抗性、慢消化淀粉的制備及其控血糖機(jī)理的研究進(jìn)展

龔永強(qiáng)， 劉 靜， 余振宇， 張 強(qiáng)， 王乃富， 周裔彬

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶與食品科技學(xué)院，合肥 230036)

全球糖尿病患病人數(shù)呈逐年上升的趨勢，且患病人群趨于年輕化，其治療手段除藥物治療外，合理的飲食調(diào)控是有效的輔助治療方法[1,2]。淀粉作為人類生理活動所需能量的主要來源，按消化速度可分為抗性淀粉(RS)、慢消化淀粉(SDS)和快速消化淀粉(RDS)。SDS指在小腸中需要20～120 min才能被完全消化吸收的一類淀粉，食用后不會造成血糖的急劇升高，有助于維持血糖穩(wěn)態(tài)；RS是一種兼具可溶性纖維與不可溶性膳食纖維特性的淀粉，可分為RS1(物理包埋淀粉)、RS2(天然抗酶解淀粉顆粒)、RS3(老化回生淀粉)、RS4(化學(xué)改性淀粉)、RS5(脂類淀粉復(fù)合物)，其在人體內(nèi)無法被消化，且相對普通膳食纖維具有更高的生理活性[3,4]。RS在結(jié)腸中微生物菌群的作用下進(jìn)行發(fā)酵，可通過一系列的作用機(jī)制參與血糖調(diào)控[5]。富含RS和SDS的食品具有較低的血糖指數(shù)(GI)，這類食品適宜糖尿病患者的食用，對糖尿病一定的預(yù)防作用。通過物理、化學(xué)、生物等方法對淀粉改性或直接對食品原料進(jìn)行改性獲得較高含量的RS與SDS并將其應(yīng)用于食品工業(yè)，這是目前食品加工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文介紹了制備RS、SDS的物理、化學(xué)、酶改性手段以及在食品領(lǐng)域的應(yīng)用，并對RS與SDS調(diào)控血糖的主要機(jī)理作了綜述。

1 RS與SDS的制備

1.1 物理改性

目前常用來制備RS與SDS的物理改性方法有濕熱處理、擠壓改性、韌化處理、微波處理等。物理改性具有安全性較高的特點(diǎn)，因此在食品工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

1.1.1 濕熱處理

濕熱處理是指淀粉在低水分(低于35%)和一定的高溫(高于90 ℃)下所進(jìn)行的純物理改性方法，其污染小、成本低且制備過程中僅涉及水分與熱能的變化，是目前用來制備RS與SDS最為常見的改性方法之一[6]。濕熱處理在高熱量與高濕度的條件下，部分淀粉雙螺旋結(jié)構(gòu)解離，淀粉平均分子量下降，另一方面，濕熱處理促進(jìn)了淀粉分子的自由運(yùn)動，淀粉分子鏈形成新的微晶和單螺旋結(jié)構(gòu)，增加淀粉分子的穩(wěn)定性，提高淀粉的抗酶解能力[7]。溫度與含水量是濕熱處理中RS與SDS產(chǎn)率的決定性因素。Pham等[7]研究發(fā)現(xiàn)，紅米RS含量同濕熱處理的含水量與加熱溫度呈正相關(guān)，含水量30%、加熱溫度120 ℃處理后的米粒中RS含量達(dá)到最高值。淀粉鏈結(jié)構(gòu)被認(rèn)為與濕熱處理后消化性能有關(guān)。卞華偉等[8]的研究表明直鏈淀粉含量越高的大米淀粉，濕熱處理后RS與SDS得率越高。在食品工業(yè)上采用濕熱法制備RS或SDS時，要綜合考慮得率、原材料、能耗等多方面因素。

1.1.2 韌化處理

韌化處理是淀粉在水分過量(通常大于50%)、溫度低于淀粉糊化溫度但高于淀粉玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的條件下進(jìn)行的改性，其能夠較大程度保持淀粉顆粒的完整[9]。韌化處理通過促進(jìn)淀粉鏈的相互作用，增加淀粉的雙螺旋結(jié)構(gòu)，提高淀粉結(jié)晶度[10]。季寒一等[11]研究韌化處理對玉米淀粉(A型)、馬鈴薯淀粉(B型)和錐栗淀粉(C型)消化性的影響，發(fā)現(xiàn)3種晶型的淀粉的RS含量均顯著增加，其中玉米淀粉RDS含量增加，SDS含量減少，馬鈴薯淀粉的RDS和SDS均減少, 錐栗淀粉的RDS含量減少。理論上，韌化處理可以有效促進(jìn)RS的形成，但有研究發(fā)現(xiàn)韌化處理后的某些淀粉RS含量反而降低，如經(jīng)韌化后的豌豆、扁豆、菜豆淀粉RS含量顯著降低，RDS含量顯著增加，這可能是由于韌化處理使淀粉產(chǎn)生了多孔結(jié)構(gòu)，淀粉酶更易深入淀粉內(nèi)部，導(dǎo)致易消化性增強(qiáng)[12]。劉暢等[13]的研究發(fā)現(xiàn)，30、40 ℃韌化后板栗淀粉的RS含量略有增大, 而50 ℃韌化后淀粉RS含量減少，其減少可能是基于淀粉多孔結(jié)構(gòu)的增加。

1.1.3 擠壓改性

擠壓改性是一個機(jī)械熱的過程，淀粉經(jīng)一定的高溫、高壓和剪切作用，結(jié)晶度和淀粉鏈的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度的改變，冷卻后，淀粉小分子片段重組形成新的聚合物[14]。戚明明等[15]研究發(fā)現(xiàn)，擠壓改性處理在低水分條件下，豌豆淀粉小分子片段增加，分子流動性提高，冷卻后更易回生，形成了短的淀粉聚合物，從而增加了SDS含量，但溫度越高，淀粉凝膠化程度隨之增加，使其更容易被酶消化。David等[16]認(rèn)為適當(dāng)?shù)牡蜏貎Σ馗兄赗S含量的提高。對于某些RS含量高的天然淀粉，擠壓處理反而會降低RS的含量，如天然菠蘿蜜種子淀粉進(jìn)行雙螺桿擠壓后，淀粉結(jié)構(gòu)遭到一定程度的破壞，高溫下淀粉發(fā)生糊化降解，淀粉由難消化的致密結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楦紫亩嗫锥嗝骟w結(jié)構(gòu)[17]。合理控制擠壓的工藝參數(shù)以及選擇合適的原料是制備更高得率RS或SDS的關(guān)鍵。

1.1.4 微波處理

微波處理是采用300 MHz～300 GHz的高能電磁波使食品內(nèi)部極性分子產(chǎn)生微運(yùn)動與摩擦處理方法，能對食品進(jìn)行加熱、烘烤、改性等，具有加熱速率快、成本低等優(yōu)點(diǎn)[18]。李江濤[19]研究了微波誘導(dǎo)抗性淀粉形成的機(jī)制，其處理主要分為微波加熱與低溫老化兩個過程，微波處理使淀粉中部分直鏈淀粉和支鏈淀粉側(cè)鏈斷裂，這有利于低溫老化過程中淀粉分子的重新排列與晶核的形成，而重復(fù)低溫處理更利于形成結(jié)晶度高、結(jié)構(gòu)致密的RS。Li等[20]研究表明，認(rèn)為微波處理高功率更易破壞大米淀粉分子鏈之間的氫鍵與相互作用，這有利于低溫老化過程淀粉分子結(jié)晶結(jié)構(gòu)的形成，研究顯示在10 W/g處理3 min后的秈米淀粉中SDS質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)54%。

1.2 化學(xué)改性

經(jīng)化學(xué)改性后的淀粉引入了新的官能團(tuán)或分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化。常用于制備RS和SDS的化學(xué)改性手段有酯化、交聯(lián)、酸處理等。由于化學(xué)反應(yīng)過程中通常會引入新的基團(tuán)，因此在保證其能夠具有良好的抗消化效果之外，改性劑以及改性之后的淀粉對人體不會產(chǎn)生毒害作用。

1.2.1 酯化反應(yīng)

某些達(dá)到食品級的有機(jī)酸如乳酸、乙酸、檸檬酸、蘋果酸等，在加熱的條件下有機(jī)酸的羧基與淀粉殘基中的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)生成淀粉酯。Li等[21]利用檸檬酸與淀粉發(fā)生酯化反應(yīng)形成空間位阻較高的交聯(lián)結(jié)構(gòu)制備RS，形成的交聯(lián)結(jié)構(gòu)阻礙了玉米淀粉顆粒在加熱過程中的膨脹和糊化，有效限制了消化酶與淀粉顆粒的結(jié)合。此外，乳酸、乙酸等也可以被用于制備RS[22]。辛烯基琥珀酸淀粉酯是在溫和的堿性溶液中，淀粉與辛烯基琥珀酸酐反應(yīng)生成的一種改性淀粉(OSA-改性淀粉)，其被認(rèn)為是一種對人體無毒害作用的RS。Heacock等[23]以普通玉米淀粉為原料制備的OSA-改性淀粉中除RS之外還有較多SDS存在。

1.2.2 交聯(lián)反應(yīng)

淀粉中的醇羥基與交聯(lián)劑的多元官能團(tuán)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成含二酯鍵或二醚鍵的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，交聯(lián)改性后的淀粉的耐酸性與耐熱性以及抗剪切力均有一定程度的提升[24]。常見的交聯(lián)劑有三偏磷酸鈉、環(huán)氧氯丙烷、氯丙醇、三氯氧磷等，交聯(lián)反應(yīng)會使淀粉引入新的元素或新的官能團(tuán)，通常需進(jìn)行相關(guān)的毒理實(shí)驗(yàn)以證明其安全性。范迎賓等[25]以三偏磷酸鈉為酯化劑與甘薯淀粉反應(yīng)，在葡萄糖單元上引入P-O-C基團(tuán)，最終生成淀粉磷酸雙酯，其相對于甘薯原淀粉，RS的含量顯著增加，淀粉磷酸雙酯被認(rèn)為具有較高的食品安全性，可作為輔料添加在食品中達(dá)到調(diào)節(jié)血糖的效果。騫宇等[26]以三氯氧磷作為淀粉的交聯(lián)改性試劑對玉米淀粉進(jìn)行改性得到玉米抗性淀粉，經(jīng)酶消化，變性后的玉米淀粉中抗性淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到70%，急性毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)與亞慢性毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)證明三氯氧磷化學(xué)改性玉米抗性淀粉無毒性，正常人 (65 kg) 的攝入量應(yīng)該小于16.526 g/d。

1.2.3 其他化學(xué)改性方法

在制備RS或SDS的方法中，酸處理所用的試劑主要有無機(jī)酸和有機(jī)酸，其中有機(jī)淀粉的反應(yīng)主要為酯化反應(yīng)，無機(jī)酸中鹽酸的應(yīng)用較為常見，酸性條件下的淀粉鏈易發(fā)生裂解，形成結(jié)構(gòu)更為完善有序的淀粉微晶，從而提高淀粉的抗消化性。Li等[27]以不同濃度的鹽酸將百合淀粉制成質(zhì)量濃度為40%的淀粉漿，50 ℃下連續(xù)攪拌40 min，并在水解完成后將pH調(diào)至6.5，隨著酸濃度的增加，RS含量顯著增加。周鳳超等[28]以次氯酸鈉為氧化劑處理馬鈴薯粉，馬鈴薯粉的消化性顯著降低, 其中馬鈴薯粉中緩慢消化性淀粉和抗性淀粉含量與氧化劑濃度的成正比，淀粉中C-2位置上的烴基被氧化為轉(zhuǎn)化為羰基和羧基，限制了酶對相鄰未被取代的葡萄糖殘基糖苷鍵的攻擊，從而產(chǎn)生了抗消化效果。

1.3 酶改性

用于酶解法制備RS和SDS的酶分為兩類，一類是可切斷淀粉分子內(nèi)的α-1,4-糖苷鍵的酶(如α-淀粉酶)，另一類是切斷淀粉分子內(nèi)α-1,6-糖苷鍵的酶(如普魯蘭酶和異淀粉酶)[29]。酶改性能夠保留淀粉的糊化特性，改性后的淀粉以顆粒狀存在，酶通過作用于非結(jié)晶區(qū)來改變淀粉的理化性質(zhì)，其脫支后生成的短直鏈淀粉發(fā)生重結(jié)晶使得淀粉表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗酶解性。用于淀粉改性的酶有α-淀粉酶、β淀粉酶、普魯蘭酶、異淀粉酶、葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶等[30]。酶改性的主要影響條件有酶的種類、淀粉乳濃度、加酶量、酶解時間。Zhang等[31]采用普魯蘭酶處理玉米淀粉，最佳處理?xiàng)l件下(時間32 h、pH5.0、溫度46 ℃、酶用量12 ASPU/g)，經(jīng)4 ℃低溫儲藏一夜，RS質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到44.7%。曹旭等[32]以4-α-糖基轉(zhuǎn)移酶對大米淀粉進(jìn)行改性可有效制備SDS，但長時間(大于4 h)的酶改性使淀粉鏈崩解并生成環(huán)糊精、低聚糖、簇糊精等物質(zhì)，從而淀粉體系回生焓降低即重結(jié)晶降低，導(dǎo)致SDS含量下降。

1.4 復(fù)合改性

復(fù)合改性是指對淀粉采取兩種或兩種以上的改性方法以達(dá)到所需的性能。在制備RS與SDS的過程中，為獲得更高的產(chǎn)率，可采用多種改性復(fù)合的方法，不同改性方法發(fā)揮協(xié)同增效的作用，有利于提高淀粉的應(yīng)用價值[33]。楊帆等[34]采用超聲波-濕熱處理并結(jié)合酸水解制備RS，最佳工藝(含水量30%、反應(yīng)溫度130 ℃、反應(yīng)時間10 h、檸檬酸濃度0.15 mol/L、加熱時間20 min、老化時間24 h)條件下，RS得率為40.672%，此方法所制備的RS具備得率高、含水率低、易儲存、結(jié)構(gòu)致密、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。張明[35]研究表明，微波協(xié)同濕熱以及微波協(xié)同檸檬酸濕熱處理玉米淀粉制備SDS和RS，其相比單改性，SDS與RS含量顯著增加。乳酸、檸檬酸、乙酸等有機(jī)酸與濕熱法聯(lián)用處理玉米淀粉可有效制備RS[27]。

2 RS與SDS血糖調(diào)控機(jī)理

食用富含RS和SDS的食品能夠有效防止血糖的急劇升高已得到研究人員的證實(shí)，但其在人體中發(fā)揮作用的具體機(jī)制尚未完全明確，目前已有許多研究人員針對RS與SDS所產(chǎn)生的血糖調(diào)控效果的機(jī)理進(jìn)行了大量探究。

2.1 延緩血糖釋放、降低餐后血糖水平

高GI食物易導(dǎo)致較高的餐后血糖水平，長期的高血糖狀態(tài)易引起靶組織對胰島素敏感性的降低，產(chǎn)生胰島素抵抗，并最終導(dǎo)致胰島細(xì)胞的衰竭，而富含RS與SDS的食物有較低的GI值，進(jìn)入人體消化后伴隨著一個比較溫和的血糖反應(yīng)[36]。RS在人體內(nèi)不被消化，進(jìn)入結(jié)腸后發(fā)酵，可以降低胃排空率來調(diào)節(jié)餐后血糖反應(yīng)，RS的大量食用對第二餐血糖水平升高有一定抑制作用，即所謂的“第二餐效應(yīng)”，在日常飲食中添加這一類淀粉有助于保持一個較低的血糖水平[37]。SDS與RS不同的是，其可以被人體消化系統(tǒng)消化，但與RSD相比，其消化速度緩慢。SDS的慢消化機(jī)制主要有兩種，一是淀粉的物理結(jié)構(gòu)限制與酶的接觸，二是其化學(xué)結(jié)構(gòu)減緩酶的消化速率[38]。SDS能延緩血糖釋放，改善餐后血糖負(fù)荷，不會出現(xiàn)餐后的血糖高峰，同時也具有“第二餐效應(yīng)”，對糖尿病人的血糖調(diào)控及Ⅱ型糖尿病的預(yù)防都具有良好的效果， 并能夠有效預(yù)防依靠胰島素治療的糖尿病人出現(xiàn)夜間低血糖反應(yīng)[39]。

2.2 提高胰島素敏感性，改善胰島素抵抗

胰島素抵抗是指胰島素對促進(jìn)靶細(xì)胞或靶組織對葡萄糖攝取利用的能力下降，機(jī)體需要增加胰島素的分泌來維持機(jī)體的血糖穩(wěn)定，這是Ⅱ型糖尿病的主要發(fā)病機(jī)理之一。引發(fā)胰島素抵抗的因素較多，如脂肪組織的大量積聚、高血糖與高血脂引發(fā)的氧化應(yīng)激反應(yīng)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)等致炎因子的生成增多等因素都會引發(fā)胰島素抵抗[40]。王竹等[41]讓受試者食用富含13C的 RS、可消化淀粉、葡萄糖，采用放射免疫法測定餐后胰島素，研究表明RS的ins/glu(胰島素/血糖，表示機(jī)體對胰島素的敏感性)明顯低于可消化淀粉與葡萄糖。據(jù)研究表明，RS可能通過改善脂肪代謝異常來提高胰島素敏感性[42]。Gou等[43]在一項(xiàng)富含SDS的飲食測試中發(fā)現(xiàn)胰島素抵抗的受試者中顯示出較低的餐后血糖和胰島素反應(yīng)，SDS對提高胰島素敏感性有顯著效果，但關(guān)于其減小胰島素抵抗的具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步探究。

2.3 刺激腸促胰島素分泌

RS不能被人體消化系統(tǒng)消化吸收，到達(dá)結(jié)腸時，在一些特定微生物的作用下進(jìn)行發(fā)酵，短鏈脂肪酸(SCFA)為主要發(fā)酵產(chǎn)物之一，主要為丁酸鹽、丙酸鹽和醋酸鹽。SCFA能夠促進(jìn)胰島素的分泌，其中丙酸鹽已被證明具有類胰島素的功能[44]，目前關(guān)于SCFA對胰島素的作用機(jī)制尚不明確，但許多的研究證實(shí)SCFA能誘導(dǎo)某些腸促胰島素的分泌。腸促胰島素是經(jīng)腸道分泌具有促進(jìn)胰島素分泌功能的一類激素，目前已探明的主要腸促胰島素激素有胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)、酪酪肽(PYY)和抑胃肽(GIP)。其中GLP-1是由位于遠(yuǎn)端小腸和結(jié)腸的L細(xì)胞分泌的一種能夠?qū)ζ咸烟且蕾囆砸葝u素分泌起促進(jìn)作用的腸源性激素[45]，GLP-1經(jīng)分泌出后與胰島B細(xì)胞上的特異性受體結(jié)合，經(jīng)過一系列葡萄糖信號轉(zhuǎn)導(dǎo)使一些起關(guān)鍵作用的蛋白質(zhì)磷酸化，從而促使胰島素分泌[46]，GLP-1的另一個降血糖途徑是其被認(rèn)為能抑制胰高血糖素的分泌，盡管其具體作用機(jī)制尚不明確，但已有許多研究證實(shí)[47]。PYY與GLP-1同為L細(xì)胞所分泌的一種腸源性激素，能夠降低食欲、抑制胃腸排空，也有研究認(rèn)為PYY對胰島素的分泌也有一定的促進(jìn)作用[48]。GIP是由十二指腸和空腸近端的K細(xì)胞所分泌，能夠刺激胰島素以及GLP-1的分泌，但研究顯示Ⅱ型糖尿病人體內(nèi)GIP的促胰島素功能基本消失[49]。Zhou等[50]以玉米抗性淀粉飼喂小鼠，在喂養(yǎng)10周后對小鼠執(zhí)行安樂死，并刮取小鼠盲腸表面上皮細(xì)胞，與對照組小鼠相比飼喂含RS的小鼠胰高血糖素原和PYY的mRNA表達(dá)均顯著增加，這表明RS能有效促進(jìn)小鼠腸道內(nèi)GLP-1與PYY的產(chǎn)生。Zhou等[51]通過對小鼠投喂RS，在RS發(fā)酵產(chǎn)生SCFA釋放并作用到小鼠體內(nèi)后，檢測小鼠腸道特定區(qū)域的腸內(nèi)分泌細(xì)胞系(STC-1)的胰高血糖素原(GLP-1前體)和PYY的基因表達(dá)，發(fā)現(xiàn)了SCFA對小鼠體內(nèi)的STC-1細(xì)胞的胰高血糖素原的基因表達(dá)和PYY啟動子活性有直接刺激作用，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明PYY與GLP-1的分泌可能的影響機(jī)制是受SCFA的調(diào)控。目前已發(fā)現(xiàn)2種特異性SCFA跨膜受體，分別為G蛋白耦聯(lián)受體41(GPR41)、G蛋白耦聯(lián)受體43(GPR43)是，在肌肉和肝細(xì)胞膜等組織上均能發(fā)現(xiàn)GPR41和GPR43的存在，SCFA可能是通過激活GPR43和GPR41通路刺激腸道L細(xì)胞分泌PYY與GLP-1[52]。

Regmi等[53]對豬飼喂具有不同消化性的淀粉，研究發(fā)現(xiàn)SDS較RDS能增加豬對SCFA的吸收并降低了胰島素峰值，通過檢測其血漿發(fā)現(xiàn)SDS增加了GIP和GLP-1的分泌，其分泌機(jī)制可能是腸道中的葡萄糖通過刺激K細(xì)胞和L細(xì)胞頂膜進(jìn)行信號傳導(dǎo)誘導(dǎo)其釋放GIP和GLP-1。Renate等[54]等通過讓健康男性攝入具有不同消化性的淀粉也得出了類似的結(jié)論。

2.4 促進(jìn)葡萄糖代謝與肝糖原合成

Sun等[55]探究了RS2治療大鼠Ⅱ型糖尿病的潛在機(jī)制，結(jié)果表明RS2的降糖作用可能是通過下調(diào)關(guān)鍵酶磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(PEPCK)和葡萄糖-6-磷酸酯酶(G6Pase)的表達(dá)水平來調(diào)節(jié)葡萄糖代謝與糖異生；而在高糖高脂飲食的大鼠中，RS2的攝入可使胰腺中十二指腸同源框1(PDX1)、葡萄糖激酶(GK)、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2(GLUT2)的表達(dá)水平升高，促進(jìn)肝糖原的合成；此外大鼠體內(nèi)的胰腺細(xì)胞得到了一定程度的修復(fù)，胰島素受體底物1(IRS1)與胰島素受體底物2(IRS2)的表達(dá)水平得到上調(diào)。Zhang等[56]認(rèn)為小鼠在飲食RS3后可以下調(diào)左旋精氨酸、左旋組氨酸和脯氨酸表達(dá)水平，從而促進(jìn)TCA循環(huán)并產(chǎn)生更多的α-酮戊二酸，還可下調(diào)纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和蛋氨酸表達(dá)水平，促進(jìn)TCA循環(huán)并產(chǎn)生更多的琥珀酸，通過加速TCA循環(huán)，可促進(jìn)葡萄糖的利用，降低血清中葡萄糖含量。在健康男性體內(nèi)，SCFA中的乙酸鹽和丁酸鹽可能通過增加AMP與ATP的比值和上調(diào)過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)的表達(dá)水平，來增加肝臟的腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)磷酸化和活性從而增加糖原的合成[54]。圖1和圖2將近年來研究提出的RS與SDS在人或其他動物模型體內(nèi)的控血糖作用機(jī)制進(jìn)行了綜合，但不同的動物模型之間、人體與動物模型之間、不同人種和性別之間的作用機(jī)制都有可能存在不同程度的差異。

注：↑：反應(yīng)速率增加、產(chǎn)物濃度或比例增加、基因表達(dá)水平增加；↓：反應(yīng)速率下降、產(chǎn)物濃度下降，下同。圖1 RS對血糖的調(diào)控機(jī)制

圖2 SDS對血糖的調(diào)控機(jī)制

3 RS與RDS在抗消化食品中的應(yīng)用與前景

通過對淀粉進(jìn)行改性，使淀粉中產(chǎn)生更高含量的RS或SDS，目前主要的應(yīng)用有直接對淀粉類食物原料采取改性措施以提高其中的RS或SDS含量再食用，或?qū)S、SDS含量較高的淀粉或純RS、SDS以粉末的形式應(yīng)用于各種食品，可以用于日常食用的主食、零食、飲料、調(diào)味品等，也有研究人員利用RS的難消化性制作微膠囊[57]。

濕熱改性后的紅薯淀粉RS與RDS含量顯著提升，將其應(yīng)用至面條中，適合糖尿病人的日常食用[58]。經(jīng)濕熱處理的紅米米粒的RS質(zhì)量分?jǐn)?shù)能夠達(dá)到49.1%[7]?？剐缘矸墼趹?yīng)用于低GI的高溫或油炸食品時，通常使用RS3，其相對于RS1和RS2具有更高的熱穩(wěn)定性，在高溫中不易變性[59]。生玉米淀粉具有較高含量的RS和RDS，其可以作為添加成分制作用來供給糖尿病人食用的功能性零食，如含生玉米淀粉的巧克力棒，這類零食被稱為糖尿病人的夜宵零食，能夠防止夜間或劇烈運(yùn)動后的低血糖癥狀的出現(xiàn)[60]。

目前具有抗消化的低GI功能性食品市場規(guī)模較小，但事實(shí)上，其潛在的需求極大。隨著越來越多的糖尿病患者的出現(xiàn)，低GI食品已慢慢引起重視，其不僅能夠作為輔助治療糖尿病的手段，而且對預(yù)防糖尿病也有一定功效。隨著未來低GI食品市場的擴(kuò)大，消費(fèi)者對這類食品品質(zhì)的要求必將逐步提高。經(jīng)改性制備的RS與SDS理化性質(zhì)發(fā)生顯著變化，結(jié)合產(chǎn)品與RS、SDS的理化特性，在產(chǎn)品中合理添加RS與SDS，有助于開發(fā)兼具抗消化效果與品質(zhì)好的低GI食品。如有機(jī)酸結(jié)合濕熱法處理的玉米淀粉(RS與SDS含量高)，具有較低的糊化特性[27]，這可能適宜低黏度食品的開發(fā)。但目前低GI食品的品質(zhì)探究仍比較缺乏，有待更進(jìn)一步的研究與開發(fā)。

4 展望

RS和SDS對肥胖人群和糖尿病人群有較好的生物學(xué)功效，目前市場上已有的低GI食品的品種單一，且數(shù)量上遠(yuǎn)不能滿足市場需求，在開發(fā)這類具有抗消化或慢消化效果的食品時，要兼具美味、品種多樣等特點(diǎn)，這對未來糖尿病的預(yù)防具有積極作用。RS與SDS在工藝上還存在制取率低的問題，大部分SDS和RS在較高溫度下易變性，這對開發(fā)需要經(jīng)高溫或油炸的低GI食品是不利的，因此，加工工藝的改進(jìn)是未來研究方向的一個重點(diǎn)。目前已有較多研究人員進(jìn)行了有關(guān)RS與SDS調(diào)控血糖的機(jī)理探究，RS與SDS在人體內(nèi)的具體作用機(jī)制較為復(fù)雜，但目前仍未形成一個系統(tǒng)全面且較為準(zhǔn)確的理論，有待進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)。