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抗性淀粉
抗性淀粉
一、淀粉的分類：
E第一文庫網(wǎng)nglyst等根據(jù)人體對(duì)淀粉消化釋放葡萄糖時(shí)間的快慢將淀粉分成三種：
（1）快速消化淀粉(RDS,rapiddigestiable starch)是指那些能在人體小腸中被快速消化吸收的淀粉，
20min內(nèi)消化完全；
（2）慢消化淀粉(SRS,slowlydigestiable starch)是指那些能在人體小腸中被完全消化吸收但是速度較慢的淀粉，20～120min時(shí)間段內(nèi)消化；
（3）抗性淀粉(RS,resistant starch)是指在人體小腸內(nèi)無法消化吸收，被排到大腸，類似膳食纖維，能被大腸內(nèi)的微生物發(fā)酵利用。Englyst指出影響淀粉消化性與生理反應(yīng)的主要因素有淀粉來源、顆粒結(jié)構(gòu)、結(jié)晶性質(zhì)、鏈淀粉和支淀粉的比率以及與淀粉結(jié)合的其它成分如蛋白質(zhì)、脂類等。
一般來說，鏈淀粉含量高的淀粉是作為SDS和RS的主要來源。
抗性淀粉：
1 抗性淀粉的分類：根據(jù)RS的存在形式特點(diǎn)把RS分為4類：
（1）RS1物理包埋淀粉：（physically trapped starch）指那些因細(xì)胞壁的屏障作用或蛋白質(zhì)的隔離作用而不能被淀粉酶接近的淀粉。如部分研磨的谷物和豆類中，一些淀粉被包裹在細(xì)胞壁里，在水中不能充分膨脹和分散，不能被淀粉酶接近，因此不能被消化，但是在加工和咀嚼之后，往往變得可以消化。
（2）RS2生淀粉顆粒（resistance starch granules）指那些天然具有抗消化性的淀粉。主要存在于生的馬鈴薯、香蕉和高直連玉米淀粉中。其抗酶解的原因是具有致密的結(jié)構(gòu)和部分結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其抗性隨著糊化完成而消失，根據(jù)X-射線衍射圖像的類型，RS2可以分為三類：A/B/C三類。
A類; 這類淀粉即使未經(jīng)加熱處理也能消化，但在小腸中只能部分消化，主要包括小麥、玉米等禾谷類淀粉。
B類：這類淀粉即使經(jīng)過加熱處理也難以消化，包括未成熟的香蕉、芋類和高直連玉米淀粉
C類：衍射的類型介于A類和B類之間，主要是豆類淀粉。
（3）RS3：回生淀粉（retrograded starch）指糊化后再冷卻儲(chǔ)存過程中結(jié)晶而難以被淀粉酶分解的淀粉，也稱為老化淀粉。它是抗性淀粉的重要組分，通過食品加工引起淀粉化學(xué)結(jié)構(gòu)、聚合度和晶體構(gòu)象方面等的變化程度，因而也是重要的一類抗性淀粉�；厣矸凼巧攀持锌剐缘矸鄣闹饕煞�，這類淀粉即使經(jīng)過加熱處理，也難以被淀粉酶類消化，因此可作為食品添加劑使用。
此類淀粉包括RS3a和RS3b兩種：1、RS3a為凝沉的支鏈淀粉，經(jīng)再加熱后可被淀粉酶水解。2、RS3b 為凝沉的直鏈淀粉，RS3b的抗性更強(qiáng)。
（4）RS4化學(xué)改性淀粉（chemical modified starch）主要指經(jīng)過物理或化學(xué)改性后，由于淀粉分子結(jié)構(gòu)的改變以及一些化學(xué)官能團(tuán)的引入而產(chǎn)生的抗酶解淀粉部分，如羧甲基淀粉、交聯(lián)淀粉等。同時(shí)，如基因改造或化學(xué)方法引起的分子結(jié)構(gòu)變化而產(chǎn)生的抗酶解淀粉部分。
由于RS1和 RS2在加工和加熱過程中會(huì)損失掉大部分，國內(nèi)外研究人員目前最感興趣的是RS3和RS4�？梢詫⑺鼈兲砑拥绞称分校岣呤称返墓δ苄�。RS3和RS4均在加工過程中形成，是目前抗性淀粉主要的研究領(lǐng)域。
RS3的形成于淀粉的糊化、老化有關(guān)，其得率與淀粉中的直鏈淀粉含量，直鏈支鏈比、淀粉分支狀況、淀粉鏈長(zhǎng)度有關(guān)，還與原料中淀粉的共存物的性質(zhì)和含量有關(guān)，其中，直鏈淀粉含量時(shí)決定抗性淀粉得率的主要原因。
問題：從構(gòu)象的角度講，分析為什么直鏈淀粉比支鏈淀粉更容易老化？ RS1 空間上不能接近的淀粉
來源：部分粉碎的谷粒、種子及豆類
在小腸中消化吸收的情況：速度較慢，部分被消化吸收
RS2：淀粉顆粒
來源：香蕉及生馬鈴薯淀粉
在小腸中消化吸收的情況：消化速度很慢，幾乎不消化。
RS3：非顆粒狀老化或結(jié)晶淀粉
來源：作為早餐的快餐豆類食品、糊化-老化的結(jié)晶淀粉。
在小腸中消化吸收的情況：不消化
RS4 ：化學(xué)改性，由于酶抑制劑、淀粉-營養(yǎng)素復(fù)合物等不能消化的淀粉 主要來源：改性淀粉
在小腸中消化吸收情況：不消化
2抗性淀粉的主要性質(zhì)
（1）不溶于水，能溶于2molKOH溶液和二甲基亞砜，溶解后就可以被淀粉酶徹底水解。
（2）X-射線衍射圖顯示為B-型晶體特征。
（3）RS3由兩部分組成，一部分是直鏈淀粉的雙螺旋堆積堆積而成的B型結(jié)晶，另一部分是被胰——淀粉酶接近的無定型部分。
（4）持水能力低，持水力僅為每克淀粉1.4—2.8g水，比所有的膳食纖維都低。
（5）含熱量低，熱值一般不超過2.4—2.8Kcal/g。
（6）耐熱性高，在通常的加熱條件下熱量一般不會(huì)損失。
3 抗性淀粉的植物來源
不同植物中RS含量不同，高直鏈淀粉（如玉米、大麥）是RS的主要來源。薯類（如馬鈴薯）因其較大的顆粒結(jié)構(gòu)而RS含量高達(dá)79.48%（生淀粉），其次是一些豆類等。一般情況下淀粉糊化會(huì)大大降低RS的含量，而且糊化及老化的溫度會(huì)影響RS的產(chǎn)率，如馬鈴薯120℃糊化RS含量為16.73%，100℃糊化RS為17.66%。
4 淀粉內(nèi)在因素的影響
（1）直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例對(duì)RS形成的影響
一般來說，直鏈淀粉與支鏈淀粉比值越大，抗性淀粉含量越高，這是因?yàn)橹辨湹矸郾戎ф湹矸廴菀桌匣?/p>
（2）淀粉顆粒的大小，結(jié)構(gòu)及淀粉分子的聚合度
淀粉顆粒越大，其水解速度越慢，因?qū)ο嗤w積的淀粉來說，直徑小的表面積越大，與酶接觸的機(jī)會(huì)就越大。如馬鈴薯因其較大的淀粉顆粒結(jié)構(gòu)而抗性淀粉含量高達(dá)79.48%（生淀粉），其次是一些豆類。
支鏈淀粉是分枝狀大分子，由于空間位阻作用而難以發(fā)生聚集，而直鏈淀粉近似線性的盤管狀分子的排列聚集比較容易。但要受到分子大小的制約，發(fā)現(xiàn)聚合度DP在100—610之間時(shí)，RS產(chǎn)量隨鏈長(zhǎng)而增加，在DP=260時(shí)，有最大的RS產(chǎn)量，而DP小于100時(shí)，RS產(chǎn)量迅速降低。
（3）蛋白質(zhì)
蛋白質(zhì)也是影響抗性淀粉形成的一個(gè)重要因素，研究發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)對(duì)淀粉顆粒起著包埋作用，只有將這些蛋白質(zhì)除去后，淀粉顆粒才會(huì)發(fā)生回生，外源蛋白質(zhì)也能與直鏈淀粉分子形成氫鍵而致使淀粉分子被束縛，從而抑制直鏈淀粉的回生，降低食物中抗性淀粉的含量。
（4）脂質(zhì)
在食物加熱后的冷卻過程中，脂肪會(huì)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(shí)也降低直鏈淀粉的回生。X-射線衍射分析發(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。
（5）纖維素
研究發(fā)現(xiàn)，非水溶性膳食纖維（如纖維素、木質(zhì)素）對(duì)抗性淀粉形成影響較小。研究也發(fā)現(xiàn)，水溶性膳食纖維和非水溶性膳食纖維都會(huì)降低抗性淀粉的含量，但是降低幅度很小。
5 其他因素對(duì)RS的影響
影響抗性淀粉形成的外因可分為物理因素和化學(xué)因素，主要包括理化修飾、蒸煮方式、加工條件和食物形成等因素。
（1）水分和溫度是影響抗性淀粉形成的重要因素。反復(fù)的水熱處理可降低淀粉的水解性，增加抗性淀粉的含量。研究表明，高溫少水會(huì)促進(jìn)A型晶體的形成，低溫多水可促進(jìn)B型晶體的形成，而B型晶體的淀粉一般抗性淀粉含量較高。
水是一種常用的增塑劑，它的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度（Tg）非常低）（-135℃）水的存在會(huì)大大降低淀粉的玻璃臺(tái)轉(zhuǎn)化溫度（Tg），而淀粉要在溶液中形成結(jié)晶就必需在Tg和Tm（晶體溶解溫度）之間保持一段時(shí)間。
不同濃度的淀粉水溶液有不同的Tg，因而老化時(shí)溫度的選擇也不同，濃度低（5%）則老化溫度越低（-20℃），濃度高（20%-50%），則選擇較高的老化溫度，也就是說淀粉的濃度和老化的溫度之間有著密切的關(guān)系。
例如在160℃，含足量水的條件下，RS3的雙螺旋結(jié)構(gòu)容易被破壞而被水解，而含水量為16%時(shí)RS3的結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。
（2）
（3）粉碎
未被粉碎的谷物，顆粒度越大，細(xì)胞與結(jié)構(gòu)完整，不易被淀粉酶接觸和酶解，抗性淀粉含量較高，主要為RS1。
研究發(fā)現(xiàn)谷物顆粒度越大，其抗性淀粉含量越高。等量物質(zhì)，顆粒度大的表面積小，結(jié)合的a淀粉酶分子少，水解速率慢。于此同時(shí)，一部分顆粒中心的淀粉不能與淀粉酶接觸，可形成RS1;此外，顆粒度大，可能有一部分淀粉未完全糊化，導(dǎo)致酶解不徹底。粉碎可使淀粉酶易于接觸到淀粉顆粒，增加淀粉的可消化性，從而降低抗性淀粉的含量。
（4）貯藏條件
有關(guān)貯藏條件對(duì)抗性淀粉的影響報(bào)道較多，所有的研究均表明低溫長(zhǎng)時(shí)間貯藏可提高抗性淀粉的含量，小麥淀粉在4℃貯藏6d后，抗性淀粉顯著增加。貯藏中抗性淀粉的形成于直鏈淀粉的重結(jié)晶有關(guān)，支鏈淀粉重結(jié)晶較慢，對(duì)抗性淀粉形成影響較小。
（5）化學(xué)改性
化學(xué)改性對(duì)RS的形成有促進(jìn)作用，發(fā)現(xiàn)淀粉化學(xué)改性可大大降低淀粉的消化性，如糊精化，氧化和醚化，可大大降低淀粉的消化程度，并隨取代度的增加而降低，而且化學(xué)改性可促進(jìn)分子間的聚集，而提高RS3的產(chǎn)量。如果將淀粉分
別于三聚磷酸鈉和三多聚磷酸鈉反應(yīng)制得低溶脹性和高溶脹性RS4，研究表明低吸水性的RS4的抗性高達(dá)95%，其熔化溫度比未改性的淀粉高5℃左右。
（6）發(fā)酵過程
發(fā)酵會(huì)抑制抗性淀粉的形成
高粱經(jīng)37℃發(fā)酵36h之后，淀粉的水解率明顯增加，抗性淀粉含量顯著降低。在不同發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間的實(shí)驗(yàn)條件下，黑鷹嘴豆、綠豆中發(fā)酵顯著降低抗性淀粉含量，且發(fā)酵溫度對(duì)抗性淀粉含量的影響大于發(fā)酵時(shí)間，37℃下發(fā)酵抗性淀粉降低最為明顯。
（7）添加劑
可溶性糖的添加，可以降低淀粉的重潔凈度，導(dǎo)致抗性淀粉含量降低。研究表明，添加過量的蔗糖顯著降低小麥淀粉抗性淀粉的含量，但可提高高直鏈淀粉玉米的抗性淀粉含量。
糖對(duì)抗性淀粉形成的影響在很大程度上取決于糖的種類、濃度及回生溫度，糖的存在可加速A型晶體向B型晶體的轉(zhuǎn)化，而且可溶性糖會(huì)和淀粉競(jìng)爭(zhēng)與水結(jié)合，引起淀粉的糊化延遲，糊化淀粉重結(jié)晶度降低。
但是抗性淀粉在降血糖方面畢竟不能等同于藥物，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)它在改善鏈脲酶素誘導(dǎo)的1-型糖尿病大鼠的血糖和胰島素方面不明顯，據(jù)調(diào)查，抗性淀粉每天最少攝入量為5g，若要改善胰島素敏感性可能需要每天攝入7g以上。 6 抗性淀粉對(duì)無機(jī)鹽吸收的影響
研究發(fā)現(xiàn)生土豆和高直鏈淀粉中的抗性淀粉（RS2），能提高大鼠鈣鎂鋅鐵銅的表觀吸收率�？剐缘矸鄞龠M(jìn)無機(jī)鹽吸收的原因可能有兩方面。
一方面是由于SCFA的產(chǎn)生降低腸道的PH值，提高無機(jī)鹽在腸道的溶解度，形成的可溶物容易通過擴(kuò)散與主動(dòng)吸收從上皮細(xì)胞吸收。另一方面SCFA促進(jìn)盲腸壁的增大，使無機(jī)鹽吸收的表面積增大。
7 抗性淀粉的應(yīng)用
（1）提高膨化小食品的膨化系數(shù)
抗性淀粉的添加除了可改善食品的質(zhì)構(gòu)特性外，還可改善擠壓食品的膨化情況，減少其他纖維對(duì)食品膨化的負(fù)面影響。休閑食品中的各類膨化食品中添加一定比例的抗性淀粉，在改善產(chǎn)品風(fēng)味的同時(shí)還增加了保健功能。
（2）作為焙烤食品優(yōu)良的膳食纖維營養(yǎng)強(qiáng)化劑
有了抗性淀粉就能生產(chǎn)高纖維白面包，不僅膳食纖維成分得到了強(qiáng)化，而且在氣孔結(jié)構(gòu)、均勻性、體積和顏色等感官品質(zhì)方面均比添加其他傳統(tǒng)膳食纖維的營養(yǎng)強(qiáng)化面包好。
用抗性淀粉制造的華夫餅干和法國餅脆性得到了改善，減少了因摻用糖漿而烘不透的現(xiàn)象。
糕點(diǎn)在制作過程中含有大量水分，加入抗性淀粉，因其有一定的持水力，可吸附部分水分，利于產(chǎn)品凝固和保鮮，同時(shí)賦予了很好的保健功能。
（3）作為食品的增稠劑
抗性淀粉具有較高的粘度穩(wěn)定性，高流變特性及低持水性，可以作為食品增稠劑使用，可用于湯料、乳制品中。
由于抗性淀粉為水不溶性物質(zhì)，在粘稠不透明的飲料中可用抗性淀粉未增加的飲料不透明度及懸浮度，不會(huì)產(chǎn)生砂礫感，也不會(huì)掩蓋飲料風(fēng)味。
（4）在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用
由于抗性淀粉獨(dú)特的抗酶解特性，還可作為靶向緩釋藥物載體。
抗性淀粉具有生物相容性、無毒、無免疫原性，且儲(chǔ)存穩(wěn)定，在骨架崩解前形態(tài)能保持相當(dāng)大的時(shí)間，有利于其在人體內(nèi)分布運(yùn)轉(zhuǎn)和靶區(qū)濃集，這物流是對(duì)靶向還是控釋性都是有利的。
它作為藥物載體，既可以提高藥物療效，又可以降低毒副作用，在現(xiàn)代藥物制劑中由著重要作用。
淀粉顆粒不是由一種淀粉分子，而是由很多直鏈和支鏈分子構(gòu)成的聚合體，這種聚合體不是無規(guī)律的，它在某些部分形成小結(jié)晶結(jié)構(gòu)，已知天然淀粉主要產(chǎn)生A、B和C三種不同的X射線圖譜這是由支鏈淀粉雙螺旋疊加方式不同引起的，不同植物淀粉分別屬于A型和B型，也有處于從A型到B型連續(xù)變化的中間類型C，針對(duì)A型和B型晶體結(jié)構(gòu)已提出了不同的模型。
抗性淀粉在大腸中變少了？因?yàn)樵诖竽c中被微生物降解成短鏈脂肪酸（C4和C6），同時(shí)產(chǎn)氣。
為什么RS3Bwei凝沉的直鏈淀粉抗性更強(qiáng)？（構(gòu)象、老化、糊化）
為什么發(fā)酵會(huì)降低抗性淀粉含量？
為什么膳食纖維會(huì)降低無機(jī)鹽離子的吸收？但是不會(huì)降低鈉離子的吸收？
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