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        抗性糊精的研究進展
        發布時間:2011/9/2  閱讀次數:5163  字體大小: 【】 【】【

               摘要:抗性糊精是一種新型的低熱量葡聚糖,是現代食品工業中的一種重要低分子水溶性膳食纖維.介紹了抗性糊精的概念、功能特性及制備方法,概述了近幾年國內外抗性糊精研究進展,并對目前抗性糊精制備過程中結合化學改性及現代高新技術的發展前景做了展望.

               關鍵詞:抗性糊精;研究;進展

               前言

               近年來,由于營養過;虿黄胶馑斐傻姆逝、糖尿病、冠心病等所謂“文明病”的發病率呈逐年增高趨勢.這些疾病的發生往往與人體食物中膳食纖維的攝人不足有關.因此,膳食纖維在食品營養上和臨床醫學上的重要作用受到了越來越多人們的關注,被列入影響人體健康所必需的“第七大營養素”  .

               攝取足夠的膳食纖維,就必須強化加工食品的膳食纖維含量.由于不溶性膳食纖維口感粗澀并且添加后給食品加工造成困難,而高分子水溶性膳食纖維,因其黏度高、凝膠性大,在食品加工中也難以取得理想的效果.近年來,出現了低黏度水溶性膳食纖維新概念  .它包括從糊精或糖稀里含有的難消化性淀粉分解物中提制出的抗性糊精、由膠質加水分解成的膠質分解物以及由昆布里的藻朊酸經過酵素分解而制成的低分子藻朊酸.這些物質可以像糖一樣,很容易添加到加工食品中,使食物纖維變得容易吸收.在低黏度水溶性膳食纖維中,最具有代表性的是抗性糊精,它不僅具有膳食纖維的生理作用,而且作為食品原材料具有很多特點和用途.

        1  抗性糊精的結構特點

               抗性糊精為白色到淡黃色粉末,略有甜味,無其他異味,水溶性好,10%  水溶液為透明或淡黃色,pH值為4.0~6.0.抗性糊精的水溶液黏度很低,并且黏度值隨剪切速率和溫度變化而引起的變化微小  .抗性糊精熱量低、耐熱、耐酸、耐冷凍H  ,可作為一種低熱量可溶性食品原料,在食品工業中具有的廣闊的發展前景.

               抗性糊精由淀粉加工而成,是將焙烤糊精的難消化成分用工業技術提取處理并精煉而成的一種低熱量葡聚糖,屬于低分子水溶性膳食纖維  .通過甲基化分析已證明,它具有比原料淀粉更復雜的分支結構.據推測,這些分支結構是淀粉在加熱分解過程中,其所含的還原性葡萄糖端基發生分子內脫水或被解離的葡萄糖殘基轉移到任意羥基形成的.抗性糊精和通常的淀粉酶分解物有所不同,除了淀粉原本擁有的a一1,4和a一1,6葡萄糖苷之外,還擁有a一1,2和a一1,3鍵合的萄萄糖苷結構,并在部分還原端上有分子內脫水的縮葡聚糖和β—1,6葡萄糖苷結構的存在,除直鏈部分外,尚有許多不規則結構,因為淀粉在酸熱分解的同時,轉移反應及逆合成反應同時進行,生成了新的結合  .

        2  抗性糊精的功能特性

               從抗性糊精所具有的抗消化酶作用特性來看,它是一種低熱量食品原料,而且由于在消化道中不會被消化吸收,可直接進入大腸,因此,可作為膳食纖維發揮各種生理作用.抗性糊精具有高消化耐受性,低血糖指數,低胰島素指數,低熱量,防止齲齒,極易溶解等特性.

        2.1  降低血糖

               抗性糊精延緩和抑制對糖類的消化吸收,并改善末梢組織對胰島素的感受性,降低對胰島素的要求.水溶性的抗性糊精隨著凝膠的形成,阻止了糖類的擴散,推遲了在腸內的吸收,從而抑制了糖類吸收后血糖的上升和血胰島素升高的反應,而攝取單糖(如葡萄糖、異構化糖)時則沒有這樣的效果.此外抗性糊精能改變消化道激素的分泌,如胰汁的分泌減少,從而抑制了糖類的吸收.

        2.2  調節血脂

               連續攝取抗性糊精,可降低血清膽固醇和中性脂肪濃度及體內脂肪量.抗性糊精可吸附膽汁酸、脂肪等而使其吸收率下降,也可達到降血脂的作用,能改善各種類型高血脂癥患者的脂類代謝.

        2.3  促進消化道益生菌生長繁殖

               抗性糊精可被人體消化道中的有益微生物利用,刺激益生菌生長繁殖,為人體提供一些有用的調節物質,提高人體機能,包括免疫系統和腸道功能,同時抑制腸道有害微生物的生長繁殖.

        2.4  增強腸道功能

               抗性糊精作為新型的低熱量功能性食品基料,它與膳食纖維一樣不被小腸吸收,直接進入大腸,被部分腸道菌利用,發酵產生短鏈脂肪酸,產酸量較同等膳食纖維多.這些短鏈脂肪酸能阻止癌細胞的生長與繁殖,與直腸癌的預防密切相關.抗性糊精能促進腸道有益菌叢的生長、繁殖,是一種雙歧桿菌增殖因子,能增加糞便體積,促進腸道蠕動,對于便秘、痔瘡、結腸癌等疾病有良好的預防效果.

        3  抗性糊精的研究現狀

               抗性糊精以其優點及特殊的生理功能.引起了許多科學家極大的興趣和廣泛的關注,成為近年來國內外食品科學界研究的熱點.

             抗性糊精是各種淀粉在鹽酸存在下,高溫加熱分解后變成焦糊精,焦糊精溶解在水中,經過一淀粉酶和糖化酶水解,再經過脫色、脫鹽精制等工藝制成  .在抗性糊精生產過程中,淀粉酸熱處理方式和酶處理方式是影響抗性糊精產量和質量的主要因素.

               國外對抗性糊精的制備和性質研究較少,Ya—Jane  Wang,Ronald  Kozlowski等  以高直鏈玉米為原料,采用化學改性的方法制備了抗性糊精,研究了直鏈淀粉的含量和化學改性對抗性糊精含量的影響.Kazuhiro  Ohkuma,Isao  Matsuda等  以玉米淀粉為原料,用酸熱處理法制備了低熱量糊精,制得的糊精所含熱量為1172.304  kJ/100  g.日本的松谷化學工業公司開發出一種抗性糊精,因其具有高消化耐受性、低血糖指數、低熱量、耐酸熱穩定性等生理功效而獲得日本政府特定保健用食品原料的認定.

               國內近幾年才開始有抗性糊精的相關研究報道,寇秀穎,黃東東等  以玉米淀粉為原料,通過上述方法制成抗性糊精,研究表明,淀粉酸熱處理過程中產生了不能被a一淀粉酶和糖化酶降解的難消化成分.增加鹽酸的添加量和熱處理溫度以及延長熱處理時間均有利于淀粉在酸熱處理過程中低分子成分的重新聚合和糖基轉移反應的產生,使不能被a一淀粉酶和糖化酶降解的難消化成分的含量增加.付銀龍等⋯對抗性糊精的質量標準、使用安全性及在食品領域中的應用進行了概述.

        4  抗性糊精在食品中的應用

               人們一直在致力于開發一種具有與砂糖或糖粉有著同樣粉狀特性和加  適應性的低黏度水溶性膳食纖維.抗性糊精基本滿足上述要求且使用方便,黏度和甜度均比較低,還具有優越的耐酸、耐熱性,可廣泛用于乳制品、保健品、面制品、肉制品中.

        4.1  在乳制品中的應用

                 抗性糊精可以像砂糖或糖類一樣簡單的添加,又不會影響食物原有的風味,從而應用到制作食物纖維強化乳制品或補充食物纖維的乳飲料中.由于抗性糊精與脂肪有相似的口感,熱量低,也可作為與乳制品風味匹配適當的低熱量麥芽糊精來使用,例如,可替換一部分砂糖或脂肪來調制低熱量冰淇林、低脂肪型酸奶飲料等.近年來,發酵乳和乳酸飲料消費量遞增,抗性糊精的添加使得抗性糊精和乳酸菌、雙歧桿菌等腸內有益菌的生物機能更加充分的被發揮出來,從而產生了極大的相乘效果  .

        4.2  在保健品中的應用

        4.2.1  糖尿病人保健食品

               適當調整飲食結構,是防治糖尿病的最主要方法.水溶性膳食纖維可延緩胃排空,在胃腸中形成一種粘膜,使食物營養素的消化吸收過程減慢,不溶性膳食纖維會吸附葡萄糖而減慢吸收.這樣,血液中的糖分只能緩慢增加,或胰島素稍有不足,也不致馬上引起血糖濃度增加,水溶性膳食纖維還具有抑制血糖素分泌的作用.研究表明,每日攝人一定量的水溶性膳食纖維可以有效防止糖尿病人的癥狀.

        4.2.2  便秘人群保健食品

               水溶性膳食纖維目前廣泛用于調節微生態平衡、潤腸通便的保健食品.抗性糊精作為水溶性膳食纖維的一種,能促進腸道雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌,同時產生大量短鏈脂肪酸,如乙酸、醋酸、葉酸和乳酸,改變腸道pH值,改善有益菌群的繁殖環境,從而加快腸道蠕動,減少便秘發生.

        4.3  在嬰幼兒食品中的應用

             嬰幼兒特別是斷乳后體內雙歧桿菌驟減,導致腹瀉厭食、發育遲緩、營養成分的利用率降低.食用水溶性抗性糊精食品,可以提高營養素的利用率和促進對鈣、鐵、鋅等微量元素的吸收.

        4.4  在面制品中的應用

               在面包、饅頭、米飯和面條中添加不同種類的膳食纖維,可以增加和改善面包色澤,添加量為面粉的3%  ~6%  的膳食纖維可使面團筋力強化,出籠饅頭口感良好,有特殊香味,面條添加后生面條的強度有所減弱,但煮熟后強度增加,一般添加處理后的面條韌性良好,耐煮耐泡.餅干和糕點在配制中糖油量較多,水分含量相對低,更有必要添加膳食纖維.餅干烘焙對面粉筋力質量要求很低,便于大比例地添加抗性糊精,更有利于制作以纖維功能為主的多種保健餅干;糕點則是在制作中含有大量水分,烘焙時會凝固成松軟產品影響質量,水溶性抗性糊精添加在糕點中,可保持產品綿軟、滋潤,增加保質期,延長貨架存放時間.

        4.5  在肉制品中的應用

               膳食纖維與蛋白通過食鹽和疏水鍵相互作用形成了熱穩定性凝膠,可溶性膳食纖維與蛋白相互作用形成的絡合物是一種新型的膠凝體.并且,膳食纖維還能吸咐香味物質,防止香味物質的揮發.添加一定量的膳食纖維可提高產品出品率,增強口感和質量;水溶性膳食纖維可以作為一種優良的脂肪替代品,生產出高蛋白、高膳食纖維、低脂肪、低鹽、低熱量具有保健功能的火腿腸.

        5  抗性糊精的發展趨勢及前景展望

               抗性糊精作為一種新型的食品功能成分在食品工業中具有廣闊的發展空間.利用化學改性等現代高新技術相結合制備抗性糊精,如將微波膨化技術用于淀粉的前處理,超聲波技術用于加速酶解等.這些應用既可加速反應進程,提高制備抗性糊精過程中的科技含量,又可擴大高新技術的應用領域.

        5.1  物理改性在制備抗性糊精中的應用

        5.1.1  濕熱處理法

               濕熱處理可使晶體的無定形區改變成為獨立的無定形態以及鏈淀粉與類脂形成絡合物,從而使淀粉性質改變.觀察經減壓濕熱處理的馬鈴薯和玉米淀粉顆粒形貌時,發現在淀粉顆粒中央有一約1/3顆粒直徑大小的空洞,顆粒表面呈錯層環狀結構  .濕熱處理過程中淀粉表面的結晶結構被破壞以及表面凹坑的形成,增大了酶吸附的表面積,使濕熱處理淀粉在酸、酶作用初期水解率比原淀粉大;到后期,濕熱處理后淀粉鏈之間重新結合,形成新的雙螺旋結構,結合更緊密,酸、酶難于作用,水解率比原淀粉。

        5.1.2  預糊化法

               預糊化淀粉是將原淀粉在一定量的水或親水溶劑存在下加熱,利用水或親水溶劑使其分子間氫鍵斷裂,破壞規律排列的膠束結構,完全糊化后,在高溫下迅速干燥得到的一種氫鍵斷開的、無明顯結晶的變性淀粉.這種淀粉具有高分散性、高水合速度、高黏度和高膨脹性等特點,有利于酶液進人淀粉顆粒內部反應,增加了酶作用的位點,從而可以加快酶反應效率.

        5.2  酶改性和復合改性在制備抗性糊精中的應用

             淀粉酶與普魯蘭酶對淀粉作用生成一定長度的直鏈淀粉分子,耐高溫  一淀粉酶能夠在淀粉糊化狀態下把淀粉水解為麥芽糖、麥牙三糖、低聚糖及極限糊精等,普魯蘭酶能水解支鏈結構和直鏈結構中的a~1,6糖苷鍵,它能水解含a一1,6糖苷鏈的葡萄糖聚合物.通過調節酶作用條件,再結合其他化學或高新技術從而提高抗性糊精得率.Guraya  H  S等  采用普魯蘭酶脫支處理大米淀粉制備緩慢消化淀粉.其制備工藝為每100  g蠟質淀粉用10  g普魯蘭酶處理4  h后在1  oC儲藏.ChoiH  J等報道,用異淀粉酶水解蠟質高粱淀粉8  h,存1℃  儲藏3  d,可以得到緩慢消化淀粉含量為27.0%的產品,從而較大的降低了淀粉的消化速率.Han  Xian—zhong等  通過將普通玉米淀粉糊化后進行壓熱和酶水解復合處理,來制備熱穩定的低血糖淀粉.

        5.3  化學改性在制備抗性糊精中的應用

               通過化學改性不僅使被取代的片斷不能消化,還可以促進分子問的聚集而提高抗性糊精的得率和效益,主要有交聯、酯化等化學改性方法.交聯淀粉是淀粉的醇羥基與交聯劑的多元官能團形成二醚鍵或酯鍵.交聯作用能使2個或2個以j二的淀粉分子“架橋”而呈多維空間網絡結構,能加強淀粉顆粒之間的結合作用,使之較穩定存在  .同時,淀粉分子鏈的成倍增長束縛了淀粉分子的運動,即使在高溫糊化條件下,共價鍵的高鍵能仍使淀粉分子連接在一起,分子運動速率減慢,水分子不易進入淀粉分子間形成氫鍵,產生了抑制膨脹和抗酶解的效應.酯化作用為淀粉分子鏈上接上了;鶊F,;鶊F在提高淀粉親水性的同時,也改變了淀粉分子的空間結構,增加了淀粉鏈的分枝長度.李曉璽等  人研究了三氯氧磷交聯術薯淀粉的消化性能、酶降解程度以及交聯程度對小薯淀粉體外消化性能和抗消化淀粉形成的影響,結果表明,交聯淀粉顆粒的消化速度隨交聯度的增大而降低,高交聯淀粉中抗酶解淀粉禽量隨著交聯度的增加而明顯的增加.

        5.4  高新技術在制備抗性糊精中的應用

        5.4.1  微波對抗酶解性的影響

               微波處理對淀粉本身的性質具有很大的改變作用,能極大的提高淀粉對酶的敏感性,且其對原淀粉結晶結構改變的效果與濕熱處理是一致的.微波處理可以使淀粉顆粒出現爆裂孔,其數量和孔徑隨著原淀粉含水量的增加而逐漸增多、增大.爆裂孔的存在提高了淀粉的反應活性,使酶從外部很容易進入顆粒內部進行水解,為酶的作用提供了通道,提高了酶解速率以及孔的性質  .李曉璽,陳玲等  研究了微波對高鏈玉米淀粉顆?瓜阅艿挠绊,結果表明,高鏈玉米淀粉經微波改性后,顆粒形貌發生改變,表面出現凹凸、小孔,當抗消化淀粉質量分數達22.0%時,大部分淀粉顆粒已經發生破損、崩裂.在微波場中,水分質蛙分數和微波溫度對高鏈玉米淀粉抗消化性能的影響較大.

        5.4.2  超聲波對抗酶解性的影響

               高強度的超聲波(105~l08  Hz)可引發聚合物的降解,一方面是由于超聲波加速了溶劑分子與聚合物分子之問的摩擦,從而引起c—c鍵裂解;另一方面是由于超聲波的空化效應所產生的高溫高壓環境導致了鏈的斷裂.與其他降解法比較,超聲降解所得降解物的分子量分布窄小,純度高  .超聲波處理可應用于制備抗性糊精,因為在抗性糊精的制備過程中,淀粉分子的降解與酶解是必不可少的過程,超聲波在降解淀粉的同時,可以使酶解速度增加,縮短抗性糊精的制備時間,通過控制反應條件,取得制備抗性糊精的最佳工藝條件.

               綜上所述,抗性糊精具有許多獨特的功能和良好的物性,幾乎各方面的特性均優于非淀粉多糖類膳食纖維和不溶性膳食纖維,是一種值得開發的新型的食品添加劑,可作為食品的膳食功能成分,廣泛應用于碳水化合物、脂肪質食品中,而且抗性糊精利用的原料可以使用直鏈淀粉含量高的玉米淀粉,它的生產可使玉米獲得更高層次的利用.隨著人民生活水平的提高,人們對具有保健功能的營養因子或食品更加青睞,抗性糊精為低熱、高膳食纖維含量功能食品成分可為人們提供嶄新的功能性產品.

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