淀粉-脂質復合物研究進展

張俊杰, 王 鵬, 岳程程, 時家峰, 元 沅, 王振國,王海觀,王 莉, 肖志剛, 段玉敏, 于小帥

(沈陽師范大學糧食學院1,沈陽 110034) (沈陽農業大學食品學院2,沈陽 110866)

淀粉作為食品中主要的碳水化合物,是人體每日生命活動所需能量的主要來源,但快消化淀粉(RDS)的過量攝入會導致許多與膳食營養相關的疾病[1],如糖尿病、胰島素抵抗、高血壓、肥胖癥、心腦血管疾病等[2]。此時,抗性淀粉作為低GI(升糖指數)食品成為眾多人群的需求與選擇。一些研究團隊分別利用物理、化學、酶解和基因改造等方法來制備抗性淀粉,根據不同的制備方法,抗性淀粉可分為RS1～5[3, 4]。相比淀粉在加工過程中發生凝膠化和回生現象,淀粉與其他組分(主要有蛋白質[5],脂質[6],醇類[7]和酚類[8]等)的互相作用更加受到關注。淀粉與脂質相互作用形成淀粉-脂質復合物的本質是通過加工,脂質進入直鏈淀粉的疏水螺旋腔內,從而影響其結構特性、理化特性、體外消化性[9,10]。圖1為摘要圖。

圖1 淀粉和脂質復合機理、制備方法優缺點及表征方法摘要圖

研究綜述了淀粉-脂質復合物的復合機理、制備方法和表征方法,發現影響淀粉-脂質復合物的形成因素對其結構特性、理化特性及消化特性具有較大影響,重點討論了影響淀粉-脂質復合物形成因素,并且綜述了淀粉-脂質復合物在淀粉基食品應用進展,以期為進一步推廣和完善淀粉-脂質復合物在食品工業中的應用提供參考。

1 淀粉-脂質復合物形成機理及制備方法

1.1 復合物形成機理

淀粉能夠與碘、酚、脂質等疏水性配體發生相互作用,其歸因于淀粉中直鏈淀粉螺旋結構內部具有疏水性[11],疏水性配體在疏水引力和氫鍵的相互作用下進入直鏈淀粉螺旋空腔中,形成淀粉-配體復合物。淀粉-配體復合物的形成與穩定存在主要依靠氫鍵、疏水引力、范德華力等非共價相互作用;其中,氫鍵和范德華力起到穩定螺旋構象的作用,疏水相互作用則為淀粉與脂質之間復合反應提供條件[2, 12]。

淀粉-脂質復合物的形成分為3個階段:第一階段,在水溶劑的參與下,淀粉中直鏈淀粉通過壓力、溫度、pH、酶等作用由纏繞卷曲結構轉變為左手單螺旋結構,此時,直鏈淀粉形成疏水螺旋空腔;第二階段,在外界環境作用下,脂質非極性部分通過疏水作用力進入直鏈淀粉的疏水螺旋空腔內,從而排出螺旋腔內水分子并且與螺旋層形成范德華力和氫鍵;第三階段,去除多余水分后,直鏈淀粉與脂質絡合的更加緊密,進而形成淀粉-脂質復合物[13]。

1.2 淀粉-脂質復合物制備方法

淀粉脂質復合物RS5的制備方法主要有物理法,化學法和酶法等。然而,選取一種簡潔高效且環保的制備方法也成為許多研究者的聚焦點,表1為眾多研究者的方法與優缺點及影響復合物的工藝參數。

表1 淀粉-脂質復合物形成方法、工藝優缺點及影響復合物形成外因條件

1.2.1 物理法

物理法制備淀粉-脂質復合物具有工藝簡單、綠色環保的優點,其制備方法主要包括冷凍法、加熱法、超高壓法、蒸汽噴射和擠壓法,不同方法對復合物的復合效果的影響也有所不同。

冷凍法[14]是將淀粉與脂質混合預處理后,經過快速冷凍與慢速冷凍2個過程溫度的變化,使淀粉分子結構改變,達到與脂質復合的目的。緩慢冷凍時,淀粉的結構破壞程度較大,復合物的結構有較大變化;快速冷凍時,復合物的結構變化較小。冷凍處理后,復合物的抗消化性明顯提高。

加熱法[15,16]主要是將淀粉與脂質混合后,在100 ℃左右加熱攪拌一定時間后,使淀粉顆粒糊化崩解,晶體結構遭到破壞,直鏈淀粉展開,脂質在疏水作用下進入螺旋內部,緩慢冷卻后形成復合物。

超高壓法又可分為靜態超高壓與動態高壓均質2種。前者[17, 18]是將淀粉進行活化處理后,在密封腔內引起了極高的靜壓,導致物料被液體介質材料急劇極限壓縮,這種過程使得淀粉在常溫下也可發生糊化,引發直鏈淀粉顯露并與脂質反應制備出淀粉-脂質復合物。后者[19,20]是將淀粉顆粒通過均質閥微小的空隙產生的高壓流體,經過剪切、撞擊和空穴作用等,使其結構遭到破壞,并與脂質發生復合作用。

蒸汽噴射法[21,22]是將淀粉和脂質混合后,采用蒸汽噴射的方式使混合物在高溫、高剪切力下導致淀粉顆粒破壞,從而使直鏈淀粉與脂質發生作用形成淀粉-脂質復合物。

相比其他物理方法,擠壓法有著功能性多元化的優勢[23-25],利用單螺桿或雙螺桿擠壓機,將溫度、壓力、剪切力、配料比、水分等參數靈活調控且同時交互影響的一種處理過程,最終直接成型的方法。擠壓蒸煮制備復合物時,物料的水分含量、擠壓機機筒溫度、螺桿轉速、脂質添加量、等參數均會直接影響復合物產率。馬成業等[25]對添加棕櫚酸的玉米淀粉進行擠壓,發現添加酶制劑可促進擠出脫胚玉米中淀粉與脂質的復合。

1.2.2 化學法

二甲亞砜[26]是一種具有較大偶極距和高介電常數的油狀液體。二甲亞砜水溶法,是利用其極強的溶解性,將直鏈淀粉在高溫下溶于二甲亞砜中,并加入脂質配合體及蒸餾水,在結晶溫度下攪拌一定時間后,用乙醇洗去未反應脂質,得到淀粉-脂質復合物。Milani等[27]對直鏈淀粉-二甲基亞砜復合物進行研究,發現在二甲亞砜與直鏈淀粉形成的V型螺旋結構中,有不同的氫鍵數目絡合物的出現,從而證明淀粉可依靠1個氫鍵或者2個氫鍵與二甲基亞砜共存。

堿液分散法[28, 29],又名酸堿沉淀法。利用堿液配制分散性較好的淀粉糊與脂質配合體,并將脂質加入淀粉糊溶液中,設置溫度并進行保溫使其發生反應,再用酸調pH,反應體系為偏酸性后,經沖洗、離心,真空干燥制得淀粉-脂質復合物。

1.2.3 酶法

酶法[2, 30,31]制備淀粉-脂質復合物,專一性強、純度更高、也可控制復合物尺寸大小,但對反應體系要求高,部分酶解法的提取效率較低,因此,在現實應用受到一定限制。酶法可分為完全酶解法:磷酸化酶催化法;部分酶解法:α-淀粉酶、β-淀粉酶等。完全酶促V-直鏈淀粉合成采用自下而上的方法來催化從葡萄糖基殘基制備V-直鏈淀粉復合物[30];而部分酶促制備采用自上而下的方法,包括酶促淀粉水解和經典復合物制備程序[31]。

利用醋酸鈉緩沖液、丙酮、引物、冰醋酸、磷酸化酶等,對葡萄糖基殘基進行催化反應形成淀粉-脂質復合物。直鏈淀粉是通過添加1個葡萄糖分子,沿著疏水碳氫化合物的長度形成單壁左旋螺旋而產生的。酶法制備淀粉-脂質復合物的方法,被稱為“藤蔓纏繞法”[30]。

2 影響淀粉-脂質復合物形成的因素

根據制備原理、制備方法、影響復合物形成的因素可分為內因和外因,且均會對淀粉-脂質復合物的形成和結構特性產生影響,從而擴大復合物在食品中的應用。從制備原理分析,內因包含淀粉、脂質以及兩者間配比;從制備方法分析,外因包含溫度、壓強、水分、pH、反應時間等實驗條件。

2.1 內因-物料的影響

2.1.1 淀粉的影響

淀粉是由鏈狀的直鏈淀粉分子和高度分支化的支鏈淀粉分子組成的半結晶高分子聚合物。淀粉結晶區由支鏈淀粉定向形成并構成淀粉顆粒的緊密區;非結晶區由直鏈淀粉形成并構成淀粉顆粒的稀疏層。淀粉材料的結晶度越高,其穩定性能越好,但與分子鏈運動的相關性能表現就越差[12]。直鏈淀粉質量分數在蠟質淀粉、天然淀粉顆粒、高直鏈淀粉中分別為 15%以下、20%～30%和40%以上。一般情況下,直鏈淀粉含量越高、鏈越長,越易復合,結構也越緊密[2]。

直鏈淀粉與脂肪酸復合程度的高低與直鏈淀粉的來源、含量、聚合度等有著重要的關聯[32]。Wang等[2]指出,長直鏈淀粉鏈可以復合更多的脂質分子,形成的配合物就越穩定,從而提高復合物的熔化溫度。淀粉-脂質復合物的熔融溫度、穩定性、晶粒大小和組織水平,通常隨淀粉鏈長度的增加而增加,如果直鏈淀粉鏈太長,會導致淀粉晶體構象錯亂,另一方面,如果直鏈淀粉鏈太短,也會干擾淀粉晶體的形成[33]。

2.1.2 脂類的影響

脂質結構(鏈長、不飽和度、構型)和脂質來源(脂肪酸組成)也是影響淀粉-脂質復合物形成的重要因素[14]。一般條件下,脂肪酸的鏈越長,飽和度越高,越易形成復合物且熱穩定性越好。

Marinopoulou等[47]發現淀粉-脂質復合物的解離溫度隨著脂質脂肪鏈的長度增加而升高。他們認為較長脂肪酸鏈有較低的親水性,因此其受到疏水螺旋腔更強的吸引,而較長的碳鏈與螺旋內部發生更多的疏水相互作用,則需要更高的溫度來破壞這些鍵。但含有10個或更少碳原子的脂質由于鏈長太短,無法形成復合物,可能是因為在水環境中溶解,它們不能保留在疏水螺旋腔中。脂肪族鏈中雙鍵的數量對淀粉-脂復合物的熱性質也有明顯的影響,不飽和度越高,所得復合物的熱穩定性就越低[26,34]。此外,脂質的類型也會影響復合物的性質,Tufvesson等[35]比較了脂肪酸和單酰基甘油形成復合物的熱穩定性,結果表明脂肪酸能夠更好進入淀粉螺旋腔內部,從而脂肪酸形成的復合物的熱穩定性更強。Jia等[18]也發現不同脂肪酸的分子分散性和烯基雙鍵的,通過復合指數和結晶度依次排序,復合能力由強到弱為油酸>亞油酸>硬脂酸。

2.1.3 淀粉和脂類配比的影響

淀粉與脂質混合時,兩者之間的配比也是影響復合物形成及特性發生變化的一個因素。當脂質配比較低時,直鏈淀粉不能形成所需的單螺旋結構并保持原有雙螺旋結構狀態,從而妨礙復合物生成;當脂質比例過高時,因其本身發生聚集導致空間位阻過大,無法進入直鏈淀粉疏水腔內而阻礙復合物的形成[36]。因此,只有適當的配比才會使直鏈淀粉與脂質進行高效率地復合。

2.2 外因-工藝參數的影響

淀粉-脂質復合物的制備方法有很多種,各種工藝參數如溫度、壓強、水分、pH、反應時間等因素對復合物的形成、結構特性和理化性質也會有一定程度的影響。而且,在制備過程中,工藝參數的影響通常不是單一作用,而是幾個參數共同交互影響復合物的形成。

Marinopoulou等[28]發現復合物的解離溫度隨制備溫度增加而升高,這是因為不同溫度會形成不同類型的復合物。飽和脂肪酸的復合能力受復合物形成前溶解時間的影響,溶解時間越長,由于脂肪酸酸分子重組形成膠束,從而使膠束不適合與直鏈淀粉之間發生相互作用;另一方面,水分含量過高而阻礙直鏈淀粉和脂質獲得復合物形成整體所需的反應的活化能,從而抑制復合物的逐步形成,只有在水分含量適量時,才有利于復合物的形成[37]。Jia等[18]發現隨著制備復合物壓力的升高,復合物指數和結晶度隨之降低,從而不利于復合物的形成,因此,復合溫度高和水分含量低能在一定程度上提高復合物的結構有序度,導致其消化性能降低[38]。

3 淀粉-脂質復合物多尺度結構和消化特性的表征

淀粉的消化性能與淀粉-脂質復合物的形成、結構和理化性質密切相關[12]。脂質結構是決定復合物形成、結構和功能性質的關鍵因素,特別是脂質鏈長及不飽和度。淀粉在儲藏過程中更容易老化和脫水,與此同時伴隨著淀粉凝膠剛性的下降,脂肪酸的加入很可能降低這種影響,這是由于淀粉-脂質復合物的形成影響淀粉的結構有序性[39]、理化特性(糊化特性、流變特性[40]、凝膠結構、回生行為、消化特性),從而改變最終產品的功能特性。

3.1 復合指數測定

復合指數是衡量脂質與直鏈淀粉發生復合程度的重要指標。原理是未與脂質發生復合的直鏈淀粉,其空螺旋腔與碘相互作用顯色,進行吸光度測定后再采用公式計算,最終間接體現出直鏈淀粉與脂質的復合程度[41]。

孫圣麟[12]報道直鏈淀粉-脂質復合物的形成減小了直鏈淀粉螺旋與碘復合能力。當與碘混合時,淀粉的吸光度減小,即CI值隨著碘復合能力的降低而增加,并將原淀粉和復合物的CI值與消化特性結果相對比,得出變化趨勢成正向關性。復合物的CI值越高,表示直鏈淀粉與FA分子之間的復合程度越高。賈祥澤[42]對CI值測定,發現飽和脂肪酸碳鏈越短,越易于與直鏈淀粉復合。Le-Bail等[17]還發現高壓處理導致脂肪酸發生結晶現象,從而使其空間位阻變大,最終影響復合物的形成。

3.2 結晶結構表征

X-射線衍射測定結晶結構,能夠表征復合物長程分子有序性和反映淀粉與脂質之間的分子間相互作用。淀粉結晶類型中,A型、B型、C型天然界可自然生成,而V型結晶則是人工合成得到的。淀粉-脂質復合物制備成功的特征峰在2θ=7.5°、13.0°和19.8°處附近,說明脂肪酸進入淀粉的單螺旋內部形成 61-V 晶型復合物,這是淀粉-脂質復合物形成的 V型晶型的典型特征峰[32, 43,44]。此外Chen等[45]、Li等[46]研究發現在22°和24°處附近獲得了2個額外的峰,這是典型的V6II型晶體結構,并將其歸因于受到壓力,溫度等參數條件的高強度影響。

此外,還可根據相對結晶度反映樣品晶體的長程有序性,從而對復合物與原淀粉進行比較。Marinopoulou等[28]發現相對結晶度隨制備溫度的升高而增加,而形成的晶體的尺寸隨溫度升高而減小。

3.3 短程分子有序性測定

傅里葉紅外光譜(FTIR)和拉曼光譜(Raman)可從官能團之間的價鍵振動、分子間相互作用的角度對復合物是否制備成功做出表征。FTIR 光譜可反映淀粉與脂質之間的分子間相互作用和表征復合物的短程有序性。通過Raman 光譜測定可進一步反映脂質類型對其短程結構有序度的影響。研究發現位于 3 400.0 cm-1和2 920.0 cm-1附近的紅外吸收峰分別對應的是淀粉中的羥基基團和亞甲基基團的伸縮振動峰[48, 49]。復合物在 1 740.0 cm-1和 2 850.0 cm-1附近均發現2個紅外吸收峰,分別是由脂質分子中羰基基團和亞甲基基團的伸縮振動引起的[34, 50, 51]。淀粉分子的拉曼特征峰在465～495 cm-1之間;脂質分子的拉曼特征峰在 1 695～1 720 cm-1之間[12]。

通過對FTIR和Raman去卷積處理來探究復合物的非晶單元的短程有序性。處理后的FTIR 光譜在 1 045 cm-1、1 022 cm-1和 995 cm-1處呈現3個主要的吸收峰。 1 045 cm-1和 1 022 cm-1處的吸收峰分別與淀粉的有序結構和無定形結構有關,1 045/1 022 cm-1和 1 022/995 cm-1的吸光度比值變化可以反映螺旋結構的短程有序性[52, 53]。 Raman 光譜可進一步分析脂質對復合物短程結構有序度的影響,孫圣麟[12]和Qin等[54]測定了復合物在485 cm-1處附近特征峰的半峰寬值,發現復合物的半峰寬值顯著低于原淀粉,得出脂肪酸與玉米淀粉之間具有較強的分子間相互作用,且復合物較高的短程結構有序度能夠提高對酶水解的抵抗性。

3.4 微觀形貌觀察

掃描電鏡 (SEM)、激光共聚焦電鏡(CLSM) 、偏光十字電鏡(PLM)等可從微觀結構觀察復合物的狀態,還可結合激光粒度分析儀為形態結構分析提供支持,從而為復合物是否制備成功做出側面依據。

Chen等[45]和Cervantes-Ramírez等[23]分別采用動態高壓微流化技術制備蓮子淀粉-脂質復合物,擠壓法制備玉米淀粉-油酸復合物,SEM觀察淀粉顆粒由原來的圓形、橢球形、多角形等形狀變成網狀或者無規則聚集體。偏振光顯微圖下,天然淀粉顯示雙折射模式,馬耳他交叉中心。Chang等[43]利用不同工藝方法制備的復合物,因為分子的取向被破壞,淀粉的顆粒開始更加膨脹,所以導致馬耳他現象不同程度地消失,但淀粉顆粒的碎點仍然可見。Li等[46]只對樣品中脂肪酸單一染色,發現在淀粉-脂肪酸復合物中存在明顯的熒光,而淀粉中則沒有熒光,利用CLSM觀察脂肪酸的多少來表征淀粉-脂肪酸復合物的形成;Chang等[43]利用 CLSM發現不同方法制備玉米淀粉-月桂酸復合物相比于天然的玉米淀粉都會顯示出明亮的熒光,且隨著溫度的升高,熒光變得更加明顯;Oyeyinka等[9]利用CLSM對淀粉和脂質同時觀察,發現復合物中間有紅色熒光產生,證明復合物制備成功。值得注意的是,這些研究利用 CLSM對復合物表征的方式與原理有所不同,但均可證明復合物是否制備成功。

3.5 熱力學特性表征

熱力學特性的測定包括熱學特性測定和熱穩定性測定。熱學特性利用差示掃描量熱儀(DSC)測定, 熱穩定性利用熱重分析儀(TGA)測定。復合物的熱學特性不僅能夠表征其熱穩定性,而且能在一定程度上反映淀粉與脂質分子之間的相互作用,復合物的熱穩定性能夠在一定程度上反映其結構有序度[10]。

通過DSC的測定,探討淀粉-脂質復合物熱特性的影響。根據其相變溫度,成核速率,結晶區域的結構,解離溫度等又可分為Ⅰ型復合物和Ⅱ型復合物。Ⅰ型復合物,相變溫度較低,淀粉鏈的單螺旋結構快速定位而呈隨機分布狀態,導致其擁有較高的成核速率,且因其結晶程度較低,一般在在95 ℃附近解離。Ⅱ型復合物則是在較高溫度下,加熱淀粉和脂肪酸的混合物,使其充分的接觸形成穩定的復合物,因其成核速率較低從而擁有相對明確的結晶區域。Ⅱ型配合物又可分為Ⅱa型、Ⅱb型復合物。Ⅱa型復合物通過部分熔融和重結晶形成分子有序性更緊密、結晶度更高、熱穩定性更強的Ⅱb型淀粉復合物[10],其分別在115 ℃和121 ℃附近熔化解離。孟爽[20]發現脂肪酸的碳鏈越短,水溶性越好,使得復合物形成量越少,長鏈脂肪酸的碳鏈越長,親水性越低,分散性越差,從而也影響復合物的形成,最終得出熱焓值隨著碳鏈長度的增加呈現先升高后降低的趨勢,這與Oyeyinka等[9]研究一致。

此外,還可利用熱重分析儀測(TGA)對復合物的熱力學進行表征。Kang等[55]采用TGA對小麥淀粉-脂質復合物分析,發現所有樣品形成都有2個主要階段。第一階段出現在150 ℃附近,為晶體中分子內水結合物的蒸發過程;第二次熱分解過程發生在170～300 ℃之間,相比其他樣品,水浴和微波處理的小麥淀粉-硬脂酸復合物要早100 ℃,其原因為受到淀粉和配體之間的氫鍵作用,形成了一個緊湊的結構,在一定程度上提高了熱穩定性。Marinopoulou等[28]采用TGA和體外消化法研究了不飽和脂肪酸在復合物中的穩定性能,結果表明復合物的形成很好地起到了防止不飽和脂肪酸氧化的效果,且體外消化后各實驗組的不飽和脂肪酸保留率均在90%以上,再次證明復合物的形成有助于抵擋酶水解。

3.6 流變學特性表征

存儲模量(G′)、損耗模量(G″)和損耗切線(tanδ=G″/G′)等動態模量,是研究淀粉-脂質復合物在溶液中分散相和連續相之間相互作用的一種有效的表征手段。在淀粉復合物體系中,淀粉鏈的絡合結構也會引起結晶結構的形成,發生體相分離,使淀粉的黏彈性、觸變性、儲存模量等流變學性質發生改變[15]。

Chen等[57]發現無論有無添加單硬脂酸甘油酯,其G′、G″都有所下降,并將其歸因于高壓使得淀粉凝膠網絡結構遭到破壞。且無論是高壓均質法還是蒸汽噴射法制備的復合物,都會阻礙淀粉顆粒的膨脹,從而進一步減緩了淀粉分子之間凝膠化。疏水相互作用下,脂質進入直鏈淀粉螺旋腔內,改變了淀粉分子的分子構象,這種轉變增加了分子間和分子內的聚集,使得超分子結構形成,從而改變了直鏈淀粉的流體力學性質[59]。

3.7 消化特性表征

淀粉作為食物的重要組成部分,可以將其看作是葡萄糖的高聚體。根據體內消化實驗或者體外消化實驗,淀粉和脂質反應形成的復合物屬于抗性淀粉中的第5類[60, 61]。

淀粉-脂質復合物的結構將會影響其消化特性。淀粉顆粒的主體結構由生長環組成,在生長環結構中又包含結晶區和無定型區[62,63]。淀粉被消化的主要原因是酶在水解淀粉過程中,淀粉的無定型區較結晶區相對不穩定,很容易受到嚴重破壞。Kawai等[64]研究了馬鈴薯淀粉和不同鏈長、不同飽和度脂肪酸復合后的消化特性,表明無論碳鏈長短或飽和度高低,與淀粉形成復合物后都顯著提高了淀粉的抗消化性。淀粉-脂質復合物的結晶度越高其消化性越差,并且通常Ⅰ型復合物被定義為緩慢消化淀粉,Ⅱ型復合物被定義為抗性淀粉。 Seneviratne等[65]發現脂肪酸的加入導致RS含量顯著提高,表明復合物對淀粉酶敏感性降低,從而使復合物具有一定抗消化性。因此,淀粉-脂質復合物形成的過程中,脂質與淀粉的無定型區形成了比較穩定的結構體系,從而提高淀粉的抗消化能力,且淀粉與脂質共存體系中,因直鏈淀粉與脂質發生復合,抑制了淀粉顆粒的溶脹勢,進而對酶的產生抵抗性[64]。

4 淀粉-脂質復合物的應用

4.1 緩釋劑

酶解實驗顯示,淀粉-脂質復合物具有完全的生物可利用性,可作為生物活性化合物的微載體或納米載體,用于食品和營養食品中的靶向傳遞和控制釋放[56]。Lesmes等[66]使用堿液分散法和二甲亞砜水溶法制得的淀粉-長鏈脂肪酸復合物進行了體外消化處理,發現飽和脂肪酸比不飽和脂肪酸的釋放率高,消化時間越長,脂肪酸釋放率越高;另外將不同含量的直鏈淀粉與各種配體制備成微米級或亞微米級的復合物,從而達到靶向釋放功能[67]。此外,淀粉-脂質復合物還可用來控制風味物質的緩釋,從而提高香味的持久性[68]。

4.2 抗性淀粉

研究表明,SDS、RS在消化系統中吸收緩慢,在提供飽腹感的同時,使餐后血糖維持在相對低的水平,用來預防和管理糖尿病并成為糖尿病患者的理想主食[69,70]。大米在淘洗過程中普遍存在熱穩定性差、營養成分流失率較高等問題。如何讓生產的抗性淀粉結構具備高耐熱性,成為眾多研究者的焦點。Kang等[55]利用微波加熱的方式制備具有各種功能成分的淀粉來防止血糖水平升高的復合物,證明了脂質的加入使淀粉晶體結構更加緊湊有序,顯著降低了淀粉的水解速率,且Ⅰ型晶體配合物形成越多,微波加熱后的SDS含量越高。因此,淀粉-脂質復合物將在功能多樣性角度為糖尿病患者建立合理的膳食營養計劃。

4.3 脂肪替代物

淀粉-脂質復合物作為脂肪替代品[71],在開發低熱量食品方面有潛在的應用。因為它們具有獨特的功能特性,如良好的可塑性等。Teklehaimanot等[72]利用硬脂酸玉米淀粉制備的復合物,將其作為脂肪替代物,以此制備低熱量食品蛋黃醬;并且發現淀粉-脂質復合物代替質量分數80%的油,得到的產品具有與全脂蛋黃醬非常相似的物理特性。

4.4 其他應用

淀粉-脂質復合物還可作為穩定劑、增稠劑、糖衣制劑、化妝品成分、賦形劑等,應用于食品、化妝品和藥品等領域。Bravin等[73]用大豆油和淀粉制備復合物用于可食用涂層,以延長產品貨架期;該涂層通過驗證具有良好的機械性能及水汽阻隔性能。淀粉-脂質復合物作為一種獨特的超分子組合,可實現生物活性化合物的封裝和傳遞。因此,許多研究者通過改變pH、濕度和酶學等條件來調控淀粉-脂質復合物的巨大潛力。

5 總結與展望

淀粉-脂質復合物在調節人體血糖、脂質營養物質的靶向緩釋、食品工業規模化,以及淀粉基新型營養食品的開發,仍具有巨大的應用前景。目前,淀粉-脂質復合物的結構特性、消化特性已被廣泛研究,但仍有許多亟待解決的問題,例如改良現有加工方式,使用新技術解決生產加工方面的問題;深入研究食品加工過程中淀粉與脂質二元復合物或淀粉、脂質和蛋白質三元復合物的相互作用機制及可食用淀粉類添加劑的應用等。