銀杏抗消化淀粉的制備及期水解特性

梁引庫，耿敬章

陜西理工大學生物科學與工程學院（漢中 723000）

銀杏在我國分布廣，產(chǎn)量居世界第一[1]。銀杏具有很好的食用價值和藥用價值。銀杏中的淀粉大約占其干重的60%～70%[2]。銀杏以銷售干果為主，其深加工產(chǎn)品很少。因此，銀杏抗性淀粉的開發(fā)能使銀杏資源得到充分利用，提高銀杏的經(jīng)濟效益。

抗性淀粉是健康者小腸中不吸收的淀粉和淀粉水解物的總稱[3]。作為一種新型的功能食品添加劑，抗性淀粉的開發(fā)應用引起了越來越多的關注。抗性淀粉可以降低糖尿病患者餐后血糖濃度，從而有效緩解糖尿病病情[4]；抗性淀粉可將腸道內有毒物質稀釋，能增加大腸糞便體積，還可分解產(chǎn)生短鏈脂肪酸等代謝物，降低結腸pH，可以減少腸道運送排泄物的時間，從而預防、治療便秘、結腸癌等疾病；抗性淀粉可降低血中膽固醇和三甘油酯含量，從而降低患心臟病危險[5]。銀杏回生抗性淀粉為糊化后又冷卻老化的淀粉，其可在食品加工過程中由可消化淀粉轉化而成，研究表明，平均聚合度在50～100的相對分子量最利于抗性淀粉的生成[4-5]。“三高”指高脂血癥、高血壓、高血糖，是目前比較嚴重的健康性疾病，是威脅現(xiàn)代人們身體健康的主要疾病。隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，人們生活條件不斷改善，“三高”健康問題逐漸成為一個普遍性問題。在這種情況下，健康性食品例如高纖維、低熱量和糖分的食品逐漸受到了越來越多的關注。抗消化淀粉是一種典型的膳食纖維食品，其具有很大的市場發(fā)展空間。因此，以銀杏為原料，利用響應面分析法優(yōu)化銀杏抗性淀粉的工藝條件，并探討銀杏抗性淀粉水解特性，以期為銀杏資源的開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料及方法

1.1 原料與試劑

銀杏淀粉：銀杏購于當?shù)刂兴幉呐l(fā)市場，實驗室提取制備銀杏淀粉；檸檬酸、乙醇、普魯蘭酶、氫氧化鈉、3, 5-二硝基水楊酸、氯化鈉、鹽酸、葡萄糖等，均為分析純。

1.2 試驗儀器與設備

HFX-32高速離心機（上海姚氏儀器設備廠）；HZX-JA 100電子天平（鄭州萬博儀器設備有限公司）；7200型可見光光度計（華立設備公司）、HH-S型恒溫水浴鍋（環(huán)凱設備公司）等。

1.3 試驗方法

1.3.1 銀杏抗消化淀粉制備工藝

采用酶解-壓熱法[5]。取10 g 銀杏淀粉（干基），加磷酸緩沖液（0.2 mol/L，pH 5.0）配制一定濃度的淀粉乳，置于250 mL錐形瓶中，100 ℃糊化30 min，降溫至58 ℃，加入一定量的普魯蘭酶，酶解一定的時間后，以100 ℃滅酶10 min；以4 000 r/min離心15 min，去除上清液，向沉淀物加入去離子水，在高壓滅菌鍋中120 ℃處理一定時間，冷卻到室溫，4 ℃環(huán)境中放置24 h進行老化。40 ℃烘干含水量10%以下，粉碎過100目篩。

1.3.2 抗消化淀粉含量的測定

采用Zeng等[6]的方法。用胰α-淀粉酶將非抗性淀粉水解成葡萄糖，再利用抗性淀粉能溶于KOH中的性質，用淀粉葡萄糖苷酶使其水解成葡萄糖，然后測定糖的含量，從而算出原料抗性淀粉的含量。

1.3.3 淀粉水解率

2 結果與分析

2.1 銀杏抗消化淀粉制備工藝優(yōu)化

2.1.1 不同普魯蘭酶用量的制備效果

設定銀杏抗消化淀粉制備其他各因素條件，選取3，5，7，9，11和13 U/g 6個水平的普魯蘭酶用量進行銀杏抗消化淀粉制備，觀察銀杏抗消化淀粉制備效果變化。由圖1可以看出，普魯蘭酶用量為9 U/g時，銀杏抗消化淀粉制備效果較好。

圖1 不同普魯蘭酶用量的制備效果

2.1.2 不同淀粉乳含量的制備效果

設定銀杏抗消化淀粉制備其他各因素條件，選取8%，12%，16%，20%，24%和28% 6個水平的淀粉乳含量進行銀杏抗消化淀粉制備，觀察銀杏抗消化淀粉制備效果變化。由圖2可以看出，淀粉乳含量為16%時，銀杏抗消化淀粉制備效果較好。

圖2 不同淀粉乳含量的制備效果

2.1.3 不同壓熱處理時間的制備效果

設定銀杏抗消化淀粉制備其他各因素條件，選取15，20，25，30，35和40 min 6個水平的壓熱處理時間進行銀杏抗消化淀粉制備，觀察銀杏抗消化淀粉制備效果變化。由圖3可以看出，壓熱處理時間為30 min時，銀杏抗消化淀粉制備效果較好。

圖3 不同壓熱處理時間的制備效果

2.1.4 不同酶解時間的制備效果

設定銀杏抗消化淀粉制備其他各因素條件，選取3，5，7，9，11和13 h 6個水平的酶解時間進行銀杏抗消化淀粉制備，觀察銀杏抗消化淀粉制備效果變化。由圖4可以看出，酶解時間為9 h時，銀杏抗消化淀粉制備效果較好。

圖4 不同酶解時間的制備效果

2.1.5 銀杏抗消化淀粉制備條件優(yōu)化試驗

在單因素試驗基礎上，選擇普魯蘭酶用量、淀粉乳含量、淀粉乳含量和酶解時間4個因素做試驗因素，以抗消化淀粉含量為響應值，進行優(yōu)化試驗，試驗因素和水平表見表1所示，試驗結果見表2所示。

分析銀杏抗消化淀粉制備的條件可知，普魯蘭酶用量、淀粉乳含量、壓熱處理時間、酶解時間這4個因素都是顯著因素。抗消化淀粉含量的二次回歸擬合方程為：抗消化淀粉含量=48.21-1.04A-4.46B-0.39C-3.60D-5.21AB-2.39AC-7.27AD+3.86BC-2.50BD+3.16CD-2.53A2-3.15B2-7.55C2-5.50D2（其中，A為普魯蘭酶用量，B為淀粉乳含量、C為壓熱處理時間，D為酶解時間）。

表1 銀杏抗消化淀粉制備試驗因素和水平

表2 銀杏抗消化淀粉制備試驗結果

表3 回歸方程各項的方差

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接表3

銀杏抗消化淀粉制備試驗失擬項不顯著，p=0.051 1，模型極顯著，p＜0.000 1，所以能對銀杏抗消化淀粉制備的條件進行預測。得到銀杏抗消化淀粉制備的最佳條件為普魯蘭酶用量為10.3 U/g，淀粉乳含量為13.7%，壓熱處理時間為30.5 min，酶解時間為9 h。

依據(jù)設計表（表4）來進行驗證試驗，以驗證試驗得到的銀杏抗消化淀粉制備的最佳條件的可靠性。從表4看出，試驗4的抗消化淀粉含量最高，因此銀杏抗消化淀粉制備的最佳條件為普魯蘭酶用量為10.3 U/g，淀粉乳含量為13.7%，壓熱處理時間為30.5 min，酶解時間為9 h。

表4 驗證試驗設計表

2.2 銀杏抗消化淀粉品質分析

2.2.1 主要成分

銀杏抗消化淀粉淀粉含量為97.31 g/100 g，銀杏抗消化淀粉具有較高純度。酶解-壓熱處理后的銀杏淀粉蛋白質成分要比原淀粉高得多。淀粉經(jīng)過酶解-壓熱處理后，粗纖維、脂肪和灰分成分大幅下降。

表5 主要化學成分分析 g/100 g

2.2.2 內在品質

經(jīng)過酶解-壓熱處理的后，原淀粉中會游離直鏈淀粉含量增加，直鏈淀粉間會組合形成結晶體，這類物質能夠抵御酶作用，因此，酶解-壓熱法可以有效提高銀杏抗消化淀粉成色和品質。

2.3 銀杏抗消化淀粉水解特性研究

2.3.1 水解率

從圖6中可以看出，在0～20 min內，原淀粉和白面包水解速率較高，超過20 min后水解速度明顯下降，這可以看出白面包和原淀粉具有很強的水解性，并能夠產(chǎn)生葡萄糖；試驗證明，經(jīng)過酶解-壓熱處理后的銀杏淀粉水解速率相對更慢。20 min后水解速率明顯放緩。這是因為經(jīng)過酶解-壓熱處理后的銀杏淀粉，其抗消化性明顯增強。

圖5 銀杏抗消化淀粉品質分析

圖6 不同時間淀粉的水解率

2.3.2 水解率與血糖指數(shù)

用淀粉酶水解獲得的在90 min時的淀粉水解百分率（H90），預測其血糖指數(shù)值（GI）：GI=39.21+0.803×H90[8]。試驗表明：原淀粉血糖指數(shù)達83，屬于高血糖食品。酶解-壓熱淀粉血糖指數(shù)為36，屬于中等血糖指數(shù)食品。

3 結論

銀杏抗消化淀粉制備的最佳條件為普魯蘭酶用量為9 U/g，淀粉乳含量為20%，壓熱處理時間為35 min，酶解時間為7 h。經(jīng)過酶解-壓熱處理后的銀杏淀粉水解速率相對更慢，而且酶解-壓熱淀粉血糖指數(shù)低于70，屬于中等血糖指數(shù)食品。