青香蕉粉中抗性淀粉的穩定性及消化性

婁朋舉，闞洪囡，尚敏，田宇軒，于思琦，王思宇，鮑琪琪，李拖平，李蘇紅*

（1.沈陽農業大學 食品學院，遼寧 沈陽 110866；2.沈陽德滋醫藥科技有限公司，遼寧 沈陽 110166）

研究表明中國的糖尿病患病率約為11.2%，食物的血糖生成指數（glycemic index，GI）備受消費者關注，研究適合高血糖人群的低GI淀粉基食品成為熱點[1-2]。抗性淀粉（resistant starch，RS）是低GI淀粉基食品的主要成分，是一些不被人體小腸吸收，但能在大腸內發酵或部分發酵的淀粉及其分解物的總稱，能夠減緩人體血糖上升[3]。不同加工方式及不同食物種類會影響抗性淀粉含量[4-5]。香蕉主產于亞熱帶和熱帶，是我國第四大水果種類，深受人們喜愛。未成熟的青香蕉中淀粉含量較高，可達香蕉果肉干基的60%以上，其中具有天然抗消化性的第二類抗性淀粉含量很高[6]。香蕉屬于呼吸躍變型水果，約40%的香蕉在采摘、運輸和銷售的過程中腐敗、變質，造成極大的資源浪費[7]。目前在我國，香蕉主要以鮮銷為主，其加工產品較少，加工率不足20%[8]。利用青香蕉中豐富的抗性淀粉資源，開發高附加值的新型低GI產品，并對其進行應用，可緩解香蕉采后貯運、銷售環節壓力，延伸香蕉產業鏈條。利用青香蕉粉制備的各種低GI食品不斷出現，大部分研究集中在青香蕉粉產品的研制及延緩血糖上升等方面[9-10]。傅釋儀等[11]制備了青香蕉粉戚風蛋糕并優化了制備工藝；蔡鑫澤等[12]制備了一種香蕉減肥代餐棒；李明娟等[13]制備了一種青香蕉粉餅干，發現其具有降血糖的功能。目前的相關研究多集中在開發不同含青香蕉粉產品的工藝、配方及從原料出發的慢消化作用方面，然而，不同加工條件和消費者的食用方式對青香蕉抗性淀粉的穩定性會有較大的影響，最終成品中抗性淀粉的含量及攝入后慢消化作用的發揮卻長期沒有得到應有的關注，研究青香蕉粉抗性淀粉的穩定性具有重要意義。本研究以抗性淀粉含量為指標，分析濕熱處理、干熱處理、酸堿處理對青香蕉粉抗性淀粉穩定性的影響，用體外模擬消化法研究蒸（饅頭）、煮（面條）、焙烤（餅干）、沖調（粉）類含青香蕉粉食品淀粉的消化性。研究結果可為青香蕉粉產品的開發與利用提供重要的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

澳大利亞青香蕉粉（總淀粉含量68%，其中抗性淀粉含量38%；其他膳食纖維含量12.5%；麥芽糊精含量2%）：澳大利亞Q're公司；小麥面粉、高活性酵母、植物黃油、雞蛋、無糖酸奶、純牛奶：市售；豬胰α-淀粉酶（50 U/mg）：sigma公司；糖化酶（100 U/mg）：山東隆科特酶制劑有限公司；無水乙醇、氫氧化鈉、冰乙酸、醋酸鈉、3，5-二硝基水楊酸（均為分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

SHZ-82B水浴恒溫振蕩器：常州市國旺儀器制造有限公司；DFT-50A 50 g手提式高速粉碎機：溫嶺市林大機械有限公司；UV-5100紫外分光光度計：上海元析儀器有限公司；DHG-9070S電熱鼓風干燥箱：寧波樂電儀器制造有限公司；SC-3614低速離心機：安徽中科中佳科學儀器有限公司；NB-HM3810電烤箱：廈門建松電器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 青香蕉粉中抗性淀粉含量的測定方法

采用Megazyme抗性淀粉檢測試劑盒，依據AOAC 2002.02及AACC 32-40的方法，檢測樣品中抗性淀粉含量。

式中：E為空白試劑的吸光度值；F為從吸光度值到微克的轉換系數；W為分析樣本的干重。

1.2.2 青香蕉粉熱穩定性

為探究青香蕉粉熱穩定性，對其進行水熱和干熱處理。（1）水熱處理：準確稱取8份10 g的青香蕉粉，分別溶解于50 mL蒸餾水，分別在溫度為60、65、70、75、80、85、90 ℃的恒溫箱中保溫 5 min，一組常溫放置，4 000 r/min離心10 min，棄上清液，所得沉淀在40℃下烘干至恒重，粉碎備用；準確稱取5份10 g青香蕉粉，分別溶解于50 mL蒸餾水，分別在溫度為60、65、70、75、80℃的恒溫箱中保溫 40 min，4 000 r/min 離心10 min，棄上清液，所得沉淀在40℃下烘干至恒重，粉碎備用。（2）干熱處理：準確稱取4份10 g青香蕉粉，分別在溫度為80、90、100℃的恒溫箱中保溫10 min，一組常溫放置，冷卻至25℃后備用。

1.2.3 青香蕉粉酸堿穩定性

為探究青香蕉粉酸堿穩定性，準確稱取6份10 g青香蕉粉，溶解于50 mL蒸餾水，調節混合液pH值為4、5、6、7、8、9。靜置 30 min，4 000 r/min 離心 10 min。沉淀在40℃下烘干，粉碎機磨粉后備用。

1.2.4 青香蕉粉饅頭中抗性淀粉穩定性

為探究青香蕉粉制饅頭中抗性淀粉穩定性，調制青香蕉粉含量分別為0%、20%、100%的混合小麥粉200 g，添加100 mL水和3 g酵母后制成面團，醒發約3 h，揉制成面團后切成塊狀，整理，在開水蒸鍋中蒸制20 min，取出備用。

1）模擬二次加熱后的饅頭淀粉消化性：饅頭在45℃干燥12 h，粉碎機打粉，樣品沸水浴保溫5 min，冷卻至室溫（25℃）備用；2）模擬室溫（25℃）放置饅頭的淀粉消化性：饅頭在45℃干燥12 h，粉碎機打粉備用。

1.2.5 青香蕉粉面條中抗性淀粉穩定性

為探究面條中青香蕉抗性淀粉穩定性，稱取50 g面粉添加12 mL水制備面粉面團，40 g面粉混合10 g青香蕉粉添加12 mL水制備10%青香蕉粉面團，用面條機壓制為面條，每種面條分成兩組，一組為室溫干燥48 h的干面條，一組為不做任何處理的濕面條。將面條分別放入沸水浴中煮制5 min取出備用。

1.2.6 青香蕉粉餅干中抗性淀粉穩定性

為探究餅干中青香蕉抗性淀粉穩定性，稱取一定量的青香蕉粉（0%、10%、20%、30%）與小麥粉混合，混合粉100 g，稱取100 g黃油，25℃軟化，添加60 g白砂糖打發后添加少量蛋液，與混合粉攪拌均勻，制成塊狀后在上下火分別為170℃的烤箱中烘烤20 min，取出冷卻至室溫（25℃），研缽研磨后備用。

1.2.7 青香蕉粉與米粥混合后抗性淀粉穩定性

為探究米粥中青香蕉抗性淀粉穩定性，準確稱取300 g大米加500 mL水，用電飯煲熬粥，取200 g粥2份，待其溫度降至80℃時向其中一份添加18 g青香蕉粉，攪拌均勻，冷卻至室溫（25℃）備用；另一份冷卻到25℃時，添加18 g青香蕉粉，攪拌均勻。

1.2.8 青香蕉粉與液態乳品混合后抗性淀粉穩定性

為探究液態乳中青香蕉抗性淀粉穩定性，準確稱取3份0.4 g青香蕉粉，向其中一份加5 mL蒸餾水（pH6）作為對照、一份加 5 mL 純牛奶（pH7）、一份加5 mL無糖酸奶（pH5），各樣品混合均勻。

1.2.9 體外模擬消化

體外模擬消化參照Englyst等[14]的方法改進，將0.4 g淀粉樣品溶解在15 mL醋酸鈉緩沖液（pH值為5.2）中，內置3個玻璃球，將懸浮液置于沸水浴中糊化10 min，冷卻后放入水浴搖床，在37℃、150 r/min條件下平衡10 min，然后加入5 mL混合酶溶液（1 450 U豬胰α-淀粉酶和75U糖化酶）開始模擬體外消化。在反應20、60 min和120 min時，分別取1 mL水解液加入到4 mL無水乙醇中終止反應。將樣液以3 500 r/min離心 2 min 后，根據 3，5-二硝基水楊酸（3，5-dinitrosalicylic acid，DNS）法測定上清液中的葡萄糖含量。并依照公式計算產品的還原糖釋放量。

式中：G為水解產生的葡萄糖質量，g；M為淀粉樣品質量，g。

1.3 數據處理

數據采用Excel 2019、SPSS11.6進行統計分析處理，采用origin2020繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理對青香蕉抗性淀粉穩定性的影響

熱及酸、堿環境會直接影響青香蕉抗性淀粉的穩定性，本文采用不同加熱方式、酸堿處理，分析青香蕉抗性淀粉穩定性的變化。

2.1.1 加熱方式對青香蕉抗性淀粉穩定性的影響

選取水熱處理5、40 min和干熱處理10 min分別模擬沖調、煲湯和加熱即食3種常見的低GI淀粉基食品的食用方式，探究不同加熱方式對青香蕉抗性淀粉穩定性的影響，結果見圖1。

由圖1A和圖1B可知，隨著水熱溫度升高和時間增加，青香蕉粉中抗性淀粉含量降低，在90℃水熱5 min和80℃水熱40 min，其抗性淀粉大部分轉化為可消化淀粉，但60℃水熱處理，其抗性淀粉含量變化差異不顯著，這可能是因為淀粉糊化程度低，淀粉內部的直鏈淀粉溶出量低，苗紅霞等[15]發現抗性淀粉含量與直鏈淀粉含量呈正相關，唐健[16]也得出了類似結論。高溫水熱處理使淀粉的顆粒結構向無序化結構轉變，一部分直鏈淀粉溶出，水分子在高熱能作用下遷移和運動，易侵入淀粉顆粒內部，促進淀粉分子間氫鍵斷裂，破壞淀粉分子間緊密結構，抗性淀粉含量降低[17-18]。王宏偉等[19]也有相似結論：低溫水熱處理，淀粉顆粒結構保存完整，直鏈淀粉溶出量較少，侵入淀粉顆粒內部的水分子量較少，對淀粉分子緊密結構破壞程度低，抗性淀粉含量基本不變[20]。由圖1C可知，干熱處理溫度升高，青香蕉抗性淀粉含量變化不顯著，這說明單純的加熱處理并不會破壞抗性淀粉的緊密結構。汝遠[21]在熱處理對玉米淀粉結構和性質的影響研究中發現80℃水熱處理會使淀粉鏈結構斷裂，干熱處理無定形區重排會使淀粉顆粒結構變得更加緊密。這可能是水熱處理后青香蕉抗性淀粉含量降低而干熱處理后其抗性淀粉含量變化差異不顯著的原因之一。由此也可以推測青香蕉粉若直接食用，適宜采用60℃以下的熱水沖調，過高的溫度會使其抗性淀粉失去應有的作用。而青香蕉粉在干燥條件下受熱效應的影響不大，適當提高溫度可以提高青香蕉粉生產制備過程中干燥單元操作的效率。

圖1 加熱方式對抗性淀粉含量的影響Fig.1 Effects of heating method on resistant starch content

2.1.2 酸、堿處理對青香蕉抗性淀粉穩定性的影響

青香蕉粉溶解于蒸餾水時的自然pH值為6。本研究對青香蕉粉進行酸、堿處理，模擬其在不同pH值加工食品中的穩定性，探討其適用性，結果見圖2。

圖2 酸堿處理對抗性淀粉含量的影響Fig.2 Effect of acid base treatment on the content of resistant starch

由圖2可知，酸、堿處理后，青香蕉粉中抗性淀粉穩定性變化較大，pH值為5～6時，其抗性淀粉含量變化差異不顯著，可能是因為弱酸環境對淀粉糖苷鍵破壞程度低，淀粉幾乎未被水解，淀粉分子鏈間易于取向和排列。pH值為4時，酸水解程度過高，形成短鏈淀粉分子，不易取向和排列，其抗性淀粉含量與pH值為5時相比顯著降低，與尹秀華等[22]在不同酸法制備木薯抗性淀粉的比較研究中的結論相一致。pH值在7～8時，其抗性淀粉含量顯著降低，推測是因為氫氧化鈉作用于淀粉分子上的羥基，使其帶負電，分子間相互排斥，有序結構被破壞，使得抗性淀粉含量顯著降低[23]。pH值為9時，高濃度的堿對淀粉分子有序結構破壞程度極大，其抗性淀粉含量與pH值為5時相比顯著降低。樊艷葉等[24]在不同堿對木薯淀粉結構的影響研究中也有相似的結論。綜上，弱酸環境下青香蕉抗性淀粉可以穩定存在，作為一種食品原料更適合應用于含酸食品的加工生產或與酸性食品基料配伍。

2.2 含青香蕉粉食品的消化性

選取蒸（饅頭）、煮（面條）、焙烤（餅干）和沖調（粉）等不同熱加工形式，通過體外模擬消化研究含青香蕉粉食品淀粉消化過程中還原糖釋放情況。

2.2.1 含青香蕉粉饅頭的消化性

含青香蕉粉饅頭消化后還原糖釋放量見圖3。

圖3 含青香蕉粉饅頭消化后還原糖釋放量Fig.3 Reducing sugar release of steamed bread with green banana powder after digestion

饅頭是深受我國居民喜愛的傳統主食，用青香蕉粉替代部分面粉制備饅頭，是期望增加低GI食品的普適性。由圖3可知，蒸制饅頭冷卻到室溫（25℃）后，經體外模擬消化還原糖釋放量從低到高依次為青香蕉粉饅頭、純面粉饅頭、20%青香蕉粉饅頭。推測是因為添加部分青香蕉粉的饅頭，醒發時形成蓬松多孔狀面團，蒸制過程中面團內部水分子在熱的作用下破壞其抗性淀粉緊密結構，大部分抗性淀粉轉化，生成了更多的可消化淀粉，消化后釋放更多的還原糖；而100%青香蕉粉面團由于其含有較多的抗性淀粉，在醒發過程中，不能生成蓬松多孔狀面團，酶的利用率低，因而保持較低的消化水平。同時模擬了冷卻后二次加熱后饅頭的消化情況，發現加熱后還原糖釋放量普遍高于未加熱樣品，由低到高依次為青香蕉粉饅頭、純面粉饅頭、20%青香蕉粉饅頭。二次加熱處理后，饅頭內部淀粉晶體結構進一步被水分子破壞，可消化淀粉含量增加，消化時被酶利用釋放的還原糖整體高于未加熱的常溫饅頭。丁志理[25]也有相似的發現。因此，不論食用前是否加熱，饅頭蒸制的濕熱過程使得添加的青香蕉抗性淀粉不能穩定存在，無法實現慢消化的目的。

2.2.2 含青香蕉粉面條的消化性

本研究對不同加工方式的青香蕉粉面條進行體外模擬消化，結果如圖4所示。

圖4 含青香蕉粉面條消化后還原糖釋放量Fig.4 Reducing sugar release of noodles containing green banana powder after digestion

由圖4可知，在整個體外模擬消化過程中，干面條消化后還原糖釋放量低于濕面條。這可能是因為，面條經過晾干，面條中的水分揮發，面條結構致密，淀粉顆粒間緊密結合，煮制時延緩水分子破壞這種緊密結構，消化時這種致密結構抵抗部分酶反應，因此還原糖釋放量低。未經晾干的面條，淀粉分子周圍存在大量水分子，在煮制過程中，面條內部大量水分子在熱的作用下會破壞抗性淀粉的緊密結構，使其轉化為可消化淀粉，消化時釋放大量的還原糖。劉飛雁等[26]在雜糧原料對其掛面淀粉消化性的影響中也得出類似結論。10%青香蕉粉干面條消化后還原糖釋放量低于純面粉干面條，這可能是因為10%青香蕉粉干面條中抗性淀粉在煮制時破壞程度低，消化時未被破壞的抗性淀粉抵抗酶的水解，還原糖釋放量較低。添加10%青香蕉粉濕面條消化后還原糖釋放量高于純面粉濕面條，這可能是因為青香蕉粉在面條中充分分散，在煮制時面條內部水分子在熱的作用下破壞淀粉緊密結構，使抗性淀粉轉化為可消化淀粉，釋放大量還原糖。因此，在面條中添加青香蕉粉不能延緩還原糖的釋放而達到慢消化的目的，但是，經過晾干的面條具有一定的延緩血糖釋放的功能。

2.2.3 含青香蕉粉餅干的消化性

含青香蕉粉餅干消化后還原糖釋放量見圖5。

圖5 含青香蕉粉餅干消化后還原糖釋放量Fig.5 Reducing sugar release of biscuits containing green bananas after digestion

添加不同比例青香蕉粉的焙烤食品消化性不同。由圖5可知，純面粉餅干消化后的還原糖釋放量最高。隨著青香蕉粉取代面粉的添加量升高，餅干中還原糖釋放量降低，這可能是因為餅干加工過程用水量很少或沒有，在焙烤過程中餅干中淀粉只受熱的影響，抗性淀粉破壞程度低。李明娟等[27]在青香蕉粉餅干感官品質評價及其消化性能中也有類似結論。青香蕉抗性淀粉在餅干中可以穩定存在，青香蕉粉餅干能延緩還原糖的釋放而達到慢消化的目的。

2.2.4 含青香蕉粉米粥的消化性

青香蕉粉與米粥混合物消化后的還原糖釋放量見圖6。

小包裝的青香蕉粉常作為粥伴侶，以調整粥食的功能性。青香蕉粉與米粥混合后的消化性和一些雜糧/雜豆粉等加工產品一樣，本研究以純米粥為對照，研究不同溫度下添加青香蕉粉米粥的消化性，探討其作為一種主食伴侶沖劑的功能性及穩定性。由圖6可知，25℃添加青香蕉粉的米粥消化后還原糖釋放量最低。而80℃添加青香蕉粉的米粥消化后還原糖釋放量甚至高于對照。這可能是因為，米粥提供一個水熱環境，高溫下抗性淀粉破壞程度高，轉化為可消化淀粉，消化后還原糖釋放量高，低溫下其抗性淀粉穩定存在，消化后還原糖釋放量低。李云龍等[28]在不同糊化度苦蕎粉理化性質和體外消化性的研究中也有類似結論。因此，低溫米粥中添加青香蕉粉能延緩還原糖的釋放而達到慢消化的目的。

圖6 青香蕉粉與米粥混合物消化后的還原糖釋放量Fig.6 Reducing sugar release of mixture of green banana powder and rice gruel after digestion

2.2.5 青香蕉粉與液態乳品混合后的消化性

圖7所示結果為青香蕉粉分別與純牛奶（pH7）、無糖酸奶（pH5）、蒸餾水（pH6）混合后淀粉的消化性。

圖7 青香蕉粉-酸奶/牛奶混合物消化后的還原糖釋放量Fig.7 Reducing sugar release of mixture of green banana powder and yoghurt/milk after digestion

由圖7可知，在整個體外模擬消化過程中，青香蕉粉與牛奶混合后釋放的還原糖遠高于與酸奶混合，這可能是因為，與牛奶提供的中性環境相比，酸奶的弱酸環境對抗性淀粉的保護作用更強，與前文中青香蕉粉在弱酸條件下穩定的結論一致。消化后，青香蕉粉與酸奶混合釋放的還原糖量比與蒸餾水混合略高，這可能是因為，在消化過程中青香蕉粉中少部分抗性淀粉被酸奶中乳酸菌分解利用，白永亮等[29]也有類似結論。因此，青香蕉粉與無糖酸奶配伍一起食用，可以達到延緩淀粉消化的目的。

3 結論

本文研究了不同處理方式對青香蕉抗性淀粉穩定性的影響以及不同含青香蕉粉食品的淀粉消化性。研究發現：80℃以上的高溫水熱處理對青香蕉粉中抗性淀粉破壞程度高，干熱處理不影響抗性淀粉的穩定性，因此，青香蕉粉適合采用低水分熱加工或低溫高水的加工方式。青香蕉抗性淀粉在弱酸環境下含量變化不顯著，而在中性及堿性環境下不穩定，青香蕉粉更適合應用于弱酸性食品中。蒸制等濕熱食品加工過程會使青香蕉粉中抗性淀粉轉化為可消化淀粉，穩定性降低；含水量高的煮制食品中青香蕉抗性淀粉穩定性低于含水量低的煮制食品；焙烤食品加工過程幾乎不影響抗性淀粉的穩定性，隨著青香蕉粉添加量的增加，其慢消化作用增強；青香蕉粉作為粥伴侶添加時，低溫更有利于抗性淀粉的保持；與純牛奶相比，無糖酸奶中添加青香蕉粉具有更好的延緩消化的效果。因此，在開發含青香蕉粉的低GI食品時，應盡量將其應用于含水量低、弱酸性食品或低溫加工的食品，或通過其他抗性淀粉加工處理技術手段來提高抗性淀粉穩定性，降低其還原糖釋放量。