抗性淀粉的類型及其制備技術(shù)研究進展

張婧婷

（江蘇科技大學(xué)糧食學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212100）

淀粉是一類以葡萄糖為結(jié)構(gòu)單元的聚合多糖，被唾液淀粉酶分解成麥芽糖后會進一步被分解成葡萄糖，可為機體提供能量。世界糧農(nóng)組織將一類在健康小腸中不被吸收的淀粉及其降解產(chǎn)物定義為抗性淀粉（Resistant Starch），它是一種新型的功能因子?？剐缘矸墼谖负托∧c內(nèi)不能被消化分解，但經(jīng)過結(jié)腸時會被細菌發(fā)酵產(chǎn)生大量短鏈脂肪酸，從而能刺激腸道上皮細胞的生長發(fā)育，因此可保持腸道健康，減少某些疾病的發(fā)生；此外，抗性淀粉又可以刺激腸道有益菌群的發(fā)育，減少腸道病原菌的生產(chǎn)，進而能改善腸道菌群的pH。研究表明，抗性淀粉在對人體控制血糖、降低血脂、促進礦物質(zhì)吸收等方面也具有明顯功效。

王倩等[1]對來自山西、青海、甘肅、內(nèi)蒙古等地的北方春糜子區(qū)的80 份黍稷進行抗性淀粉含量檢測，發(fā)現(xiàn)不同省份黍稷的抗性淀粉含量有明顯差異，這說明植物的抗性淀粉含量除了與自身遺傳特性有關(guān)外，與生長環(huán)境條件也有關(guān)。劉素君等[2]通過研究河南主推的30 個小麥品種抗性淀粉含量情況，發(fā)現(xiàn)所有影響因素中環(huán)境因素高于基因因素，通過提高小麥栽培條件、優(yōu)化栽培技術(shù)，可生產(chǎn)出高抗性淀粉含量的小麥。

基于抗性淀粉在對人體控制血糖、降低血脂、調(diào)節(jié)腸道菌群、保持腸道健康等方面的良好作用，目前對抗性淀粉的研究已經(jīng)取得很多成果，這些成果為抗性淀粉在食品研究開發(fā)、生產(chǎn)應(yīng)用等方面提供了重要的專業(yè)基礎(chǔ)。

1 抗性淀粉的類型

1982 年，Hans Englyst 首次發(fā)現(xiàn)不能被酶解的淀粉，并將其命名為抗性淀粉。根據(jù)抗性淀粉的來源和酶解機制的不同，可將抗性淀粉分為以下5 類。

1.1 物理包埋淀粉（RS1）

淀粉是植物發(fā)育過程中重要的能源物質(zhì)，常見于植物種子和塊莖中。淀粉一般以顆粒狀態(tài)存在于植物體內(nèi)，包括以單粒狀態(tài)存在的玉米、小麥等，或以單粒顆粒的聚合體復(fù)粒存在的稻谷和燕麥等。物理包埋抗性淀粉是由于機械加工而使淀粉顆粒發(fā)生物理屏蔽，被鎖在植物細胞壁上不能為淀粉酶所作用的部分，常見于輕度碾磨的谷類、豆類等中。在通過一定的咀嚼和研磨后擴大與酶的接觸面，可以使部分物理包埋抗性淀粉消化。

1.2 天然抗性淀粉顆粒（RS2）

天然抗性淀粉顆粒主要由支鏈淀粉和直鏈淀粉構(gòu)成，存在于未成熟的綠皮香蕉、馬鈴薯、未加工的豌豆等具有緊密結(jié)構(gòu)的天然食物中。通過衍射圖譜觀測，天然抗性淀粉顆粒結(jié)晶類型主要有A 型（玉米淀粉顆粒）、B 型（馬鈴薯淀粉顆粒）、C 型（即A+B 型，介于 A、B 型的中間型，豆類為此類型）、V型（直鏈淀粉和脂質(zhì)的復(fù)合物）等，其中B 型、C 型結(jié)晶結(jié)構(gòu)更加緊密，抗酶解性更強[3]。天然抗性淀粉顆粒最主要的來源是青香蕉，其含量與香蕉品種、成熟度有關(guān)，成熟度越高，天然抗性淀粉顆粒含量越低。

天然抗性淀粉顆粒在加熱條件下，淀粉顆粒會發(fā)生溶脹糊化現(xiàn)象，進而轉(zhuǎn)變?yōu)榭上牡矸?。針對天然抗性淀粉顆粒在高溫條件下容易降解，可以被利用的特性，可將其改性為回生抗性淀粉或化學(xué)型抗性淀粉。

1.3 回生抗性淀粉（RS3）

回生抗性淀粉是指淀粉類食物在一定條件下，淀粉顆粒結(jié)構(gòu)被破壞，直鏈淀粉和水形成凝膠發(fā)生糊化，待冷卻后，直鏈淀粉分子間發(fā)生纏繞形成螺旋結(jié)構(gòu)，重新結(jié)晶，使得結(jié)構(gòu)更為緊密，淀粉酶更難與其接觸，不易發(fā)生酶解。在冷米飯和冷的面包等食物中，都含有較多的回生抗性淀粉。

通過“解構(gòu)”淀粉分子成短鏈分子，重新“構(gòu)造”這些分子來增加回生抗性淀粉濃度，可提高回生抗性淀粉得率。一定溫度的液體乳溶液在酶或者酸作用下可切斷分子中α-1，6 糖苷鍵，提高直鏈淀粉比例，同時抗性淀粉原有結(jié)構(gòu)被打破，回生階段形成緊密結(jié)構(gòu)；非抗性淀粉在酶作用下分解可提高回生抗性淀粉的純度。

與其他類型淀粉相比，回生抗性淀粉熱穩(wěn)定性好，其結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定、持水性低、透明度低、顏色乳白、顆粒細膩、口感醇厚。與膳食纖維相比，回生抗性淀粉能保持食物本身的味道與色澤，不會產(chǎn)生異味，有利于提高產(chǎn)品品質(zhì)。因此回生抗性淀粉具有巨大的應(yīng)用價值。

1.4 化學(xué)改性淀粉（RS4）

化學(xué)改性淀粉指通過酯化、醚化或交聯(lián)等修飾作用產(chǎn)生新官能團的一類淀粉。常見的酯化劑有檸檬酸，檸檬酸經(jīng)過脫水能夠形成酸酐官能團，酸酐和淀粉中的羥基官能團發(fā)生酯化反應(yīng)形成具有檸檬酸的淀粉酯，酯化后的官能團空間位阻較大，能夠減少酶對其的降解性，增加淀粉的抗酶解性，提高抗性淀粉含量。SHIMOTOYODOME[4]等分別用未改性淀粉和改性淀粉（羥丙基二淀粉磷酸酯）喂養(yǎng)高脂肪肥胖小鼠，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過改性的抗性淀粉比未改性的更能促進小鼠肝臟脂肪氧化相關(guān)基因表達，表現(xiàn)出更高的脂肪利用，同時血液中胰島素含量下降，改性抗性淀粉組降低了葡萄糖依賴性促胰島素多肽。結(jié)果表明，改性抗性淀粉可以減弱因高脂肪引發(fā)的肥胖問題。

1.5 直鏈淀粉—脂類復(fù)合物（RS5）

直鏈淀粉—脂類復(fù)合物主要是指淀粉和脂肪酸或脂肪醇等在加工過程中形成的復(fù)合物，也稱第5類抗性淀粉。直鏈淀粉—脂類復(fù)合物的形成機理如下：配體誘導(dǎo)淀粉分子構(gòu)象從線性結(jié)構(gòu)變成螺旋結(jié)構(gòu)，外側(cè)葡萄糖分子親水基與水分子形成氫鍵，疏水基則促使螺旋腔水分子排除，疏水基脂質(zhì)進入螺旋腔，最后形成外部具有親水性而內(nèi)部含有脂質(zhì)物質(zhì)的淀粉脂質(zhì)復(fù)合物。造成直鏈淀粉—脂類化合物具有抗酶解性的原因主要如下：脂質(zhì)物質(zhì)的加入改變了淀粉分子原來的結(jié)構(gòu)，螺旋狀結(jié)構(gòu)減少了淀粉分子的膨脹，與消化酶接觸面積的減少降低了對消化酶的敏感性。

與其他類型抗性淀粉相比，直鏈淀粉—脂類復(fù)合物可在實驗室條件可控的情況下制備。項豐娟等[5]利用體外發(fā)酵模型研究了抗性淀粉對人體腸道常見微生物的影響，發(fā)現(xiàn)制備得到的直鏈淀粉—脂類復(fù)合物要比商業(yè)化的天然抗性淀粉顆粒更具有益生作用，不僅可顯著增加乳酸菌、雙歧桿菌和擬桿菌等有益微生物的數(shù)量，而且能有效抑制人類常見的腸道致病菌如腸桿菌、腸球菌和氣莢膜梭菌等的增殖；天然抗性淀粉顆粒和直鏈淀粉—脂類復(fù)合物組產(chǎn)生的發(fā)酵液pH 分別為6.39 和4.7，而較低的pH發(fā)酵液更利于抑制有害微生物；天然抗性淀粉顆粒和直鏈淀粉—脂類復(fù)合物組的益生元指數(shù)分別為10.67 和13.08（益生元指數(shù)主要衡量益生元物質(zhì)的益生能力，指數(shù)越高益生作用越強）。秦仁炳等[6]制得脫支高直鏈淀粉與脂肪酸月桂酸的復(fù)合物，此復(fù)合物為V 型晶體和 B 型晶體的混合物。通過體外模擬消化過程，觀察高壓條件對抗性淀粉的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過高壓處理的復(fù)合物晶體的結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變，但是在高壓條件下水分子會進入淀粉顆粒內(nèi)部，使得結(jié)晶區(qū)的螺旋結(jié)構(gòu)打開，導(dǎo)致其結(jié)晶度降低，促進直鏈淀粉—脂類復(fù)合物淀粉消化。

2 抗性淀粉的制備技術(shù)

2.1 抗性淀粉的物理制備方法

影響抗性淀粉形成的物理因素有壓熱溫度、回生時間和溫度、淀粉乳液濃度、水分含量、直鏈淀粉含量等。一定的壓熱溫度可以促使淀粉溶液中淀粉分子的充分伸展，利于分子間形成氫鍵，而溫度過高則會導(dǎo)致淀粉顆粒破裂，使得形成的氫鍵分子開始斷裂，不利于抗性淀粉的形成?；厣鷾囟仍诘蜏貢r可以加速晶核與晶體的生長，進而能加速抗性淀粉的形成。范會平等[7]在對紫甘薯全粉制作的面條進行冷凍處理的研究中發(fā)現(xiàn)，面粉中的抗性淀粉含量隨著冷凍時間的延長呈上升趨勢，在冷凍20 h 時含量最高，但持續(xù)的低溫會阻礙淀粉分子的移動，從而會阻斷淀粉的回生。一定濃度的淀粉乳液中的淀粉顆粒吸水會膨脹，但如果溶液濃度過高則會導(dǎo)致膨脹結(jié)晶受阻，不利于抗性淀粉分子的生成。直鏈淀粉含量也會影響抗性淀粉得率，兩者成正相關(guān)，即直鏈淀粉含量越高越利于淀粉老化，制成的抗性淀粉含量也越高。因此，適宜的溫度、一定的乳液濃度和處理時間可確保淀粉溶液中淀粉分子發(fā)生解離，重新排列成緊密的晶體結(jié)構(gòu)。與其他處理方式相比，用物理方法制備的抗性淀粉因不添加任何化學(xué)試劑，其安全性能更好。

2.1.1 熱加工技術(shù)

熱加工是提高抗性淀粉含量的一種常用方法，主要有濕熱法、壓熱法和擠壓法等。

濕熱法是指在水分低于35%，溫度在84～120℃的通風(fēng)爐中，對淀粉進行一段時間的濕熱處理，促使淀粉發(fā)生原結(jié)晶結(jié)構(gòu)破壞、結(jié)構(gòu)解離、以及晶體結(jié)構(gòu)重新排布。HUNG 等[8]研究發(fā)現(xiàn)，大米淀粉經(jīng)過濕熱處理和退火處理后血糖指數(shù)（GI）顯著降低，其抗性淀粉含量可達23.9%和26.9%。PTB 等[9]對甘薯淀粉的濕熱處理研究也得到了類似結(jié)論?？剐缘矸酆磕茱@著提高的主要原因在于，濕熱處理利于雙螺旋結(jié)構(gòu)的有序形成，使得分子鏈間的作用增強，結(jié)構(gòu)更為緊密。

壓熱法是指在高溫、高壓下使淀粉發(fā)生糊化，生成淀粉凝膠，再低溫使淀粉回生，生成抗性淀粉。李一博等[10]分析了不同條件下用壓熱法制備的蠶豆抗性淀粉含量，結(jié)果表明當?shù)矸廴橐簼舛葹?1%，在121 ℃壓熱 38 min，在 4 ℃回生 32 h 后，得到的抗性淀粉含量最高，為26.8%。結(jié)構(gòu)表征顯示A 型蠶豆橢圓淀粉在壓熱條件下會變?yōu)镃 型不規(guī)則層狀或塊狀結(jié)構(gòu)，分子間會生成大量氫鍵，從而結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。

擠壓法是一種新型抗性淀粉熱加工技術(shù)，主要利用擠壓過程中產(chǎn)生的高壓、高溫、剪切力等，對物料進行物理改性，整個過程具有作用時間短、高效、污染少、可連續(xù)操作等優(yōu)點。擠壓過程中，支鏈淀粉發(fā)生部分降解，短的直鏈淀粉重新排列，生成抗性淀粉。如擠壓膨化燕麥粉，物料在螺旋桿輸送時一直受到擠壓作用，物料在高溫、高剪切、低水分狀態(tài)下瞬間被膨化，隨后被擠出冷卻到室溫，再經(jīng)冷凍干燥后抗性淀粉含量得到增加。而SHRESTHA 等[11]測得擠壓后物料抗性淀粉含量發(fā)生下降，可能是因為螺旋桿在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下淀粉顆粒被過度剪切，抗性淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)榭上矸?。因此，采用擠壓法制備抗性淀粉，與原料、擠壓機轉(zhuǎn)速、運行溫度、物料含水量等均相關(guān)，需在后期實驗中進一步優(yōu)化實驗條件，以便獲得最佳工藝效果。

陳平生等[12]研究了不同熱加工技術(shù)對青香蕉中抗性淀粉保留率及其理化性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)不同加熱方式均能夠降低抗性淀粉含量，促使抗性淀粉轉(zhuǎn)化為可消化淀粉，其中濕熱處理抗性淀粉的轉(zhuǎn)換更多。濕熱處理能顯著降低淀粉的外觀亮度；干熱處理則能降低淀粉膨脹度和增加持水性，顯著改變淀粉顆粒結(jié)構(gòu)，促使淀粉顆粒親水基團暴露。

2.1.2 非熱加工技術(shù)

用熱加工技術(shù)制備抗性淀粉時，會因部分物質(zhì)的熱不穩(wěn)定性，造成口感、風(fēng)味、質(zhì)地的差別。謝三都等[13]研究發(fā)現(xiàn)，用壓熱法處理雖然能制得高含量的抗性淀粉，但是所得抗性淀粉口感變差、質(zhì)地變硬，不利于后期的加工利用。因此，非熱加工技術(shù)逐漸成為食品加工領(lǐng)域的熱點，其溫和快速的處理條件可有效避免物質(zhì)受高溫影響，最大程度地保持食品品質(zhì)。常見的非加熱工藝有超聲波技術(shù)、超高壓技術(shù)、微波處理技術(shù)、電子束輻照技術(shù)和低溫等離子技術(shù)等。

超聲波技術(shù)主要是利用超聲波對溶液中的淀粉顆粒進行震蕩、消解，乳溶液產(chǎn)生的氣泡崩潰誘導(dǎo)淀粉顆粒產(chǎn)生壓力梯度和速度，產(chǎn)生的剪切力把淀粉顆粒切割成短鏈淀粉，短鏈淀粉重新形成抗性淀粉。連喜軍等[14]研究超聲波對甘薯抗性淀粉生產(chǎn)的影響時發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過超聲處理的抗性淀粉得率為8.2%，比未經(jīng)超聲處理的得率2.5%提高了2.28 倍。用超聲波技術(shù)與其他一些技術(shù)進行聯(lián)合處理，可制得更高得率的抗性淀粉。

超高壓技術(shù)是指在高壓狀態(tài)下淀粉顆粒內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生瓦解，淀粉糊化，從而使其抗性淀粉含量得到提高。超高壓技術(shù)可快速、均勻地作用于食品，其作用時間短、破壞性小，因此對食品的感官品質(zhì)影響小。超高壓技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用程度較高，已被廣泛用于食品領(lǐng)域。劉樹興等[15]研究淀粉乳液濃度為20%，在450 MPa 的壓力下作用10 min 后得到的抗性淀粉的平均得率達9.85%。周中凱等[16]發(fā)現(xiàn)在200～600 MPa 的高壓作用下，抗性淀粉消化率隨著壓力的增加而不斷下降，其中分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性是影響消化的主要因素。一定高壓處理可以促使淀粉分子有序排布，形成結(jié)構(gòu)更為緊密的結(jié)晶體；不過壓力越高，越不利于形成抗性淀粉，高壓力會破壞抗性分子的結(jié)構(gòu)，使其變成可被酶解的短鏈分子。

微波處理法是在微波誘導(dǎo)處理下，淀粉分子構(gòu)象發(fā)生改變，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)松弛，從而加速了直鏈淀粉從淀粉顆粒中游離出來，并導(dǎo)致直鏈淀粉和支鏈淀粉分支為短鏈，低溫老化階段利于結(jié)晶重排，形成較強抗酶性的結(jié)構(gòu)[17]。林姍等[18]以速凍鮮蓮為原料，采用微波法制備蓮子抗性淀粉，在微波功率640 W、微波時間120 s 的條件下，抗性淀粉得率較高；雖然微波處理法的抗性淀粉得率低于常規(guī)方法（用壓熱法等得到的得率），但此法具有工藝時間短、操作流程簡單等優(yōu)點，適合大批量制備和工業(yè)化操作。牛黎莉等[19]用掃描電子顯微鏡、粘度儀對經(jīng)過微波處理前后的馬鈴薯淀粉進行檢測，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過微波輻射處理后抗性淀粉含量增加，淀粉表面結(jié)構(gòu)被破壞且相關(guān)性質(zhì)發(fā)生改變，如膨脹度、溶解度、黏度降低，熱糊穩(wěn)定性、凝結(jié)性和沉降性提高。

電子束輻照技術(shù)是利用電子加速器產(chǎn)生的高能脈沖電子束射線作用于淀粉粒，使自由基重新組合，形成新的分子結(jié)構(gòu)，改變淀粉原來的理化特性。此技術(shù)操作可控性強，無殘留物質(zhì)生成，適宜大面積規(guī)?；a(chǎn)[20]。劉家宏等[21]對粒徑100 目的苦蕎淀粉采用劑量3 kGy 輻照15 s，發(fā)現(xiàn)苦蕎抗性淀粉含量達27.4 %，對其含量的影響因素從大到小依次為淀粉粒徑＞輻照劑量＞輻照時間。這可能是輻照后，直鏈淀粉浸出率增加，糊化后的直鏈淀粉能夠形成更有序的雙螺旋結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定和完整的結(jié)晶結(jié)構(gòu)提高了抗性淀粉的比例。

低溫等離子技術(shù)能夠引起化學(xué)變化，在食品領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。閆斯亮等[22]發(fā)現(xiàn)一定強度的的低溫等離子（DBO）處理可以造成香蕉淀粉顆粒發(fā)生分解和解聚，不僅其抗性淀粉含量得到提高，其理化性質(zhì)也得到了改變。

2.2 抗性淀粉的化學(xué)制備技術(shù)

抗性淀粉的化學(xué)制備技術(shù)主要有酶法、酸法、酯化、醚化、交聯(lián)化等改性手段。

2.2.1 酶法

利用生物酶改性淀粉也是制備抗性淀粉得常用手段。生物酶反應(yīng)效率高、底物專一性強，是食品領(lǐng)域的研究熱點。常用的生物酶主要是水解酶，如α-淀粉酶、β- 淀粉酶、普魯蘭酶等。

淀粉分支酶是一種糖苷水解酶，可水解淀粉分子中的α-1，4 糖苷鍵，促使淀粉生成α-1，6 糖苷鍵，屬于α- 淀粉酶家族的一員。MIAO 等[23]發(fā)現(xiàn)經(jīng)過淀粉酶解改性后，淀粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)變化不顯著，但是引入大分子基團，淀粉酶與淀粉分子接觸敏感性降低，利于生成更多抗性淀粉。LI 等[24]也發(fā)現(xiàn)同樣的規(guī)律，與對照組相比，淀粉分支酶處理后改性淀粉的消化速率降低，抗性淀粉含量顯著提高，改性淀粉更穩(wěn)定。MARTINEZ 等[25]發(fā)現(xiàn)，淀粉分支酶與麥芽糖淀粉酶協(xié)同改性所得產(chǎn)物具有更強的抗消化性。

普魯蘭酶是制備抗性淀粉中最常用的酶。冷志富等[26]以普通玉米淀粉為材料，采用普魯蘭酶響應(yīng)面優(yōu)化法制備玉米抗性淀粉，得到最佳酶加量20 U/g、酶解時間24 h。張振等[27]用普魯蘭酶法制備得到小米抗性淀粉最高得率13.16%。朱木林等[28]采用普魯蘭酶對甘薯淀粉進行脫支處理制備甘薯抗性淀粉，并在單因素試驗基礎(chǔ)上進行正交試驗，得到的最佳制備工藝條件為：普魯蘭酶用量240 ASPU/g、淀粉乳含量10 g/100 g、脫支時間72 h、反應(yīng)溫度55 ℃、-20 ℃下凝沉48 h，在此條件下得到的甘薯抗性淀粉含量為35.23%，與用其他方法制備的甘薯抗性淀粉得率相比有較大提高。

目前僅用酶法來制備抗性淀粉的工藝較少，一般都是通過物理手段和酶法聯(lián)合使用來提高抗性淀粉含量，比如常見的超聲波—酶法、擠壓—酶法、壓熱—酶法、超高壓—酶法等。

2.2.2 酸法

酸法制備技術(shù)是指淀粉在酸性條件下釋放出游離直鏈淀粉，直鏈淀粉形成直鏈和支鏈，低分子量直鏈產(chǎn)生線性鏈，進而排序形成更多雙螺旋結(jié)構(gòu)和結(jié)晶區(qū)域，隨著酸水解程度的加深，結(jié)晶區(qū)域發(fā)生緩慢水解，重新排序，形成更為精密的結(jié)構(gòu)[29]。

邵穎等[30]選用較優(yōu)參數(shù)做正交實驗，其中質(zhì)量分數(shù)25%的板栗乳在體積分數(shù)為1.5%的鹽酸中酸解3 h，得到的抗性淀粉含量較高且抗氧化性能較好。尹秀華等[31]用檸檬酸、乳酸和磷酸制備抗性淀粉，發(fā)現(xiàn)不同的酸根離子和pH 對抗性淀粉性質(zhì)的不同影響，檸檬法和磷酸法酸度高，樣品的凍融穩(wěn)定性和持水性低，乳酸法則相反。PHAM 等[32]用檸檬酸、醋酸和乳酸處理大米淀粉，發(fā)現(xiàn)用檸檬酸得到的抗性淀粉含量最高，同時酸濃度與脫支效果成線性關(guān)系，低濃度酸處理的脫支效果一般，但濃度過高對設(shè)備的要求又較高，因此多將酸法與其他方法聯(lián)合使用，比如酸法—超聲波、壓熱—酸等，其中酸處理主要起到一個廣泛脫支的目的。

2.2.3 酯化、醚化和交聯(lián)化

部分淀粉經(jīng)過化學(xué)改性和修飾后，可在淀粉分子中引入一些化學(xué)官能團，由于化學(xué)官能團的結(jié)構(gòu)較大會占據(jù)部分空間，或是引入的官能團導(dǎo)致結(jié)構(gòu)分子改變，從而限制了淀粉酶的作用，使得淀粉具有抗酶解作用。官能團最常見的改性方法有酯化、醚化和交聯(lián)化處理。

酯化處理是指淀粉羥基和酸性物質(zhì)羧基脫水酯化。錢大鈞等[33]通過正交試驗制備醋酸酯淀粉，得到最優(yōu)工藝條件：玉米淀粉溶液pH 為10，溫度38 ℃的體系中反應(yīng)2 h，醋酸乙烯酯用量60 mL 的時候效果最好，改性后淀粉理化性質(zhì)得到改善。ZHANG 等[34]將辛烯基琥珀酸和木薯淀粉酯化處理，引入酯羰基分子中，發(fā)現(xiàn)酯化處理提高了抗性淀粉的含量，掃描結(jié)果顯示酯化后的淀粉各項溫度指標低于天然淀粉，對淀粉形態(tài)和結(jié)晶狀態(tài)影響不大。

戰(zhàn)曉鳳等[35]利用醚化劑環(huán)氧丙烷制得羥丙基豌豆淀粉，屬于醚化淀粉，后又進行二次改性，選擇交聯(lián)劑三偏磷酸鈉，制得羥丙基交聯(lián)豌豆淀粉。與未改性的豌豆淀粉比，羥丙基淀粉中的抗性淀粉含量增加了14.9%，經(jīng)羥丙基交聯(lián)化抗性淀粉含量增加更為明顯，達44.47%。醚化和交聯(lián)化處理引入羥丙基基團，增大了空間位阻，不利于淀粉酶和淀粉分子的結(jié)合，從而能能有效避免淀粉被酶解。

牛博文等[36]用酯化、醚化、交聯(lián)化3 種化學(xué)方法制備抗性淀粉，研究其性質(zhì)及表征特征，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過3種化學(xué)方法的改性，抗性淀粉的抗酶解性能都得到增強，持水性醚化淀粉最高；酯化淀粉和醚化淀粉透光率增加，交聯(lián)淀粉卻降低；醚化淀粉凍融性最佳；表征特征中，酯化和交聯(lián)化處理后淀粉外結(jié)構(gòu)被破壞，醚化淀粉能保持原結(jié)構(gòu)。

2.3 聯(lián)合處理

單一手段處理得到的抗性淀粉的結(jié)構(gòu)可能會比較分散，或者得率比較低，通過多種手段聯(lián)合處理可以有效提高抗性淀粉的品質(zhì)和得率，常見的手段有壓熱－酶法、微波—酶法、超聲波—濕法加酸水解、超聲波—微波輔助酶解等。

池明亮等[37]采用壓熱酶法制備青芒果抗性淀粉，在壓熱條件和α- 淀粉酶、普魯蘭酶的作用下，青芒果抗性淀粉得率為7.68%。楊玥熹等[38]研究芡實中的抗性淀粉發(fā)現(xiàn)，純化后的芡實抗性淀粉純度＞80%，顆粒呈多孔狀。相比于壓熱法和雙酶法，用酶－壓熱法得到的芡實抗性淀粉糊化溫度范圍最窄，純度居中。

謝三都等[13]利用酶—壓熱法優(yōu)化工藝制得的淮山藥RS3 抗性淀粉得率（20.7±0.26）%，但存在口感差、質(zhì)地硬、風(fēng)味干澀等問題，因此在后期生產(chǎn)中，不僅要考慮抗性淀粉含量，更要兼顧產(chǎn)品品質(zhì)。張翔等[39]發(fā)現(xiàn)經(jīng)過壓熱—酶處理的混合抗性淀粉比單一品種的抗性淀粉凍融穩(wěn)定性更強。

張守花等[40]采用響應(yīng)面優(yōu)化試驗，確定在超聲波—微波輔助酶解條件下，制備小麥抗性淀粉的最優(yōu)工藝參數(shù)是：超聲時間 41 min、微波時間140 s，普魯蘭酶添加量 10.2 U/g、酶解時間 7.2 h。楊帆等[41]采用100 W 的超聲波處理淀粉水溶液，放入濕熱反應(yīng)罐中密閉平衡24 h，結(jié)合0.15 mol/L 的檸檬酸水解法制備抗性淀粉，發(fā)現(xiàn)超聲波—濕熱法結(jié)合水酸解法制得的抗性淀粉結(jié)構(gòu)內(nèi)部緊密、水分子不易進入，且具有良好的理化性質(zhì)（含水量低、溶解性小，熱穩(wěn)定性好）。周定婷等通過X 射線衍射圖發(fā)現(xiàn)，典型C 型結(jié)構(gòu)的豌豆淀粉在經(jīng)過超聲—高壓聯(lián)合處理后，豌豆淀粉中的A 型結(jié)構(gòu)會被破壞，B 型結(jié)構(gòu)則有所保留且更為緊密、不易被酶水解；經(jīng)超聲—高壓處理的抗性淀粉在體外消化過程中，觀察到抗性淀粉的無定形區(qū)被破壞，相對結(jié)晶度隨著消化時間的增加而變大，不易被酶解作用。

胡方洋等[42]分別用濕熱—超聲法、濕熱——酶解法、濕熱—微波法、二次循環(huán)濕熱法 4 種工藝制備了玉米抗性淀粉，其中用濕熱酶法和濕熱超聲法得到的抗性淀粉的得率要比其他兩種工藝高，主要是因為酶通過酶解作用促使淀粉破裂，超聲波產(chǎn)生的作用力促使淀粉分子發(fā)生斷鏈，利于氫鍵形成，后期的老化過程更利于生產(chǎn)抗性淀粉；另外兩種方法先經(jīng)過糊化過程，氫鍵斷裂與締合程度不如酶、超聲波處理得率高。

2.4 生物改進法

除了通過物理手段、化學(xué)改性手段增加抗性淀粉含量外，還可通過基因改良方式，培育高抗性淀粉植株來獲得遺傳優(yōu)良的產(chǎn)品。

我國首個高抗性淀粉功能性粳稻籽粒降糖稻1號，前期通過化學(xué)誘變劑處理籽粒，后期利用傳統(tǒng)育種技術(shù)培育，獲得多種植株，經(jīng)過田間多代培養(yǎng)和室內(nèi)鑒定培育后，獲得能夠穩(wěn)定遺傳高抗性淀粉的植株，其抗性淀粉含量高于普通大米20 倍以上，并且成功定位控制抗性淀粉的基因sbe3-rs[43-44]，但其口感較差，制得的米飯較硬。后又以降糖稻1 號為母本，和秀水123 雜交，通過系譜法選育高富含抗性淀粉水稻品種優(yōu)糖稻2 號，并且成功定位抗性淀粉主效基因。粳稻降糖稻1 號和優(yōu)糖稻2 號都屬于低血糖食物，但優(yōu)糖稻2 號更為高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)。

秦海霞等[45]研究遺傳背景相同的7 種小麥籽粒，發(fā)現(xiàn)基因型硬度為 Pina-D1a /Pinb-D1b 的抗性淀粉含量最高，是其他基因型的2.43 倍，這為后期開發(fā)高抗性淀粉提供了理論依據(jù)。高抗性淀粉含量的突變體RSlll[46]是以雜交水稻恢復(fù)系R7954 為原始材料，經(jīng)過航天誘變處理后，從M2 群體15 000多柱（株）體篩選出來的。VIDA 等[47]發(fā)現(xiàn)基因的類型會影響抗性淀粉的含量，EERLINGEN 等[48]發(fā)現(xiàn)分子平均聚合度越小，抗性淀粉含量越低。

3 抗性淀粉的功效及應(yīng)用

隨著人們生活水平的日益提升，主食越來精細，多油、多鹽、多糖等不良飲食習(xí)慣逐步凸顯，“三高”等慢性疾病越來越年輕化，飲食導(dǎo)致的身體代謝疾病正逐年提高，已成為影響人體健康的主要因素?？剐缘矸垡虿粫蝗梭w胃和小腸消化吸收，增加了飽腹感，減少了能量提供，對控制體重具有作用。抗性淀粉能夠提高機體對胰島素的敏感性，有效維持用餐后血糖的濃度，促進高血糖脂的代謝。糖尿病患者食用抗性淀粉大米后體內(nèi)血糖水平較低，大米消化吸收較慢，可以有效控制患者的血糖濃度[49]。陳彥君等[50]建立高糖高脂小鼠模型，探討多元復(fù)合淀粉對糖脂代謝的作用機制，測得經(jīng)過復(fù)合抗性淀粉喂養(yǎng)的小鼠的體質(zhì)量、血清中的總膽固醇（Total cholesterol，TC）、甘油三酯（Triglyceride，TG）等指標顯著下降，小鼠對糖脂代謝的速度得到增加。薏苡仁抗性淀粉對調(diào)節(jié)腸道菌群具有促進作用[51]。此外，抗性淀粉還可促進微量元素的吸收，楊參[52]測得甘薯抗性淀粉可增加大鼠對常見礦物質(zhì)鈣、鎂、鐵、鋅的吸收。抗性淀粉具有調(diào)節(jié)血糖血脂、改善腸道、促進礦物元素吸收等功能，對保障人體健康有積極影響。

抗性淀粉已在食品領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，可應(yīng)用于各種米、面等制品中。面團中添加5%左右的抗性淀粉，可以改善面條的色澤，降低面條的黏彈性[53]；含有25%玉米抗性淀粉的質(zhì)構(gòu)米，感官評價更高[54]；普通面粉中添加4%的板栗RS3，制得低血糖指數(shù)值的面條，感官評價和質(zhì)構(gòu)參數(shù)結(jié)果較好[55]；添加10 %的抗性淀粉和3 %的谷朊粉可以改善面包品質(zhì)[56]。在肉制品以及其他制品中抗性淀粉也有應(yīng)用，在調(diào)理雞排中可用抗性淀粉替代膳食纖維，如添加20%的抗性淀粉能有效改善油炸制品含油量，油炸制品的外殼金黃、面糊密實、脆性增加[57]?？剐缘矸奂尤胴i肉肉糜中可有效增加肉糜的持水性，抗性淀粉添加量為4%時，肉糜保水性最強，利于提高香腸品質(zhì)[58]。制備高抗性淀粉的豌豆粉絲，不僅抗性淀粉含量高，而且性能良好，粉絲水解率低，可作為中等血糖指數(shù)食品開發(fā)利用[59]。

4 結(jié)語

生活水平提高以后，人們越來越注重生命健康，功能性食品一直受到人們關(guān)注?？剐缘矸圩鳛樾滦凸δ芤蜃樱哂蓄愃粕攀忱w維的功能，且在工藝條件和感官品質(zhì)上還具有良好特性，是近幾年食品科技研究的熱點。為有效開發(fā)利用抗性淀粉，可從以下幾個方面做起：

（1）采用多種方式聯(lián)合制備抗性淀粉能解決制備過程中的一些實際問題。物理工藝雖然安全，但是過程繁瑣、耗時長，化學(xué)手段雖操作簡單，利于改變抗性淀粉的性質(zhì)，但會引入其他物質(zhì)，因此通過多種方式的聯(lián)合制備，可簡化工藝流程，獲得目標物質(zhì)。

（2）提高獲取抗性淀粉的原料來源，改善抗性淀粉品質(zhì)，提高其口感，獲取優(yōu)質(zhì)抗性淀粉植物，更好地應(yīng)用于食品領(lǐng)域。

（3）擴大抗性淀粉應(yīng)用范圍，增加其在醫(yī)療、保健甚至工業(yè)方面的應(yīng)用。