酸熱加工對(duì)焦糊精結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)的影響研究進(jìn)展

李洪巖，毛慧佳，周夢(mèng)莎，翟雪揚(yáng)，范浩然，王 靜

（北京工商大學(xué)食品與健康學(xué)院，北京 100048）

膳食纖維是除碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)、水之外的“第七類(lèi)營(yíng)養(yǎng)成分”，具有改善人體腸胃功能、調(diào)節(jié)血糖和脂肪代謝等生理功能。為了滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)健康加工食品的需求，食品工業(yè)需要在產(chǎn)品中添加膳食纖維。

低分子水溶性膳食纖維具有溶解性良好、黏度低等特點(diǎn)，添加到食品中可以加快人體對(duì)食品中營(yíng)養(yǎng)素的吸收和利用[1]?？剐院置y消化糊精，是天然淀粉經(jīng)熱處理或酸熱處理制得焦糊精，焦糊精經(jīng)過(guò)調(diào)乳、加淀粉酶、糖化酶進(jìn)行酶解后，再經(jīng)滅酶、活性炭吸附脫色、噴霧干燥等步驟去除可消化降解的部分，得到抗性成分含量較高的降解產(chǎn)物。作為一種淀粉衍生產(chǎn)品，它具有黏度低、不易被吸收的特點(diǎn)，屬于一種低分子水溶性膳食纖維。與天然淀粉相比，抗性糊精分支結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，不易老化，穩(wěn)定性強(qiáng)，長(zhǎng)時(shí)間在水溶液中也不產(chǎn)生沉淀[2-3]?？剐院蛐碌牟灰妆幌杆獾奶擒真I的生成而具有降低血糖血脂、改善腸胃功能、促進(jìn)體內(nèi)益生菌增殖、預(yù)防疾病等生理功能，2012年被中國(guó)衛(wèi)計(jì)委批準(zhǔn)為普通食品，可以添加于各種食品中并且沒(méi)有使用量的限制[4]。因此，抗性糊精作為一種膳食纖維發(fā)揮各種生理作用，在食品工業(yè)中具有良好的應(yīng)用前景。

焦糊精是抗性糊精制備過(guò)程中的一種中間產(chǎn)物，通常是用含酸或不含酸的淀粉加熱制成。研究表明，抗性糊精中“抗性”成分的產(chǎn)生主要發(fā)生在焦糊精的制備階段，即抗性糊精“抗性”成分的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是在焦糊精的制備過(guò)程中產(chǎn)生的，抗性糊精的抗性成分完全來(lái)源于焦糊精。焦糊精是由天然淀粉經(jīng)過(guò)熱轉(zhuǎn)化或酸熱轉(zhuǎn)化制備得到的呈高度支鏈結(jié)構(gòu)的初級(jí)降解產(chǎn)物，具有溶解性高、黏度低、無(wú)異味及良好酸熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)，其中含有多種不被人體α-淀粉酶和糖化酶降解的糖苷鍵，是一種對(duì)人體有益的水溶性膳食纖維[5]。焦糊精并不是一個(gè)特定的物質(zhì)，而是一類(lèi)含義廣泛且不包括單糖、低聚糖的物質(zhì)[6]。

利用干熱法使淀粉降解所得的產(chǎn)物稱(chēng)為熱解糊精，分為白糊精、黃糊精和英國(guó)膠，主要用于膠黏劑、表層涂料、包埋劑等方面，它們的區(qū)別主要在于前處理方式不同。目前關(guān)于焦糊精種類(lèi)的區(qū)分并不精確，并且焦糊精的特性主要取決于其前處理工作，如焙烤溫度、焙烤時(shí)間、酸的種類(lèi)等條件。

焦糊精制備過(guò)程中主要發(fā)生3 種化學(xué)反應(yīng)：水解、轉(zhuǎn)糖苷化和再聚合。在焦糊精的水解轉(zhuǎn)化過(guò)程中，天然淀粉在酸的催化下被水解成單糖、雙糖、低聚糖以及小分子糊精，導(dǎo)致溶解度增加，黏度和相對(duì)分子質(zhì)量降低。轉(zhuǎn)糖苷作用發(fā)生在高溫焙烤后，水解的片段與附近的游離羥基重新結(jié)合，形成分支結(jié)構(gòu)，主要表現(xiàn)為β-淀粉酶水解率的下降。黏度的增加和還原糖含量的降低證明了再聚合反應(yīng)的發(fā)生。在此過(guò)程中，之前降解生成的小分子重新聚合，有可能生成新的糖苷鍵，正是這些新糖苷鍵構(gòu)成了焦糊精復(fù)雜的分支結(jié)構(gòu)[7-9]。焦糊精的分支結(jié)構(gòu)是抵抗消化酶和作為膳食纖維對(duì)人類(lèi)健康有潛在益處的原因。

有關(guān)焦糊精的研究最早在1804年，是作為阿拉伯膠的替代品用于食品中。20世紀(jì)80年代，日本松谷化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社的Ohkurna 等人用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%的鹽酸溶液在120～200 ℃時(shí)處理淀粉，采用酸熱法制取焦糊精，純化分離得到抗性糊精，并申請(qǐng)了專(zhuān)利，所得產(chǎn)品被日本政府認(rèn)定為特定保健用食品原料[8]。1996年顧正彪等人研究了在鹽酸催化下，不同酸熱條件對(duì)焙烤過(guò)程中淀粉分子降解和糖基轉(zhuǎn)移的影響[9]。2003年，研究者發(fā)現(xiàn)制備焦糊精產(chǎn)物的原料不同，焦糊精的相對(duì)分子質(zhì)量及其抗性成分含量也隨之變化[10]。2005年，El-Sayed ESA 等人將焦糊精加入紙漿中，研究表明焦糊精作為濕部添加劑和填料助流劑可以改善紙張的機(jī)械性能[11]。2016年，利用核磁共振技術(shù)研究了焦糊精在170 ℃下糖苷鍵的形成及變化規(guī)律[12]。2017年，以木薯淀粉為原料制備了焦糊精和抗性糊精，研究了顏色、溶解度、抗消化淀粉含量、DE 值（Dextrose Equivalents）等特性[13]。2018年，研究了不同焙烤時(shí)間下制備焦糊精的溶解度、相對(duì)分子質(zhì)量及回生特性的差異等[14]；Lin 等人利用醋酸作為玉米淀粉水解的催化劑，研究了不同酸濃度對(duì)焦糊精的顏色、形態(tài)、溶解性、相對(duì)分子質(zhì)量及還原糖含量等的影響[15]。作者就焦糊精的制備方法、分子結(jié)構(gòu)、理化特性、生理功效及功能應(yīng)用等方面進(jìn)行了歸納和介紹。

1 焦糊精的制備

目前制備焦糊精的方法主要有兩種：干熱法和酸熱法。干熱法是制備焦糊精的常用方法，具有簡(jiǎn)便、節(jié)能、安全，具有無(wú)毒、無(wú)有害副產(chǎn)物的特點(diǎn)，同時(shí)成本較低，綠色無(wú)污染[16]。干熱法制備的焦糊精被廣泛應(yīng)用于糖果、糕點(diǎn)等食品的可食用薄膜等方面。酸熱法主要是應(yīng)用有機(jī)酸如乙酸和無(wú)機(jī)酸如鹽酸作為催化劑，提高反應(yīng)效率，增加抗性成分含量，提升產(chǎn)品純度[17]。

1.1 干熱法制備焦糊精

到目前為止，許多文獻(xiàn)報(bào)道了不同工藝制備的焦糊精的理化特性和分子結(jié)構(gòu)。干熱制備焦糊精的主要生產(chǎn)流程見(jiàn)圖1。

圖1 干熱法制備焦糊精及抗性糊精流程圖Fig.1 Flow chart of pyrodextrin and resistant dextrin prepared by dry heat method

干熱處理是指在水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10%、溫度大于100 ℃的情況下加熱數(shù)小時(shí)，從而獲得焦糊精的一種方法。以玉米淀粉為例，稱(chēng)取適量玉米淀粉，在適宜焙烤溫度下于馬弗爐中焙烤，然后裝入密封袋中，靜置12 h 后放入干燥器中保存?zhèn)溆?，即可得到干熱法制備的焦糊精?/p>

焦糊精在熱處理作用下，天然淀粉分子首先降解產(chǎn)生一些單糖、雙糖、低聚糖及小分子糊精，然后經(jīng)高溫焙烤過(guò)程，淀粉分子內(nèi)的還原性葡萄糖端基發(fā)生分子內(nèi)脫水或是葡萄糖殘基解離并轉(zhuǎn)移到任意羥基上，在高溫作用下，降解的小分子發(fā)生重聚反應(yīng)，使得淀粉結(jié)構(gòu)中含有除了糊精化過(guò)程中沒(méi)有參與反應(yīng)而被保留的α-1，4 和α-l，6 糖苷鍵外，還可能生成α-1，2、β-1，2 和α-1，3、β-1，3 糖苷鍵等不能或很難被α-淀粉酶和糖化酶降解的分支結(jié)構(gòu)。這些難以被酶降解的分支結(jié)構(gòu)是焦糊精抗消化性能的原因，焦糊精的多種生理功能來(lái)源于此。

1.2 酸加熱處理制備焦糊精

酸加熱法制備焦糊精是目前最常見(jiàn)的方法，可以提高反應(yīng)效率和產(chǎn)物純度。主要是以有機(jī)酸或者無(wú)機(jī)酸作為催化劑，使淀粉大分子發(fā)生降解生成更多的小分子，再經(jīng)過(guò)高溫焙烤，這些小分子在高溫的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)糖苷和再聚合反應(yīng)，在該過(guò)程中可能會(huì)有新的糖苷鍵生成[17]，這些新糖苷鍵是抗性糊精和焦糊精產(chǎn)生“抗性”的來(lái)源。

利用乙酸或鹽酸作為催化劑進(jìn)行酸加熱處理制備焦糊精，主要生產(chǎn)流程見(jiàn)圖2。

圖2 酸加熱法制備焦糊精流程圖Fig.2 Flow chart of pyrodextrin prepared by acid heating method

酸加熱法制備焦糊精的一般生產(chǎn)工藝過(guò)程為：將淀粉加入一定濃度的酸溶液中，進(jìn)行浸泡攪拌。將溶液過(guò)濾后進(jìn)行預(yù)干燥、粉碎，之后在高溫下進(jìn)行焙烤，使淀粉在酸熱條件下分解，即可得到焦糊精。

2 焦糊精的分子結(jié)構(gòu)

通過(guò)對(duì)焦糊精的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和加工條件的研究，發(fā)現(xiàn)焦糊精的分子尺寸和鏈長(zhǎng)分布保持高度支化和復(fù)雜化，而更精細(xì)的結(jié)構(gòu)，如結(jié)晶和顆粒結(jié)構(gòu)，在熱解轉(zhuǎn)化期間被保留，但結(jié)構(gòu)變化的機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究，見(jiàn)圖3。

圖3 高溫焙烤對(duì)淀粉結(jié)構(gòu)的影響Fig.3 Effects of high temperature baking on starch structure

2.1 相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定

早在2003年Laurentin 等就將廣泛使用的玉米淀粉焦糊精化方法應(yīng)用于扁豆、高粱、椰子和木薯淀粉，發(fā)現(xiàn)相對(duì)分子質(zhì)量分布和難消化部分的含量因淀粉來(lái)源而異[10]。隨后在2014年有研究指出，隨著加熱時(shí)間的增加，焦糊精的分子尺寸以及淀粉的晶體尺寸降低[7]。在相同條件下，Han 等人發(fā)現(xiàn)淀粉分子在糊精化過(guò)程中被酸和熱水解[14]，糯玉米淀粉的相對(duì)分子質(zhì)量在轉(zhuǎn)化開(kāi)始0.5～1 h 時(shí)迅速下降，1 h 后變化減緩，平均相對(duì)分子質(zhì)量約在4.9×104～2.0×105。

目前，體積排阻色譜法（SEC）是測(cè)定淀粉分子尺寸的最優(yōu)辦法，根據(jù)分子半徑的大小將淀粉分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。2021年Mao 等人指出，隨著焙烤溫度的升高或是熱解時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品分布曲線的最高峰逐漸向小分子區(qū)域偏移，大分子區(qū)域減少，焦糊精的尺寸分布明顯減小[18]。即熱解溫度、加熱時(shí)間以及是否加酸都會(huì)對(duì)焦糊精的相對(duì)分子質(zhì)量分布產(chǎn)生重要影響。隨著熱解溫度的提高、加熱時(shí)間的延長(zhǎng)或是酸的加入，焦糊精的相對(duì)分子質(zhì)量下降，分子半徑以及尺寸分布減小。

此外，焦糊精的相對(duì)分子質(zhì)量低于天然淀粉。與原淀粉相比，干熱法焦糊精的分子平均半徑顯著降低，尤其是焙烤溫度達(dá)到180 ℃時(shí)，分子半徑會(huì)顯著下降。在超高溫條件下長(zhǎng)淀粉鏈可能會(huì)發(fā)生降解，導(dǎo)致整體分子尺寸分布變得更寬，生成更多的小分子[18]。經(jīng)過(guò)酸加熱獲得的焦糊精的平均分子半徑和尺寸分布小于通過(guò)干加熱獲得的焦糊精的平均分子半徑和尺寸分布。

2.2 鏈長(zhǎng)分布

天然淀粉主要包含2 種典型的生物大分子：支鏈淀粉和直鏈淀粉，通常認(rèn)為支鏈淀粉是淀粉的主要成分。淀粉鏈長(zhǎng)以聚合度X表示，將X≤100 的部分定義為支鏈淀粉，將100

2017年Yang 等人研究了糯玉米淀粉的鏈長(zhǎng)分布在微波輻射下的變化。結(jié)果表明，微波輻照后，淀粉外鏈含量隨微波輻照時(shí)間的延長(zhǎng)顯著降低，且由于長(zhǎng)的微波輻照時(shí)間產(chǎn)生的高微波輻照能量更易破壞糯玉米淀粉緊密結(jié)晶區(qū)，輻照時(shí)間越長(zhǎng)外鏈含量降低越明顯[20]。2019年有研究指出，焦糊精水解產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量更低、鏈長(zhǎng)更短，經(jīng)過(guò)高溫?zé)崽幚砗筝^短的支鏈發(fā)生締合作用，生成抗性成分[21]。

根據(jù)前期研究可知，焙烤溫度以及熱解時(shí)間對(duì)淀粉的鏈長(zhǎng)分布有較大影響，而酸作為催化劑對(duì)鏈長(zhǎng)分布影響較小。無(wú)論加酸與否，與支鏈淀粉鏈長(zhǎng)分布相比，短、中、長(zhǎng)直鏈淀粉部分差異更顯著[23]。在熱解條件下，支鏈淀粉分布區(qū)域與淀粉鏈長(zhǎng)分布的特征峰相似，即為典型的雙峰，但峰面積有差異。隨著焙烤溫度的升高，在淀粉分子的熱解過(guò)程中，焦糊精的長(zhǎng)直鏈部分?jǐn)?shù)量降低至0，中直鏈淀粉數(shù)量減少，短直鏈淀粉數(shù)量增多。即淀粉經(jīng)過(guò)熱處理后長(zhǎng)鏈分子發(fā)生斷裂，數(shù)量降低，此時(shí)短鏈間發(fā)生重聚合反應(yīng)，長(zhǎng)支鏈分子數(shù)量增加。

3 焦糊精的理化特性

研究表明，焦糊精的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)受原料特性、熱解溫度、熱解時(shí)間、酸性催化劑種類(lèi)和濃度等因素的影響。

3.1 顏色和表面形貌

與天然蠟質(zhì)玉米淀粉相比，焦糊精呈乳脂狀和淡黃色。鹽酸濃度、加熱溫度和時(shí)間的增加會(huì)導(dǎo)致焦糊精顏色變深。顏色變深可能是由于形成了焦炭或含羰基的低相對(duì)分子質(zhì)量化合物。焦糊精作為一種食品配料，預(yù)期顏色較淺。然而，生產(chǎn)所需顏色和黏度的可溶性焦糊精相當(dāng)有挑戰(zhàn)性。酸催化劑的類(lèi)型、酸的均勻性等也會(huì)影響焦糊精的顏色[22-24]。局部酸解可能導(dǎo)致焦炭的形成，從而導(dǎo)致較深顏色的焦糊精。因此，在焦糊精生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)考慮反應(yīng)時(shí)間、溫度、酸濃度、酸類(lèi)型以及酸的混合，以盡量減少有色物質(zhì)的形成。

熱解轉(zhuǎn)化并未改變淀粉顆粒的表面形態(tài)。天然淀粉顆粒完整，表面光滑，無(wú)明顯孔洞或裂隙，且淀粉顆粒間分布較為松散。淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)在熱加工過(guò)程中沒(méi)有被破壞，仍然保持完整的淀粉形狀和外觀[18]。但是隨著焙烤溫度的升高，這些淀粉顆粒進(jìn)一步聚集形成大團(tuán)塊，發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象。這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可能是因?yàn)楦邷丶訜嵯滤譁p少，顆粒間發(fā)生連接。由于掃描電子顯微鏡只能粗略地觀察淀粉顆粒的表面形貌，因而推測(cè)熱處理對(duì)淀粉顆粒的表面形貌影響較小，對(duì)淀粉顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響較大，還需要進(jìn)一步的探索和分析玉米淀粉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化。

3.2 結(jié)晶度

Zhou 等研究發(fā)現(xiàn)，大米淀粉樣品顯示出典型的A 型衍射圖，干熱處理后淀粉樣品仍然保留A 型結(jié)晶結(jié)構(gòu)。但由于干熱處理期間淀粉微晶被破壞或微晶取向發(fā)生變化，相對(duì)結(jié)晶度降低[25]。這與Li 等人的研究結(jié)果相似[26]，即天然淀粉經(jīng)過(guò)干熱處理后晶型沒(méi)有發(fā)生變化，但與原淀粉相比，結(jié)晶度卻顯著下降。

在酸熱條件下，淀粉經(jīng)過(guò)酸熱處理后結(jié)晶區(qū)遭到破壞，隨著焙烤溫度的升高焦糊精的結(jié)晶度逐漸減小，且溫度越高，破壞程度越嚴(yán)重[7]。但焙烤溫度即使達(dá)到200 ℃也不能完全破壞焦糊精的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。同時(shí)干熱法焦糊精的結(jié)晶度大于與之對(duì)應(yīng)的酸熱法焦糊精，猜測(cè)可能是由于在熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中H+能夠滲入結(jié)晶層，從而對(duì)淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了更大的破壞作用[26]。

3.3 溶解度

焦糊精的溶解度受酸濃度、焙烤溫度和焙烤時(shí)間等反應(yīng)條件的影響。Lin 等人認(rèn)為，在糊精化過(guò)程中酸是促進(jìn)淀粉水解的重要催化劑，更高的酸度有利于淀粉水解。并且在較高轉(zhuǎn)化溫度的情況下，乙酸可以代替鹽酸作為焦糊精的催化劑[15]。此外，較高的加熱溫度或較長(zhǎng)的加熱時(shí)間也可以增加焦糊精的溶解度[15]。天然淀粉很難溶解，而焦糊精的溶解度隨著加熱溫度的升高而增加，尤其是當(dāng)溫度達(dá)到180 ℃時(shí)，溶解度值大于90%。研究發(fā)現(xiàn)，增加鹽酸濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間可以顯著促進(jìn)淀粉水解，直到焦糊精的溶解度達(dá)到100%[27]。與此同時(shí)，焦糊精的分子尺寸越小，溶解度越高。

3.4 黏度特性

研究表明，干熱法焦糊精的峰值黏度、低谷黏度、終值黏度等都隨著焙烤溫度的升高而降低。峰值黏度代表著淀粉顆粒膨脹的極限值，它反映了淀粉顆粒的吸水能力，其降低的原因可能是因?yàn)榈矸鄯肿映叽绲臏p小；終值黏度的降低則表明形成凝膠的能力下降。隨著焙烤溫度的升高，干熱法焦糊精抗剪切性能力增大，老化能力降低，凝膠穩(wěn)定性增強(qiáng)[28]。

與原淀粉相比，酸熱條件下制備的焦糊精在相同的濃度下黏度很低。可能是由于相對(duì)分子質(zhì)量的降解及結(jié)晶區(qū)的破壞，使得淀粉在熱轉(zhuǎn)化過(guò)程中膨脹能力遭到破壞，導(dǎo)致黏度極低。同時(shí)樣品的糊化曲線較為平緩，不具有淀粉糊化特性曲線的典型特征，表明其不易老化的特性。此外，與天然淀粉凝膠相比，焦糊精的黏度幾乎可以忽略不計(jì)，這表明焦糊精溶液幾乎是牛頓流體，此時(shí)焦糊精的相對(duì)分子質(zhì)量非常低[29]。

4 焦糊精的功效

近年來(lái)，研究者通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、臨床試驗(yàn)等證明了焦糊精具有降血糖、調(diào)節(jié)腸道菌群、抗消化性等功能，見(jiàn)圖4。

圖4 焦糊精的健康功效Fig.4 Health benefits of pyrodextrin

4.1 調(diào)節(jié)腸道菌群

焦糊精由淀粉經(jīng)熱處理制備而成，具有抗淀粉酶的特性。Zhu 等[30]人用斷奶仔豬作為研究對(duì)象，用添加焦糊精的飼料喂養(yǎng)，經(jīng)焦糊精處理后仔豬糞便中擬桿菌門(mén)和厚壁菌門(mén)均增加，相較于對(duì)照組而言豬糞便中微生物區(qū)系的多樣性和均勻性都有所提高。此外，焦糊精還可以增加腸道中的短鏈脂肪酸（SCFA）濃度。飼糧中添加焦糊精可有效緩解仔豬斷奶應(yīng)激，提高血清抗氧化能力和腸道內(nèi)容物中有機(jī)酸的濃度。

此外有研究者做了人體實(shí)驗(yàn)研究，研究焦糊精在體外發(fā)酵人體腸道細(xì)菌的影響，通過(guò)測(cè)定焦糊精不可消化部分的發(fā)酵能力發(fā)現(xiàn)，其有助于增加人體腸道菌群中雙歧桿菌的數(shù)量[31]。雙歧桿菌通過(guò)抑制腐敗細(xì)菌的生長(zhǎng)來(lái)抑制腸道腐敗產(chǎn)物的產(chǎn)生，因此焦糊精的應(yīng)用可以在一定程度上改善人類(lèi)腸道健康。

4.2 抗消化性能

Chen 等人研究表明，天然玉米淀粉糊化后，抗性成分含量逐漸增加，緩慢可消化成分和快速可消化成分含量下降[32]。隨著制備條件的提高，焦糊精的抗性成分含量顯著提高。焦糊精的抗性成分含量與糊精化過(guò)程中新糖苷鍵的形成高度相關(guān)。這些新形成的糖苷鍵對(duì)消化酶具有抗性，并且由于空間位阻阻斷了酶的作用，使得焦糊精的體外消化率極低。

4.3 降低血糖

高血糖是目前廣泛存在的健康問(wèn)題，血糖過(guò)高會(huì)誘發(fā)各類(lèi)疾病。Cao 等人做了焦糖糊精對(duì)肥胖小鼠的降糖作用實(shí)驗(yàn)。通過(guò)測(cè)定血清糖化血紅蛋白、甘油三酯、脂肪細(xì)胞大小和體重發(fā)現(xiàn)，焦糊精的服用減慢了葡萄糖從腸道進(jìn)入血液的運(yùn)輸，并暫時(shí)改善了肝臟代謝。對(duì)其機(jī)理研究表明，口服焦糊精可降低腸道中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)從而減緩葡萄糖從腸道進(jìn)入血液的運(yùn)輸，為開(kāi)發(fā)焦糖糊精作為治療肥胖和糖尿病的功能性食品和膳食補(bǔ)充劑提供了重要信息[33]。

5 焦糊精的應(yīng)用

5.1 在抗性糊精中的應(yīng)用

抗性糊精是一種低分子水溶性膳食纖維，具有降低血糖、血脂、增強(qiáng)腸胃蠕動(dòng)、減肥瘦身等功效，通過(guò)對(duì)淀粉進(jìn)行酸熱、酶解等方法進(jìn)行制備?？剐院缒晔怯扇毡舅晒然瘜W(xué)工業(yè)株式會(huì)社通過(guò)酸熱法將淀粉分解成焦糊精，再用α-淀粉酶和糖化酶將焦糊精水解，通過(guò)脫色、脫鹽、濃縮等精制而成的一類(lèi)可溶性膳食纖維。作為制備抗性糊精的中間產(chǎn)物，焦糊精的最主要應(yīng)用為生產(chǎn)抗性糊精。研究表明，抗性糊精的含量與原淀粉的來(lái)源以及反應(yīng)條件密切相關(guān)，同還受到催化劑種類(lèi)、濃度的影響[34]。

5.2 在乳制品中的應(yīng)用

奶酪是一種應(yīng)用廣泛的風(fēng)味乳制品，可單獨(dú)食用或作為菜品輔料。J·?；沟妊芯苛死媒购鼓汤腋男?，與未添加改性焦糊精的奶酪產(chǎn)品相比，當(dāng)添加量小于10%時(shí)，奶酪產(chǎn)品具有類(lèi)似的熔融、硬度和拉伸特征。此項(xiàng)研究為開(kāi)拓奶酪市場(chǎng)，發(fā)展奶酪經(jīng)濟(jì)提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[35]。

5.3 在米面制品中的應(yīng)用

淀粉類(lèi)食品加工后在降溫和儲(chǔ)存過(guò)程中，淀粉分子在空間構(gòu)象上重排，形成有序、穩(wěn)定的凝膠結(jié)構(gòu)，即淀粉老化或回生。這些會(huì)導(dǎo)致淀粉類(lèi)食品品質(zhì)的劣變，從而縮短淀粉類(lèi)食品的貨架期，降低消費(fèi)者的可接受程度。Mao 等人研究發(fā)現(xiàn)分子尺寸較小、分布較窄的焦糊精可顯著抑制淀粉老化，尤其是聚合度在24～400 的焦糊精，可以顯著降低玉米淀粉在貯藏過(guò)程中的崩解值、回復(fù)值、回生焓值和相對(duì)結(jié)晶度[18]。Xu 等人的研究表明，相對(duì)分子質(zhì)量小的彈簧糊精可以通過(guò)抑制或改變直鏈淀粉之間的相互作用來(lái)干擾直鏈淀粉的回生[36]。

米面制品中含有較多的碳水化合物，但其膳食纖維的含量并不高，在各種米面制品中加入焦糊精可提高日常飲食中膳食纖維的攝入量。同時(shí)，常見(jiàn)的米面制品多為高升糖指數(shù)食品，作為一種水溶性的膳食纖維，與抗性糊精一樣[37]，將焦糊精加入米面制作中，在提高米面制品的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的同時(shí)可以輔助降低米面制品的升糖指數(shù)。利用抗性糊精的保濕性，李方華等開(kāi)發(fā)了低熱量保健功能蛋糕，抗性糊精水分活度較低，可以降低蛋糕整體的水分活度，從而使微生物活動(dòng)減少，延長(zhǎng)蛋糕保質(zhì)期[38]。

5.4 在飲料中的應(yīng)用

將水溶性膳食纖維應(yīng)用在飲料中是很有創(chuàng)意的想法，飲用時(shí)既可以吸收各營(yíng)養(yǎng)成分，又增強(qiáng)了飽腹感。焦糊精能夠在冷水中溶解，在熱和酸性環(huán)境下穩(wěn)定，無(wú)特殊氣味并具有較低的黏度，在飲料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，百事可樂(lè)、雀巢、農(nóng)夫山泉等公司已推出了以添加抗性糊精來(lái)降低熱量及增強(qiáng)膳食纖維的功能飲料或礦泉水，為焦糊精應(yīng)用于功能飲料生產(chǎn)提供了參考[39]。

5.5 在酒類(lèi)制品中的應(yīng)用

抗性糊精溶解后可以顯著降低其表面張力，可以改變米酒、紅酒的感官性能，提升酒類(lèi)口感和酒溶液穩(wěn)定性。高粱酒作為一種無(wú)谷蛋白酒精飲品在一些地區(qū)很受歡迎，但高粱酒中不含有啤酒花，在pH 值接近4 的時(shí)候綜合乳酸菌的影響使得高粱酒與傳統(tǒng)大麥啤酒在口感上有較大差異且產(chǎn)品黏度較低，風(fēng)味保留時(shí)間短。Pamies 等人研究發(fā)現(xiàn)，在高粱酒中添加經(jīng)酸處理的焦糊精可以改善麥汁和啤酒的黏度，從而增加高粱酒的風(fēng)味[40]。

5.6 在紙類(lèi)產(chǎn)品中的應(yīng)用

紙類(lèi)作為社會(huì)發(fā)展的必需品近年來(lái)也在向低消耗原料邁進(jìn)，以甘蔗渣、稻草等非木制品為原料的紙張?jiān)谏a(chǎn)過(guò)程中亮度、平滑度均次于木制原料制成的紙張。現(xiàn)在廣泛添加的黏土、滑石、碳酸鈣等添加物會(huì)阻礙凝絮過(guò)程，這可能造成排水和粒子滯留問(wèn)題。El-SAYED 等人的研究發(fā)現(xiàn)，在紙張生產(chǎn)過(guò)程中添加焦糊精可以提高紙張強(qiáng)度和填料的保留力[11]。

6 展 望

焦糊精是一類(lèi)對(duì)人類(lèi)有益的膳食纖維，其產(chǎn)品具有諸多有益的生理功效，具有相當(dāng)可持續(xù)的商業(yè)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。目前現(xiàn)有的關(guān)于焦糊精的研究主要集中在其生產(chǎn)工藝以及功能應(yīng)用等方面，但對(duì)焦糊精分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的解析以及對(duì)其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間相關(guān)性的研究十分有限，有待我們進(jìn)一步去探索和研究。根據(jù)焦糊精結(jié)構(gòu)形成的分子機(jī)制，需繼續(xù)開(kāi)展焦糊精的應(yīng)用研究，解析焦糊精的分子結(jié)構(gòu)以及研究焦糊精的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的相關(guān)性，進(jìn)一步推廣焦糊精的應(yīng)用領(lǐng)域和提高其潛在市場(chǎng)價(jià)值。