支降解法

在抗性澱粉的製備過程中,常見的脫支方法有2種:一是酶法脫支,二是化學方法脫支。據報導,用酸(鹽酸、硫酸、硝酸等)處理澱粉,有一定的脫支效果,但其脫支效果不及酶法脫支效果好。酶法脫支所用的酶主要為脫支酶類,最常用的是普魯蘭酶,此種酶是異澱粉酶的一種,它可以水解直鏈和支鏈澱粉分子中的α-l,6糖苷鍵,且所切α-l,6糖苷鍵的兩頭至少含有2個以上的α-l,4糖苷鍵,從而使澱粉的水解產物中含有更多游離的直鏈分子,在澱粉的老化過程中,更多的直鏈澱粉雙螺鏇相互締合,形成高抗性的晶體結構。

超音波法

超音波可引發聚合物的降解,一方面是由於超音波加速了溶劑分子與聚合物分子之間的摩擦,從而引起C—C鍵裂解;另一方面是由於超音波的空化效應所產生的高溫高壓環境導致了鏈的斷裂。與其他降解法相比,超音波降解所得的降解物的分子量分布窄小、純度高。

微波輻射法

微波法處理澱粉在相對較低的溫度下所需的時間比濕熱處理短。微波處理受澱粉的加熱溫度以及水分含量的影響,尤其是水分與升溫速度顯著相關。當水分含量較低時,升溫速度非常快;當水分含量較高時,升溫卻不顯著。微波輻射法是一種新工藝,具有良好的發展前景。

蒸汽加熱法

Juscelino用熱蒸汽和高壓熱蒸汽分別對黑豆、紅豆及利馬豆進行處理,RS的得率為19%~31%,所得RS含量比原澱粉中RS含量高3~5倍,從而證明蒸汽加熱法也是一種製備RS的有效方法。

套用

抗性澱粉具有低持水能力等加工特性,可以用於改善食品的加工工藝,增加食品的脆度、膨脹性及提高最終產品的質地。因此,可將其作為食品膳食纖維的功能成分,適量添加在食品中,製成不同特色的風味食品和功能食品。

面類食品

目前,國外已將抗性澱粉作為食品原配料或膳食纖維的強化劑套用到面類食品中,如麵包、饅頭、包子、通心麵、餅乾等。其中,最引人注目的是抗性澱粉在麵包中的套用。添加抗性澱粉的麵包不僅膳食纖維成分得到了強化,而且在氣孔結構、均勻性、體積和顏色等感官品質方面均比添加其他傳統膳食纖維的營養強化麵包好。抗性澱粉添加到通心粉和麵條中可增加其耐煮性,有利於維持韌性結構,避免煮後出現粘連現象。

焙烤食品

抗性澱粉已套用於許多麵筋蛋白食品如蛋糕、餅乾等。抗性澱粉不僅可作為膳食纖維的強化劑,也是一種良好的結構改良劑,賦予食品令人喜愛的柔軟性。含RS的蛋糕在焙烤後,其水分損失量、體積、密度與加入膳食纖維、燕麥纖維的蛋糕相似。餅乾類食品加工對麵筋質量要求較低,可較大比例添加抗性澱粉。這樣稀釋的麵粉麵筋在焙烤時可減少褐變機會,使含抗性澱粉的餅乾柔軟、疏鬆、色澤光亮,有利於製作以抗性澱粉功能為主的保健餅乾。

膨化食品

抗性澱粉作為膨化和脆性食品的改良劑,除了可改善食品的結構特性外,還可提高擠壓穀物食品和休閒食品的膨化係數,使其具有獨特的質地。將添加抗性澱粉的膨化食品浸泡到牛奶等飲料中,其質地雖變軟但不會因吸水而崩潰,使穀物在浸泡中保持鬆脆。抗性澱粉還可以改善食品的脆性,尤其是冷凍後需要重新加熱的食品,其表面脆性是至關重要的品質。添加了抗性澱粉的食品,氣孔均勻,中心組織柔軟,體積、顏色等感官品質良好,且具有最佳脆性。

飲料

抗性澱粉因具有較好的黏度穩定性、很好的流變特性及低持水性,因此可作為食品增稠劑使用。抗性澱粉為水不溶性物質,在黏稠不透明的飲料中可用抗性澱粉來增加飲料的不透明度及懸浮度,既不會產生砂粒感,也不會掩蓋飲料風味。抗性澱粉不僅是雙歧桿菌、乳酸桿菌等益生菌繁殖的良好基質,還可以作為菌體保存劑。加有RS的優酪乳中乳酸桿菌的數量明顯高於對照,飲用後菌體的存活率大為提高。另外,抗性澱粉還可用於湯料中。

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