鷹嘴豆抗性淀粉提取工藝及其降血脂效應(yīng)研究

◎ 李 偉，姚樹奇

（新疆天山奇豆生物科技有限公司，新疆 昌吉 831900）

1 試驗(yàn)方法

1.1 鷹嘴豆淀粉的制備工藝流程

鷹嘴豆20 g→0.3%亞硫酸鈉浸泡過夜→除皮→磨漿→100目篩→靜置→酶解→離心棄去上清液→沉淀加NaOH溶液浸泡→靜置沉淀→離心→分離沉淀→加酸中和→45 ℃干燥24 h→裝入自封袋。

1.2 鷹嘴豆抗性淀粉得率

鷹嘴豆淀粉乳溶液，沸水浴中預(yù)糊化后，121 ℃下處理30 min室溫冷卻后，4 ℃冷藏24 h。粉碎后加入蒸餾水并調(diào)節(jié)pH值至6，再加入淀粉酶于80 ℃下超聲條件下酶解10 min，再將pH值調(diào)至4，葡萄糖淀粉酶50 ℃下酶解30 min后冷卻、離心，水洗直至中性，干燥得鷹嘴豆抗性淀粉。將制得的鷹嘴豆抗性淀粉烘干至恒重，計(jì)算鷹嘴豆抗性淀粉的得率。

1.3 單因素實(shí)驗(yàn)

以鷹嘴豆抗性淀粉提取率為指標(biāo)，考察NaOH濃度、酶添加量、酶解時(shí)間、超聲功率、超聲時(shí)間和pH等因素對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響，確定各因素的最佳提取條件。每次試驗(yàn)需做3次平行，以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（SD）表示試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.3.1 NaOH濃度對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

分別加入0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%（質(zhì)量濃度）的NaOH溶液于鷹嘴豆淀粉乳化液中，料液比為1∶3，置于30 ℃恒溫水浴振蕩器上5 h，再如1.2所述方法測(cè)定淀粉含量，得出鷹嘴豆淀粉提取率。

1.3.2 酶添加量對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

加0.2%NaOH溶液于鷹嘴豆淀粉乳化液中，料液比為1∶3，設(shè)定5個(gè)酶添加量梯度為40、50、60、70 μL和80 μL，其他條件同1.2所述，測(cè)定淀粉含量，得出鷹嘴豆淀粉提取率。

1.3.3 酶解時(shí)間對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

加0.2%NaOH溶液于鷹嘴豆淀粉乳化液中，料液比為1∶3，設(shè)定5個(gè)酶解時(shí)間梯度為10、20、30、40 min和50 min，其他條件同1.2所述，測(cè)定淀粉含量，得出鷹嘴豆淀粉提取率。

1.3.4 超聲處理功率對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

加0.2%NaOH溶液于鷹嘴豆淀粉乳化液中，料液比為1∶3，設(shè)定5個(gè)超聲功率梯度為200、300、400、500 W和600 W，其他條件同1.2所述，測(cè)定淀粉含量，得出鷹嘴豆淀粉提取率。

1.3.5 超聲處理時(shí)間對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

加0.2%NaOH溶液于鷹嘴豆淀粉乳化液中，料液比為1∶3，設(shè)定5個(gè)超聲時(shí)間梯度為2、4、6、8 min和10 min，其他條件同1.2所述，測(cè)定淀粉含量，得出鷹嘴豆淀粉提取率。

1.3.6 pH值對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

加0.2%NaOH溶液于鷹嘴豆淀粉乳化液中，料液比為1∶3，設(shè)定5個(gè)pH梯度4、5、6、7和8，其他條件同1.2所述，測(cè)定淀粉含量，得出鷹嘴豆淀粉提取率。

1.4 正交優(yōu)化

基于單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用四因素三水平的正交試驗(yàn)對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉的提取工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1。

表1 正交試驗(yàn)因素及水平表

1.4.1 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)

將已進(jìn)行7天動(dòng)物適應(yīng)性飼養(yǎng)隨機(jī)分為空白對(duì)照組、陽(yáng)性對(duì)照組A（降脂藥）、模型對(duì)照組B、鷹嘴豆抗性淀粉低劑量組C（20 g/kg）、鷹嘴豆抗性淀粉高劑量組D（40 g/kg），每組各8只。連續(xù)兩周以高脂乳劑結(jié)合基礎(chǔ)飼料對(duì)小鼠進(jìn)行灌喂模型組，其中鷹嘴豆抗性淀粉高劑量組、低劑量組喂配方飼料，而正常對(duì)照組喂基礎(chǔ)飼料。實(shí)驗(yàn)4周后，空腹小鼠剪尾取尾血，離心取血清，按照試劑盒說明書，測(cè)定空腹血清中總膽固醇（TC）和甘油三酯（TG）含量。采用酶標(biāo)儀測(cè)定各組小鼠的血清總膽固醇及甘油三酯含量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.4.2 數(shù)據(jù)處理

采用Prism5處理數(shù)據(jù)，SPSS22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 NaOH濃度對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

由圖1可知，當(dāng)NaOH濃度達(dá)到0.1%時(shí)，鷹嘴豆抗性淀粉提取率呈增加趨勢(shì)；當(dāng)NaOH濃度達(dá)0.4%時(shí)，隨著NaOH濃度增加，鷹嘴豆抗性淀粉提取率降低。這可能是因?yàn)楫?dāng)NaOH濃度較低時(shí)，鷹嘴豆抗性淀粉中含有較多蛋白質(zhì)或脂質(zhì)等雜質(zhì)，而當(dāng)濃度過高時(shí)可能使得淀粉機(jī)構(gòu)破壞從而增加了淀粉的溶解。因此，暫定最佳NaOH濃度為0.4%。

圖1 NaOH濃度對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響圖

2.1.2 酶添加量對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

由圖2可知，當(dāng)酶添加量達(dá)到40 μL時(shí)，鷹嘴豆抗性淀粉提取率呈增加趨勢(shì)；當(dāng)酶添加量達(dá)50 μL時(shí)，隨著酶添加量增加，鷹嘴豆抗性淀粉提取率降低。這可能是因?yàn)楫?dāng)酶添加量較低時(shí)，鷹嘴豆抗性淀粉不易酶解，抗性淀粉純度較低，而當(dāng)酶添加量過高時(shí)鷹嘴豆抗性淀粉已達(dá)到最高值。因此，暫定最佳酶添加量為70 μL。

圖2 酶添加量對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響圖

2.1.3 酶解時(shí)間對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

由圖3可知，當(dāng)酶解時(shí)間為10～20 min時(shí)，鷹嘴豆抗性淀粉提取率增加趨勢(shì)不明顯；而隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，鷹嘴豆抗性淀粉提取率隨之增加，當(dāng)酶解時(shí)間從40 min延長(zhǎng)至50 min時(shí)，鷹嘴豆抗性淀粉的提取率反而下降。這可能是因?yàn)閺?0 min開始淀粉可充分酶解，而當(dāng)酶解時(shí)間達(dá)到40 min時(shí)，鷹嘴豆淀粉的含量下降是由于酶在空氣中失活，從而使得鷹嘴豆抗性淀粉純度較低。因此，暫定最佳酶解時(shí)間為40 min。

圖3 酶解時(shí)間對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響圖

2.1.4 超聲處理功率對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響由圖4可知，200～500 W范圍內(nèi)，鷹嘴豆抗性淀粉提取率隨著超聲波功率的增加而提高，在超聲功率為500 W時(shí)，淀粉提取率最高，500～600 W淀粉提取率反而下降，故超聲考察范圍為400～600 W。因此，暫定最佳超聲功率為500 W。

圖4 超聲處理功率對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響圖

2.1.5 超聲處理時(shí)間對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

由圖5可知，超聲時(shí)間在2～8 min范圍，隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)，鷹嘴豆抗性淀粉提取率也隨之升高，在8～10 min范圍內(nèi)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)鷹嘴豆抗性淀粉提取率稍有下降。因此，暫定最佳超聲處理時(shí)間為8 min。

圖5 超聲處理時(shí)間對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響圖

2.1.6 pH值對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

由圖6可知，當(dāng)pH值為4～7時(shí)，鷹嘴豆抗性淀粉提取率隨之增加，當(dāng)pH值從7提高到8時(shí)，鷹嘴豆抗性淀粉的提取率反而下降。這可能是因?yàn)閺膒H為4開始淀粉可充分酶解，而當(dāng)pH達(dá)到7后時(shí)，鷹嘴豆淀粉乳化液中含有較多非抗性淀粉的雜質(zhì)，從而使得鷹嘴豆抗性淀粉純度較低。因此，暫定最佳pH值為7。

圖6 pH值對(duì)鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響圖

2.2 超聲輔助酶法提取工藝優(yōu)化

2.2.1 正交實(shí)驗(yàn)

由表2可知，超聲波輔助酶解提取鷹嘴豆抗性淀粉時(shí)各因素對(duì)提取率影響主次順序酶添加量/時(shí)間（μL/min）＞超聲功率及時(shí)間（W/min）＞NaOH濃度＞pH值。由正交試驗(yàn)結(jié)果得到最佳工藝組合為酶添加量70 μL酶解30 min、超聲波500 W處理8 min、NaOH濃度0.4%及pH值7。

2.2.2 正交實(shí)驗(yàn)方差分析

以SPSS 22.0分析結(jié)果，結(jié)果見表3。

表3 正交結(jié)果方差分析表

2.2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

根據(jù)正交試驗(yàn)分析得到最佳試驗(yàn)組合：酶添加量/時(shí)間為70 μL/30 min、超聲功率及時(shí)間為500 W/8 min、NaOH濃度0.4%及pH值7，將該組合進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)4次平行實(shí)驗(yàn)達(dá)到驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?zāi)康模Y(jié)果顯示鷹嘴豆抗性淀粉提取率為（38.12±0.07）%，與正交結(jié)果相符，故確定鷹嘴豆抗性淀粉最優(yōu)提取工藝為酶添加量/時(shí)間為70 μL/30 min、超聲功率及時(shí)間為500 W/8 min、NaOH濃度0.4%及pH值7。

表2 超聲輔助酶解提取鷹嘴豆抗性淀粉正交實(shí)驗(yàn)表

2.3 鷹嘴豆抗性淀粉對(duì)小鼠血脂的影響

2.3.1 小鼠血清總膽固醇（TC）變化

飼養(yǎng)小鼠四周內(nèi)血清總膽固醇變化情況如表4。由表4可知，給藥2周后，與模型組相比，飼喂小鼠鷹嘴豆抗性淀粉高、低劑量組，陽(yáng)性對(duì)照組，血清總膽固醇下降顯著（P＜0.05），且鷹嘴豆抗性淀粉高劑量組與低劑量組具有一定的劑量依賴關(guān)系。而給藥4周時(shí)，陽(yáng)性對(duì)照組總膽固醇下降量?jī)?yōu)于其他各組，且鷹嘴豆抗性淀粉高劑量組效果與陽(yáng)性對(duì)照組效果相當(dāng)（P＞0.05），這說明鷹嘴豆抗性淀粉具有輔助降膽固醇的作用。

表4 鷹嘴豆抗性淀粉對(duì)小鼠TC的影響表

2.3.2 小鼠血清總甘油三酯（TG）變化

飼養(yǎng)小鼠四周內(nèi)血清總甘油三酯變化情況如表5。由表5可知，給藥2周后，與模型組相比，飼喂小鼠鷹嘴豆抗性淀粉高、低劑量組，陽(yáng)性對(duì)照組，血清總甘油三酯下降顯著（P＜0.05），且鷹嘴豆抗性淀粉高劑量組與低劑量組具有一定的劑量依賴關(guān)系。而給藥4周時(shí)，陽(yáng)性對(duì)照組總甘油三酯下降量?jī)?yōu)于其他各組，且鷹嘴豆抗性淀粉高劑量組效果與陽(yáng)性對(duì)照組效果相當(dāng)（P＞0.05），這說明鷹嘴豆抗性淀粉具有輔助降甘油三酯的作用。

表5 鷹嘴豆抗性淀粉對(duì)小鼠TG的影響表

3 結(jié)論

新疆木壘鷹嘴豆抗性淀粉（RS）作為結(jié)構(gòu)復(fù)雜且容易加工的產(chǎn)品，其提取工藝研究相對(duì)較少。本研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，采用超聲波輔助酶解-堿提鷹嘴豆抗性淀粉，通過單因素正交優(yōu)化得提取鷹嘴豆抗性淀粉最佳工藝為酶添加量/時(shí)間70 μL/30 min、超聲功率及時(shí)間500 W/8 min、NaOH濃度0.4%及pH值7，這將促進(jìn)新疆鷹嘴豆抗性淀粉產(chǎn)品的開發(fā)。

大量研究表明抗性淀粉具有顯著降血脂、降血糖等作用，可降低血清膽固醇、甘油三酯[1-3]。通過研究鷹嘴豆抗性淀粉降血脂效果，結(jié)果顯示，以鷹嘴豆抗性淀粉飼喂小鼠4周后，與模型組相比，鷹嘴豆抗性淀粉高劑量組小鼠總膽固醇及總甘油三酯含量顯著降低，且與陽(yáng)性對(duì)照組效果相當(dāng)，提示鷹嘴豆抗性淀粉具有輔助降血脂效果。這將為新疆木壘鷹嘴豆淀粉的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)，從而以期達(dá)到促進(jìn)新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

[1]劉 堅(jiān)，江 波，李艷紅，等.超高壓對(duì)鷹嘴豆分離蛋白起泡性能的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（28）：9012-9013.

[2]周麗卿，杜雙奎，趙佳，等.響應(yīng)面法優(yōu)化鷹嘴豆蛋白提取工藝[J].食品科學(xué)，2012，33（8）：66-70.[3]孫永康.鷹嘴豆抗性淀粉的制備、理化性質(zhì)和腸道益生特性研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.