抗性糊精的生產應用現狀研究與展望

王六強，張新武，馬飛飛，慕小靜

（河南省食品工業科學研究所有限公司，鄭州市抗消化淀粉生產技術與應用重點實驗室，河南鄭州 450053）

膳食纖維作為一種重要的營養素，對人體健康及新陳代謝有極其重要的作用，是人類維持生命和健康成長必需的七大營養素之一。隨著生活水平的提高，人們開始追求食品的精加工，這使得大量的膳食纖維流失，導致人體膳食纖維攝入不足，所以有必要強化食品加工中膳食纖維的含量。膳食纖維根據在水中溶解性不同，可分為水溶性膳食纖維和水不溶性膳食纖維。不溶性膳食纖維在小腸中不會被消化，不能被人體吸收提供營養素和熱量，口感粗澀，在食品加工中會影響口感。高分子水溶性膳食纖維黏度高、凝膠性大，在食品加工過程中效果也不好。隨著研究的深入，近年來出現了低黏性水溶性膳食纖維，即具有膳食纖維的功能性，在食品加工過程中又易于添加，受到廣大食品加工企業的一致好評，其中抗性糊精最具代表性。

抗性糊精是由玉米淀粉或其他淀粉經部分降解及糖基化轉移形成的可溶性膳食纖維。分子中含有α-1,2糖苷鍵和α-1,3糖苷鍵，縮葡聚糖和β-1,6葡萄糖苷結構。另外，還有很多不規則結構[1]。特殊的分子結構賦予抗性糊精特殊的理化性質及生理功能。抗性糊精為白色微淡黃色粉末，略帶甜味，易溶于冷水中，不溶于乙醇，水溶液黏度低，并且黏度受剪切速率和溫度的影響小。抗性糊精耐熱、耐酸、耐壓、耐冷凍、低褐變、耐儲存，添加到食品中不會改變食品的品質，抗性糊精還具有降血糖、整理腸道的功能，因此被廣泛應用到保健品、乳制品、嬰兒食品、焙烤制品、肉制品中[2]。根據我國有關法律規定，衛生部2012年第16號公告將抗性糊精列為普通食品，使得抗性糊精有良好的市場應用前景。主要闡述了抗性糊精近年來的制作工藝及應用研究現狀。

1 抗性糊精的制備工藝研究現狀

抗性糊精最早是由日本松谷化學工業株式會社在20世紀80年代開發出來。將淀粉在鹽酸存在條件下，加熱130～180℃，變成焙燒糊精，然后溶解在水中，用α-淀粉酶水解，然后經過脫色、分離、精制、噴霧干燥制得難消化糊精。大隈一裕等人[3]的發現，拓寬了人們的思路。隨著研究的深入，抗性糊精的制作工藝不斷改善，產品純度持續提高。張新武等人[4]采用焙烤法制備抗性糊精。其通過試驗分析，將一定量的淀粉加熱210℃，加熱1.5 h，制備的產品中抗性糊精含量可高達83.9%，但外觀還需改善。黃繼紅等人[5]采用滾子加熱制備抗性糊精，將玉米淀粉，經過滾子密閉酸熱處理制備抗性糊精，最終確定條件為酸添加量8%，加熱溫度180℃，加熱時間1.5 h，酶添加量0.04%，得到抗性糊精含量為83.97%，較傳統工藝提高了抗性糊精的含量，但樣品的提純及脫色除雜還需進一步研究。吳勝旭等人[6]采用微波-乙醇沉淀法制備抗性糊精。通過響應面分析優化，確定最優工藝條件為加熱時間10 min，微波功率520 W，乙醇體積分數75%，所得抗性糊精含量為84.5%，此方法下抗性糊精的得率明顯高于未優化條件的得率。劉軍等人[7]通過基因工程，制得大量Thermus thermophilus的淀粉分支酶（TtSBE），TtSBE酶可利用焦糊精中的α-1,4糖苷鍵合成人體抗消化成分的α-1,6糖苷鍵，在溫度60℃，pH值6.5，加酶量3 000 U/g（焦糊精），轉化時間12 h，相比焦糊精，抗性成分得率提高7%，抗性成分含量達到50%，具有潛在的工業化生產價值。李良玉等人[8]采用一種順序式模擬移動色譜純化抗性糊精的方法，通過6根色譜柱、3個階段的分離純化，得到抗性糊精質量分數為15%～25%，純度90%～98%，回收率85%～95%。張穎等人[9]研究了抗性糊精純化工藝，通過研究酵母發酵對焦糊精酶解液的影響條件，篩選出國光高活性干酵母，再經低糖型酵母二次發酵，使葡萄糖含量下降，然后用78%的酒精進行沉淀，最后可得到純度95.30%的抗性糊精，得率為40.32%。上述學者著重對抗性糊精制備工藝進行優化研究，諸如糊化的條件、篩選合適的酶、改變酶解條件、優化分離純化方法，得到純度高、回收率高的抗性糊精產品，而對抗性糊精生產裝備、應用作用機理及改善人體健康的作用機制等相關研究報道較少。

2 抗性糊精的應用現狀

抗性糊精作為一種水溶性膳食纖維，能夠有效抑制和調節胰島素，促進腸道健康，具有低黏度、低甜味、耐酸和耐高溫等優良的理化性質及功能特性，使其在保健品及食品中應用廣泛。

2.1 抗性糊精在保健品中的應用

隨著生活水平的提高，糖尿病、便秘等疾病嚴重影響人們的身體健康，將水溶性膳食纖維添加到保健食品中，將會有利于控制病人的病情。抗性糊精可明顯抑制血糖和胰島素上升，這是因為抗性糊精可抑制小腸對糖類的消化吸收，改善末梢組織對胰島素的感受性，使胰島素的感受性降低[10]。抗性糊精能隨著凝膠的形成，阻止糖類擴散，推遲糖類在腸內吸收，從而抑制血糖和胰島素的升高。張澤生等人[11]研究抗性糊精對小鼠血糖及糖耐量的影響。試驗表明，抗性糊精對糖尿病小鼠產生明顯的調節血糖的作用，可對體重控制有潛在的作用，并且可以顯著改善糖尿病小鼠的糖耐量，降低機體吸收葡萄糖的速率或數量。Cai Xiaxia等人[12]研究了添加菊粉和抗性糊精的奶粉對Ⅱ型糖尿病老年人的血糖控制和胰島素抵抗的改善通過12周的隨機試驗。通過試驗表明，添加菊粉和抗性糊精的奶粉有助于改善血糖控制、胰島素抵抗和血壓控制，但還需要更大規模的試驗來評估此項研究。胡帆等人[13]研究了抗性糊精通過增強胰島素信號轉導改善db/db小鼠胰島素抵抗。通過試驗證明，抗性糊精可能通過增強胰島素信號轉導來改善db/db小鼠的胰島素抵抗，探索了抗性糊精對Ⅱ型糖尿病患者的作用機制。

抗性糊精能抵抗體內消化酶的作用，在消化道內不會被消化吸收，能夠進入大腸，促進腸道有益菌群的生長、繁殖，益生菌代謝會產生一些對人體有益的調節物質，進而提高人體免疫系統和腸道功能，同時抑制腸道有害微生物的生長。抗性糊精吸水膨脹，能增加糞便體積，促進腸道蠕動，從而能夠起到整理腸道的功能。甘聃等人[14]做了黨參、萊菔子提取物與抗性糊精復合配方的輔助通便功能研究。通過試驗表明，抗性糊精單獨作用對小鼠首粒排黑便時間、排黑便粒數和總質量有明顯作用，抗性糊精與黨參和萊菔子復合作用時，也對小鼠首粒排黑便時間、排黑便粒數和總質量等有明顯作用，這表明該復合配方對增加小鼠的小腸推進，縮短便秘小鼠排便時間、增加排便次數及便重有明顯的輔助作用。

2.2 抗性糊精在乳制品中的應用

抗性糊精作為一種國家認可的可添加食品，在食品加工過程中不會改變食物原有的風味和質構，添加到乳制品中可部分代替砂糖或脂肪，強化乳制品中膳食纖維含量。陳曉霞等人[15]研究了抗性糊精對凝固型酸奶品質的影響。通過試驗，確定抗性糊精添加量為6%～20%時，抗性糊精酸奶可獲得優良的感官評定，具有廣闊的市場發展前景。抗性糊精酸奶熱特性分析，其變性溫度低、變性峰展寬、反應總焓降低，可能是抗性糊精和蛋白分子相互作用的結果。

2.3 抗性糊精在飲料中的應用

抗性糊精作為一種安全健康的低分子水溶性膳食纖維，添加到飲料中可制作不添加糖的功能飲料。同時，抗性糊精的添加可減少熱量攝取、促進消化吸收、維護腸道健康。水溶性膳食纖維的添加，也會解決飲料沉淀、分層現象。日本、歐洲及其他國家水溶性膳食纖維飲料深受歡迎。馬夢垚等人[16]研究了抗性糊精低糖飲料的復配優化。通過單因素試驗及正交試驗，確定飲料中抗性糊精添加量為12%，得到的產品感官指標、理化指標、微生物指標均符合國家標準。田芬等人[17]研究水溶性膳食纖維對無脂酸乳飲料穩定性的影響。通過研究表明，水溶性膳食纖維抗性糊精和聚葡萄糖的添加，從熱處理、發酵、成品等一系列過程中，均產生了對體系穩定性的正面影響，其中抗性糊精的作用效果顯著，值得進一步研究，并應用到工業生產中。

2.4 抗性糊精在面制品中的應用

抗性糊精可添加到面制品中，改善產品的口感及特性，可改善面包色澤、改變饅頭口感，使面條韌性增加且耐煮耐泡。王芬等人[18]研究了抗性糊精蕎麥掛面的復配優化。通過單因素試驗和正交試驗，得到最優配方為抗性糊精添加量為6%，在此條件下掛面的感官品質提高，掛面烹飪損失率有所下降，斷條率最低。

2.5 抗性糊精在酒類中的應用

抗性糊精熱穩定性好，溶解在純水中能顯著降低其表面張力，并能保持純水原有的流變性能，可將其添加到酒類中，改變其感官特性。Ying Zhang等人[19]研究了抗性糊精對米酒和紅酒品質的影響。通過試驗表明，添加5%的抗性糊精，能有效改良米酒和紅酒的感官品質，能顯著降低表面張力，提高溶液的穩定性。

3 抗性糊精的國內外市場現狀

據有關研究統計，去年全球抗性糊精市場的收入為18.6億元，預計到2025年將會達到33.4億元，未來幾年，全球收入將會持續增長。目前，在全球市場份額中，北美地區首當其沖，排在第二、第三的是歐洲地區和中國地區，緊隨其后的是日本地區。但隨著產業的發展，全球產能會逐漸從歐美等發達國家轉移。全球現在主要的生產者包括日本松谷化學、法國羅蓋特、英國泰萊集團和國內的山東百龍創園生物、保齡寶等。抗性糊精作為水溶性膳食纖維主要應用在食品保健品行業，尤其在保健品中應用較多，在功能性飲料和乳制品中也應用廣泛。就消費地區來說，主要在北美和歐洲，但隨著國內對健康產業的推動和廣大消費者消費的觀念改變，越來越多的人更加關注健康食品，國內市場將會有巨大的需求空間。因此，進一步對抗性糊精制備工藝及應用進行研究，將會對推動抗性糊精產業發展產生積極影響。

4 結語

抗性糊精具有低熱量、膳食纖維含量豐富的特點，能有效預防多種疾病，市場前景廣闊。近年來，國內對抗性糊精應用的研究大多是在食品添加及保健品方面，而國外大多研究抗性糊精對糖尿病的作用機理及抗性糊精對其他改善人體健康的作用機制。抗性糊精的作用原理大多跟理化性質、分子結構及功能特性有關。研究其理化性質，有助于制備純度高、操作性強、適合工業化生產的產品，研究其功能特性及作用機制，有利于將抗性糊精應用到更廣闊的領域。同時，在抗性糊精應用到食品行業時，還應更加注重其安全性的研究，確保飲食健康、安全。抗性糊精以淀粉為原料進行深加工，大大提高了玉米的利用價值，增加經濟收益，值得進行深入研究。