甜玉米芯多糖對淀粉及消化酶的影響

張凱，王鑫*，馬永強(qiáng)，陳俊杰，肖恩來

哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，省高校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（哈爾濱 150076）

甜玉米芯是甜玉米果穗去籽粒后的穗軸，具有組織均勻、硬度適宜、韌性好、吸水性強(qiáng)、耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)[1]，但很大部分用于飼料等用途，造成了資源浪費(fèi)，其實(shí)其中的多糖類物質(zhì)是一種可回收利用的資源且對健康有一定的益處。多糖是一類由10個以上的單糖通過糖苷鍵聚合而成的生物高分子化合物，通式為[C6(H2O)5]m，通常m遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于20[2]。多糖來源很廣，廣泛存在于植物、動物和微生物中，多糖是生物體的基本組成成分，在能量儲存、結(jié)構(gòu)支持和防御等方面具有重要作用，自然界90%以上的碳水化合物均以多糖形式存在[3]。

隨著生活水平的提高，飲食及生活作息時間的不規(guī)律，“三高”癥狀越來越普遍，尤其是Ⅱ型糖尿病的患者，已慢慢趨于年輕化，是世界范圍內(nèi)發(fā)病率和死亡率的主要原因[4]。糖尿病的主要表現(xiàn)是餐后血糖升高，餐后血糖升高的最主要來源是食物中碳水化合物的消化[5]，食物中的主要碳水化合物是淀粉，淀粉是由90%以上的直鏈淀粉和少量的支鏈淀粉組成[6]。研究表明，一些脂類，如亞油酸、游離脂肪酸等小分子物質(zhì)可與淀粉結(jié)合，尤其是與直鏈淀粉結(jié)合，從而減少淀粉的酶解，是減少餐后高血糖的一條主要來源。因此延緩食物中淀粉的降解，對控制餐后高血糖的升高具有重要意義[7]。所以通過碘顯色來測定反應(yīng)中淀粉含量，間接判斷甜玉米芯多糖對淀粉消化的影響。

1 材料與試劑

1.1 材料與試劑

甜玉米（脆王）；S 9765可溶性淀粉（Sigma公司）、037-22-3支鏈淀粉（上海瑞谷生物科技有限公司）、9005-82-7直鏈淀粉（阿拉丁公司）、A 3403 α-淀粉酶（Sigma公司）、L 0042碘化鉀（上海寶曼生物科技有限公司）、濃鹽酸、氫氧化鈉、單質(zhì)碘、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉，均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

81-2型恒溫磁力攪拌器（上海縣曹行無線電元件廠）；DHG-9203 A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限責(zé)任公司）；MC型精密電子天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）；ALC-1100.2型電子分析天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）；TDL 80-2 B型低速臺式離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）；KQ-500 VDE型雙頻數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限責(zé)任公司）；HH-4型電子恒溫水浴箱（國華電器有限公司）；TU-1900雙光度紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限公司）；pH計（上海精科儀器有限責(zé)任公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 甜玉米芯多糖提取

甜玉米芯經(jīng)干燥、粉碎、過篩、脫脂。稱取適量脫脂粉末，按料水比1:20（g/mL）在水浴3 h后，取上清液過濾、濃縮，用Sevage法進(jìn)行脫蛋白[8]，樹脂進(jìn)行脫色，將脫色后的多糖溶液濃縮后采用體積分?jǐn)?shù)80%的乙醇進(jìn)行醇沉，靜置過夜，小心棄去上清液[9]，得到醇沉后多糖粉末，備用。

1.3.2 淀粉-碘復(fù)合物的形成及淀粉的消化方法

準(zhǔn)確稱取10.0 mg的可溶性淀粉，加入1.0 mL煮沸的蒸餾水，待溶液達(dá)到充分溶脹30 min后，加入配制好的7.5 mL pH 2.0的KCl-HCl溶液和7.5 mL pH 7.1的Na3PO4溶液，混合均勻后，超聲30 s，制備可溶性淀粉懸浮液。取0.9 mL淀粉懸浮液加入試管中，再加入2.0 μL 25 mg/mL的α-淀粉酶溶液，在37 ℃下消化0，1，2，4和6 min。根據(jù)不同的消化時間再向各個試管中加入0.1 mL的碘溶液，混合均勻后，立即在500～900 nm波長范圍下進(jìn)行全波長掃描[10]。

1.3.3 甜玉米芯多糖對可溶性淀粉-碘復(fù)合物形成的影響

1) 按照1.3.2方法制備淀粉懸液。

2) 試驗(yàn)組：準(zhǔn)確量取5組已配制好的淀粉懸浮液，分別向已編號的試管中各加入0.9 mL，再向試管中加入不同質(zhì)量濃度（4，8，16，32和64 μg/mL）的甜玉米芯多糖溶液。對照組：準(zhǔn)確量取0.9 mL 5×5組已配制好的淀粉懸浮液，參照試驗(yàn)組，加入等體的1.0 mL溶劑于試管組中。在溫度25 ℃下，孵化30 s。

3) 波長掃描：向各個試管中加入0.1 mL的碘溶液，混合均勻后，立即在500～900 nm波長范圍下進(jìn)行全波長掃描。

1.3.4 甜玉米芯多糖對可溶性淀粉消化性的影響

1) 按照1.3.2方法制備淀粉懸液。

2) 按照1.3.3小節(jié)中（2）的方法配置試驗(yàn)組和對照組。

3) 各個試管中加入2.0 μL 5 mg/mL的α-淀粉酶溶液，37 ℃下消化1 min。

4) 消化1 min后，按照1.3.3小節(jié)中（3）的方法進(jìn)行波長掃描。

1.3.5 甜玉米芯多糖對直鏈淀粉-碘復(fù)合物形成的影響

1) 準(zhǔn)確稱取10.0 mg的直鏈淀粉，加入1.0 mL煮沸的蒸餾水，待溶液達(dá)到充分泡漲30 min后，加入配制好的7.5 mL pH 2.0的KCl-HCl溶液和7.5 mL pH 7.1的Na3PO4溶液，混合均勻后，超聲30 s，制備直鏈淀粉懸浮液。

2) 按照1.3.3小節(jié)中（2）的方法配置試驗(yàn)組和對照組。

1.3.6 甜玉米芯多糖對直鏈淀粉消化的影響

1) 按照1.3.2方法制備淀粉懸液。

2) 按照1.3.3小節(jié)中（2）的方法配置試驗(yàn)組和對照組。

3) 各個試管中加入2.0 μL 5 mg/mL的α-淀粉酶溶液，在37 ℃下消化1 min。

4) 消化1 min后，按照1.3.3小節(jié)中（3）的方法進(jìn)行波長掃描。

1.3.7 甜玉米芯多糖對支鏈淀粉-碘復(fù)合物形成的影響

1) 準(zhǔn)確稱取10.0 mg的支鏈淀粉，加入1.0 mL煮沸的蒸餾水，待溶液達(dá)到充分泡漲30 min后，加入配制好的7.5 mL pH 2.0的KCl-HCl溶液和7.5 mL pH 7.1的Na3PO4溶液，混合均勻后，超聲30 s，制備支鏈淀粉懸浮液。

2) 按照1.3.3小節(jié)中（2）的方法配置試驗(yàn)組和對照組。

3) 按照1.3.3小節(jié)中（3）的方法進(jìn)行波長掃描。

2 結(jié)果與分析

2.1 淀粉-碘復(fù)合物的形成及淀粉的消化結(jié)果分析

不同消化時間下淀粉-碘復(fù)合物的吸光度結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，加入淀粉酶后的淀粉溶液經(jīng)過不同時間下的消化作用，淀粉逐漸被淀粉酶消化而減少，致使淀粉碘化物的吸光度也逐漸減少降低。在560 nm處出現(xiàn)波谷，根據(jù)文獻(xiàn)[11-12]可知，淀粉碘復(fù)合物的吸收峰在540～660 nm，于是可知淀粉被消化。

圖1 不同消化時間下的吸光度

圖2 淀粉消化1 min與0 min的吸光度差值

淀粉酶消化1 min減去0 min的吸光度所繪制的圖如圖2所示。圖2中，在560 nm吸光度之前的曲線斜率較大，說明加入淀粉消化酶1 min后，此段波長處的淀粉同樣被消化，溶液中淀粉含量有很大程度上的減少。

2.2 甜玉米芯多糖對可溶性淀粉-碘復(fù)合物形成的影響

圖3為甜玉米芯多糖對可溶性淀粉-碘復(fù)合物的影響。甜玉米芯多糖抑制了可溶性淀粉與碘的復(fù)合作用，并且抑制作用隨著甜玉米芯多糖的濃度增大而增強(qiáng)。在750 nm處存在吸收峰，說明甜玉米芯多糖主要抑制了淀粉和碘的結(jié)合。在700 nm波長處，由于各吸光度不同，證明淀粉-碘復(fù)合物的含量不同，可知甜玉米芯多糖對淀粉-碘復(fù)合物存在一定抑制結(jié)合作用。

圖3 甜玉米芯多糖對淀粉-碘復(fù)合物的影響

2.3 甜玉米芯多糖對可溶性淀粉消化性的影響

圖4甜玉米芯多糖對可溶性淀粉-碘復(fù)合物的影響。甜玉米芯多糖對可溶性淀粉-碘復(fù)合物的形成存在著抑制作用，從上到下甜玉米芯多糖的濃度由高到低，表示甜玉米芯多糖對淀粉酶對淀粉的消化作用存在著濃度劑量的趨勢關(guān)系。

圖4 甜玉米芯多糖對可溶性淀粉消化性的影響

2.4 甜玉米芯多糖對直鏈淀粉-碘復(fù)合物形成的影響

圖5和圖6為甜玉米芯多糖對直鏈淀粉-碘復(fù)合物的影響。隨著甜玉米芯多糖濃度增加，在420 nm左右的吸收峰逐漸下降，表示直鏈淀粉含量逐步減少，說明無論是甜玉米芯原糖還是甜玉米芯分級后多糖都對直鏈淀粉-碘復(fù)合物的形成有一定抑制作用，且對甜玉米芯多糖濃度劑量存在一定數(shù)量關(guān)系[13]。

圖5 甜玉米芯多糖對直鏈淀粉影響的試驗(yàn)組（a）與對照組（b）

圖6 甜玉米芯多糖對直鏈淀粉-碘復(fù)合物影響的試驗(yàn)組（a）與對照組（b）

2.5 甜玉米芯多糖對直鏈淀粉消化的影響

圖7和圖8表示甜玉米芯多糖對直鏈淀粉-碘復(fù)合物消化的影響。從上到下，所添加的甜玉米芯多糖濃度由高至低，表明甜玉米芯多糖對直鏈淀粉起到抑制消化作用，并且隨著濃度增大，對淀粉消化作用逐漸增強(qiáng)。

圖7 甜玉米芯多糖對直鏈淀粉消化影響的試驗(yàn)組

圖8 甜玉米芯多糖對直鏈淀粉-碘復(fù)合物消化的影響

2.6 甜玉米芯多糖對支鏈淀粉-碘復(fù)合物形成的影響

圖9為進(jìn)一步論證甜玉米芯多糖對支鏈淀粉-碘復(fù)合物形成的影響結(jié)果分析圖。從上至下加入的甜玉米芯多糖的濃度逐漸增大，但是隨濃度增大，溶液的吸光度逐漸降低，說明甜玉米芯多糖對支鏈淀粉-碘復(fù)合物的形成存在一定抑制作用。

圖9 甜玉米芯多糖對支鏈淀粉-碘復(fù)合物形成的影響試驗(yàn)組（a）與對照組（b）

3 結(jié)論

以甜玉米芯為原料，對其提取物即甜玉米芯多糖對可溶性淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉及消化酶的影響進(jìn)行研究。結(jié)果表明，甜玉米芯多糖對3種淀粉與碘的復(fù)合物形成及消化存在一定抑制作用，并且隨著甜玉米芯多糖濃度的改變，其抑制程度也存在一定變化，高濃度的甜玉米芯多糖對淀粉-碘復(fù)合物形成及消化作用效果更明顯和更強(qiáng)。通過驗(yàn)證比較甜玉米芯多糖對直鏈淀粉與支鏈淀粉同碘的結(jié)合，表明甜玉米芯多糖對直鏈淀粉-碘復(fù)合物的形成和消化起到主要抑制作用；對支鏈淀粉的碘復(fù)合物形成和消化也有一定抑制作用，但作用效果明顯較直鏈淀粉的弱。原因可能是多糖分子破壞了直鏈淀粉結(jié)構(gòu)，從而抑制淀粉酶與淀粉結(jié)合，但支鏈淀粉的雙螺旋結(jié)構(gòu)較直鏈淀粉相比較較短，多糖分子只有一小部分與其結(jié)合，雖產(chǎn)生抑制作用但不是很明顯。