淀粉的消化性及膳食纖維對其影響研究進展

劉容，孫衛東，田雯

（1.南寧學院機電與質量技術工程學院，廣西南寧530200；2.廣西大學輕工與食品工程學院，廣西南寧530004）

淀粉的消化性及膳食纖維對其影響研究進展

劉容1，2，孫衛東2，*，田雯2

（1.南寧學院機電與質量技術工程學院，廣西南寧530200；2.廣西大學輕工與食品工程學院，廣西南寧530004）

淀粉的消化性與人體健康密切相關，膳食纖維與淀粉通常在膳食中共同存在，并對淀粉的消化性產生一定影響，引起廣泛關注。本文介紹了淀粉消化性與人體健康之間的關系，綜述了近年來國內外關于膳食纖維對淀粉消化性影響方面的研究，在此基礎上探討膳食纖維影響淀粉消化性的機理。

淀粉；膳食纖維；消化

淀粉是主食的主要部分，也是很多加工食品的重要成分［1］。淀粉的消化性與人體健康密切相關，其消化速度也與人體許多慢性疾病有關。研究淀粉的消化性不僅可以揭示一些與人體代謝相關的疾病，而且可以為人類的膳食營養提供指南，因此具有重要意義［2-4］。淀粉的消化性受淀粉結構［5］、直支鏈比率［6］、食品加工工藝［7］以及其它營養物質如脂肪、蛋白質、膳食纖維的存在［8］等多種因素的影響。

膳食纖維是一類不被人體消化吸收的非淀粉多糖，對人體具重要保健作用。膳食纖維往往在食品中與淀粉共存，也以食品添加劑的形式加入以改善食品理化和營養特性。一些研究認為增加膳食纖維的攝入與減少淀粉的消化以及降低血糖反應具有一定關系［9］。本文主要探討淀粉消化性與人體健康的關系，綜合國內外關于膳食纖維對淀粉消化性影響的最新研究，分析膳食纖維對淀粉消化性的影響規律，以為進一步的研究或者開發預防慢性疾病的新型食品提供參考。

1淀粉消化性與人體健康

淀粉消化性與人體健康的關系主要從淀粉的消化速率和人體血糖反應兩個方面來衡量。淀粉的消化速度對于人體的健康有重要影響，基于此，Englyst［10］從營養學角度將淀粉分為快消化淀粉（RDS）、慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）。抗性淀粉指在人體小腸內不能被消化吸收，但是可以在大腸內被腸道微生物部分發酵的淀粉；快消化淀粉是指在小腸內能夠快速（＜20 min）消化吸收的淀粉；慢消化淀粉指在小腸中被完全消化吸收但速度較慢（20 min～120 min）的淀粉［11-12］。

人體攝入快消化淀粉后會迅速消化被分解成游離葡萄糖，在小腸內被吸收，使得體內血糖水平迅速升高，引起體內胰島素大量分泌，而胰島素的分泌又會迅速降低體內血糖水平［13］。這種高血糖和低血糖反應的循環導致了Ⅱ型糖尿病和胰島素抗性的產生，也增加了肥胖的可能性，這種淀粉的膳食，對于目前社會廣泛存在的肥胖癥及慢性疾病，尤其是糖尿病的預防是不利的［14-16］。與快消化淀粉相比，慢消化淀粉的攝入，能夠減慢和延長葡萄糖的餐后釋放，同時產生相應較低胰島素水平［17-19］。Wachters［20］研究發現，糖尿病患者攝入慢消化淀粉后，能較好的控制血糖和糖尿病相關的并發癥。慢性淀粉具有調節人體血糖反應的潛在功能，因此通過提高慢消化淀粉的數量來增強食品營養特性是具有重要意義［21］?？剐缘矸鄄荒鼙蝗梭w消化吸收，熱量值極低，也不會引起人體餐后血糖升高，具備類似膳食纖維的重要保健功能，對于慢性疾病的預防具有較好的效果。

血糖生成指數（GI）是表征食物引起人體餐后血糖反應的一項指標，也是食物的生理學參數。由Jenkins于1981年首次提出，它表示當食用含50 g有價值的碳水化合物的食物后，在一定時間內（一般為2 h）體內血糖水平應答與食用相當量的葡萄糖或白面包引起的血糖應答水平的比值，而餐后血糖應答一般用曲線下的面積來表示。GI是一個比較而言的數值，反映了食物與葡萄糖相比升高血糖的速度和能力，通常以葡萄糖的GI為100。因此，根據GI值大小可將富含碳水化合物食品劃分為不同等級，GI小于55的食物被認為是低GI食物，在55～70范圍之間的為中GI食物，70以上為高GI食物。高GI的食物，進入胃腸道后，消化快，吸收完全，使葡萄糖迅速進入血液，血糖峰值高，胰島素快速升高，導致血糖下降速度也快，血糖波動劇烈；低GI的食物，在胃腸道中停留時間長，釋放緩慢，葡萄糖進入血液后峰值低，下降速度慢，引起的餐后血糖反應較小，需要的胰島素也相應較少，從而避免了血糖的劇烈波動，有利于血糖的控制。

快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉分別從食物角度反映淀粉的消化速度，血糖生成指數則從人體血糖應答的角度反應淀粉的消化性。通過一定手段增加食物中慢消化淀粉和抗性淀粉數量，降低食物中的血糖生成指數，對于慢性疾病，尤其是糖尿病的預防是頗有益處的。

2膳食纖維對淀粉消化性的影響

富含膳食纖維的膳食對食物的血糖反應產生一定的影響。近年來，為了得到較低的食物血糖生成指數以及降低食物能量攝入，膳食纖維被廣泛用在意大利面、餅干、面包等食品中［22］。Englyst等［23］研究發現淀粉類食物葡萄糖的釋放和血糖指數之間有很高的相關性，研究了23類食品中快吸收葡萄糖與血糖生成指數呈正相關，慢吸收葡萄糖與血糖生成指數呈負相關。添加膳食纖維對于淀粉類食物的消化吸收及血糖反應水平之間的關系研究，已有大量的研究報道，見表1。

表1　膳食纖維對淀粉消化性的影響Table 1Effect of dietary fiber on the digestibility of starch

表1中，Chung［24］等的研究通過體外模擬消化實驗發現，淀粉的消化隨著燕麥β-葡聚糖黏度的增加，淀粉消化率減小，血糖反應指數降低，燕麥β-葡聚糖與淀粉濃度比在1.6∶10時，能夠明顯降低人體血糖反應峰值。Wang Jing［25］等的研究將淀粉、瓜爾豆膠和檸檬酸復合擠壓法制備抗性淀粉，研究發現在一定范圍內，抗性淀粉的含量隨著瓜爾豆膠濃度的增加而增加。Radovanovic A［26］研究了擠壓食品中添加菊芋對于血糖生成指數的影響，發現菊芋對人體血糖水平具有顯著的影響，添加80%的菊芋形成低血糖生成指數的食物；添加30%～60%的菊芋形成中等血糖生成指數的食物。Bae I Y［22］研究了蘋果膳食纖維對小麥凝膠淀粉消化的影響，發現當面粉中加入20%等比例可溶性和不溶性膳食纖維時，預測血糖生成指數明顯降低，當膳食纖維的量增加到30%時，血糖生成指數變化不明顯。

一定量的膳食纖維或者富含膳食纖維進食后，與不含膳食纖維飲食相比，總體上表現為快消化淀粉含量減低，慢性淀粉或性淀粉含量增加。Regand A［27］燕麥β葡聚糖對淀粉消化吸收及血糖的影響，發現燕麥β葡聚糖分子量和溶液濃度越大，其延緩淀粉消化效果就越好，表現在血糖指數降低、慢消化淀粉和抗性淀粉增加。Oh I K［28］研究比較了可溶性與不溶性膳食纖維對于面包消化的影響，發現增加不溶性膳食纖維比率，慢消化淀粉含量增加，快消化淀粉含量減低；總膳食纖維和不溶性膳食纖維與可溶性膳食纖維相比，降低血糖指數的效果更好。

總體上，膳食纖維的添加在一定程度上會抑制淀粉的體內消化或體外水解，從而降低了食物的血糖生成指數或淀粉水解率。值得注意的是，Gularte［29］的研究中，部分親水性膠體與淀粉之間呈現了增加血糖生成指數的趨勢，這與其它研究結果并不一致，說明親水性膠體對于淀粉的作用受多種因素的影響，可能對添加濃度、淀粉的結構、加工工藝等具有依賴性，將瓜爾豆膠添加到馬鈴薯淀粉中卻呈現了與其它膠體相反的趨勢，這與以往研究的結果一致，相似的，黃原膠和果膠在研究中也呈現出了不一致的結果，其主要影響因素，還需更深一步的研究。

3膳食纖維影響淀粉消化性的機理探討

大量研究表明，膳食纖維對淀粉消化性產生一定影響，但對于膳食纖維的存在對淀粉消化性影響機理尚沒有一致的結論。已有一系列的膳食纖維（瓜爾豆膠、纖維素、果膠、槐樹豆膠、麥麩、抗性淀粉、β-葡聚糖、豌豆纖維、菊粉）用于意大利面、餅干、面包［30-34］。就膳食纖維而已，目前的研究［34-35］主要側重于水溶性膳食纖維方面，發現可溶性膳食纖維通過改變食品的微觀結構減少淀粉的消化，或者由于非淀粉多糖的溶解、水化作用，阻止了淀粉與水的結合，進而限制了淀粉的糊化［36-37］。可溶性膳食纖維降低淀粉體外水解的效果在一定程度上比不溶性膳食纖維的效果更好［28］。然而，同一可溶性膳食纖維減低淀粉的消化水平的程度不同，表明膳食纖維降低淀粉消化的能力受產品及其工藝的影響［39］。

總體上，膳食纖維對淀粉消化性的影響原因主要表現在兩個方面：一方面，膳食纖維與淀粉通過氫鍵、范德華力等作用形成復合物，改變了淀粉體系的理化性質，如食品體系的黏度，淀粉的膨脹度等，從而影響淀粉消化性；另一方面，膳食纖維（主要是親水性膠體）與淀粉相互作用，膳食纖維包裹淀粉或者形成阻止酶解的屏障。

膳食纖維通過改變淀粉體系的理化性質而影響消化方面，研究較多的是淀粉體系的黏度。早期的研究認為，膳食纖維保健功能的發揮與其在水溶液中的高黏度有關系，發現黏度越大的物質對于降低餐后血糖和胰島素濃度的效果越好。健康人體內的粘性多糖可能延長營養物質的吸收時間，調節消化期間血液營養素水平［39］；Dartois［40］認為親水性膠體在腸道前段的生理學作用可能是因為在腸內腔中產生高黏度體系，因此影響營養物質的吸收以及降低餐后血液中營養素水平。也有研究［41］發現，多糖黏度與淀粉體外水解率和體內血糖反應呈負相關，隨著燕麥β-葡聚糖黏度的增加，淀粉體外水解率和體內血糖反應降低。Dartois［40］研究了瓜爾豆膠對對淀粉體外消化性的影響，發現瓜爾豆膠的存在增加了體系的黏度，進而抑制酶的作用。

親水膠體作為可溶性膳食纖維中的一類，被廣泛用作食品添加劑以提高食品的穩定性和質構［42］，通常與不同的淀粉混合改善食品體系的流變學和糊化特性［43-44］，近年來，親水性膠體與淀粉的相互作用是近年來研究的熱點，但研究側重與二者混合后，對淀粉理化性質的影響有較多的研究，對于其消化性的影響以及與理化性質的關聯性，少見報道。有研究［42，45］發現親水性膠體的存在能夠改變淀粉水解方式，淀粉消化和血糖生成指數很大程度上依賴于膠體種類，甚至對于同一種膠體呈現不同的血糖生成指數，尚沒有一致的影響趨勢。

膳食纖維可將淀粉包埋而影響淀粉的消化吸收，屬于抗性淀粉RS1，一般是由于淀粉顆粒發生物理屏蔽作用，被鎖定在植物細胞壁上使其不能為淀粉酶所作用的部分，當咀嚼時，植物細胞壁不能被唾液和胰腺α-淀粉酶分解，主要存在于完整或部分碾磨的谷粒、豆粒、麥粒中。

在淀粉糊化過程中，黃原膠及瓜爾豆膠可包裹在玉米淀粉顆粒表面，與淀粉競爭性的吸收水分。海藻酸鹽能夠包裹淀粉顆粒，對淀粉的溶脹及其酶的作用起到保護的作用，相似的研究發現瓜爾豆膠對蠟質玉米淀粉消化性的影響，認為瓜爾豆膠延遲、降低淀粉的水解是由于能夠在淀粉顆粒外形成一個保護屏障［46］。此外，膳食纖維也可能通過影響淀粉體系的理化性質而抑制淀粉的酶解，或者直接與酶發生相互作用，而影響淀粉的水解。

4結論與展望

膳食纖維和淀粉都是食物中的重要成分，二者通常在膳食中共同存在。通過膳食纖維調控膳食淀粉的消化，對于餐后血糖水平控制和預防慢性疾病具有巨大的潛力，已引起了科學工作者的高度關注，但相關研究才剛剛起步，筆者認為以下幾個方面的研究還有待于進一步的加深：1）將膳食纖維作為淀粉的一種配體與淀粉復合，二者之間的微觀結構、理化性質、消化性、應用性相關的研究鮮見報道；2）膳食纖維改性淀粉制備慢消化、抗性淀粉還未見報道；3）膳食纖維可能參與抑制淀粉酶的活性而影響淀粉的消化，但目前相關研究基本空白。總之，通過更加深入系統的研究膳食纖維對淀粉消化性的影響的機理，對于膳食指導和人體健康具有重要的意義。

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Research on the Digestibility of Starch and Affected by Dietary Fiber

LIU Rong1，2，SUN Wei-dong2，*，TIAN Wen2
（1.College of Electromechanical and Quality Technology Engineering，Nanning University，Nanning 530200，Guangxi，China；2.College of Light Industry and Food Engineering，Guangxi University，Nanning 530004，Guangxi，China）

The digestibility of starch is closely related to human health，and dietary fiber and starch in the diet usually exist together，and the former exerts an influence on the digestion of the latter，which caused widespread concern.In this paper，the relationship between the digestibility of starch and human health was introduced，and the advance in the influence on the digestion of starch by dietary fiber was summarized，based on which based on the influence mechanism of starch digestibility by dietary fiber are discussed.

starch；dietaryfiber；digestion

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.19.050

2016-05-19

劉容（1985—），女（漢），講師，博士在讀，研究方向：食品營養與安全。

孫衛東（1962—），男，教授，博士生導師，研究方向：糖類副產物綜合利用。