谢 涛 张 儒

锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物的体外消化及益生元活性

谢 涛 张 儒

(湖南工程学院化学化工学院，湘潭 411104)

以菊糖与低聚果糖为对照，研究了锥栗直链淀粉与己酸、葵酸、硬脂酸复合物的抗消化作用及益生元效应。试验结果表明:锥栗直链淀粉及其脂肪酸复合物对人工胃液与小肠液都具有不同程度的抗性，其中抗消化作用最强的是分别在60℃和90℃结晶温度下制备的锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物(CASC60和CASC90);以两歧双歧杆菌与德氏乳杆菌两株典型的益生菌为研究对象，CASC60和CASC90均表现了良好的益生元活性。因此，CASC60和CASC90具有作为新型益生元开发的潜力。

锥栗直链淀粉 直链淀粉－脂肪酸复合物 体外消化 益生元活性

直链淀粉－脂类复合物的形成对直链淀粉的消化性有所影响。例如高直链玉米淀粉，由于直链淀粉凝沉消化性很差，在热条件(特别是热压处理)下加入三棕榈酸甘油酯有利于复合物的形成，抑制直链淀粉的凝沉，加快其消化速率［1］。淀粉－脂类复合物对淀粉酶稳定性的影响有两方面:一方面减小了淀粉颗粒的膨胀能力，使酶进入颗粒内部的机会降低;另一方面，淀粉－脂类复合物比直链淀粉对消化酶的抗性要高［2］。本试验在前期研究［3－6］基础上，主要研究锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物的体外消化及益生元活性，以期为锥栗淀粉高档产品的开发提供新的科学依据。

1 材料与方法

1．1 原材料

锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物(CAFCs)的制备:以参考文献［7］分离制得的锥栗直链淀粉为原料，根据DMSO水溶法［8］在2种不同结晶温度(60、90℃)下制备己酸、葵酸和硬脂酸的直链淀粉－脂肪酸复合物。为方便计，样品均使用缩写，如:锥栗直链淀粉记作CA，在60℃下制备的锥栗直链淀粉－己酸、葵酸和硬脂酸的复合物分别记作CAHC60、CACC60和CASC60，在90℃下制备的锥栗直链淀粉－己酸、葵酸和硬脂酸的复合物分别记作CAHC90、CACC90和CASC90。

人工胃液的配制［9－10］:量取9．5%～10．5%浓盐酸16．4 mL，加蒸馏水至1 000 mL，100℃ 蒸汽灭菌15 min，在无菌条件下，每100 mL液体中加入1 g胃蛋白酶(Sigma，MO，USA)，混匀后备用。

人工小肠液的配制［9－10］:准确称取磷酸二氢钾6．8 g，放入500 mL蒸馏水，搅拌均匀，用0．4%的氢氧化钠调至pH 6．8，加蒸馏水定容至1 000 mL，100℃蒸汽灭菌15 min，冷却至50℃以下，在无菌条件下，每100 mL液体中加入胰酶(Sigma，MO，USA)1 g，混匀后备用。

菊糖(Ⅰ)、低聚果糖(FOS)、MRS与RCM培养基:上海源聚生物科技有限公司。

试验菌株:两歧双歧杆菌(Bifidobacterium bifidum)、德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、大肠杆菌(Escherichia coli)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)为湖南工程学院生物工程实验室保藏。

1．2 测定方法

体外消化试验［10－11］:称取一定量等重的FOS(对照)、锥栗直链淀粉及6种锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物，分别放入盛有30 mL人工胃液、人工小肠液的烧杯中，将烧杯置于37℃恒温培养箱体系中分别低速磁力搅拌消化6 h(人工胃液中)、7 h(人工小肠液中)或先4 h(人工胃液中)后5 h(人工小肠液中)，在培养过程中每隔一定时间取样，悬浮液全部

益生元活性试验［11－13］:以等量的FOS、锥栗直链淀粉及其脂肪酸复合物分别作为2株益生菌的培养基碳源。德氏乳杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的种子液都使用MRS培养基在37℃培养24 h，1 mL 1%的样品溶液加入到3 mL MRS培养基中，然后在其中加入上述种子并在厌氧条件下37℃培养48 h，直至菌株浓度达到108个/mL。每个样品分别在0、24和48 h取样测定细胞生物量(全自动细胞计数器计数)及短链脂肪酸(SCFAs)含量。两歧双歧杆菌种子液采用RCM培养基在37℃培养24 h，1 mL 1%的样品溶液加入到3 mL RCM培养基中(装在一个内设横隔断的螺旋帽小瓶中)，小瓶充氮气驱除氧气后拧紧螺旋帽，再用注射器无菌注入1 mL种子液并在37℃培养72 h，每个样品在0、24、48和72 h取样测定细胞生物量及短链脂肪酸含量。

短链脂肪酸含量测定:采用HPLC法［14］。

所有试验重复3次，结果取平均值。注入处理过的透析袋中，并在生理盐水中渗析24 h。分别采用DNS法和酚－硫酸法测定透析袋外溶液中的还原糖与总糖含量，样品的水解率按下式计算。

2 结果与分析

2．1 锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物的体外消化

2．1．1 人工胃液中的消化

锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物在人工胃液中的降解率如表1所示。由表1可看出，锥栗直链淀粉及其脂肪酸复合物对人工胃液均具有不同程度的抗降解能力，且脂肪酸链越长或形成复合物的温度越高，这种抗降解能力越强(0．01＜P＜0．05)。这是由于直链淀粉的螺旋结构内部非极性区域与脂肪酸尾部的碳链之间形成单螺旋包接结构，且形成复合物的结晶温度越高或脂肪酸尾部碳链越长(或疏水性越强)，这种疏水空间结构形成的机率(复合率)就越大，结合力越强，复合物越稳固，因而胃液中的H+离子要渗入复合物的疏水空间内部并破坏其特殊结构也就越困难。各个样品在人工胃液中处理2 h后，水解率变化趋于平缓，它们对人工胃液的抗性由强到弱的顺序依次为FOS、CASC90、CASC60、CACC90、Ⅰ、CACC60、CAHC90、CAHC60和CA(表1)。

表1 锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物在人工胃液中的水解率

2．1．2 人工小肠液中的消化

锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物在人工小肠液中的降解与其在人工胃液中的降解十分类似(表2)。由表2可知，锥栗直链淀粉及其脂肪酸复合物对人工小肠液同样都表现出不同程度的抗降解能力，这种抗性由强到弱依次为FOS、CASC90、CASC60、Ⅰ、CACC90、CACC60、CAHC90、CAHC60和CA，复合物的复合率越高，抗性也越强(0．01＜P＜0．05);但是，每个样品的水解率却比在人工胃液中都有明显增加，这是因为人工胰液中加入的胰酶是胰蛋白酶、胰淀粉酶、胰脂肪酶的混合物，其中胰淀粉酶能不同程度地使直链淀粉转化为葡萄糖或低聚糖。

表2 锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物在人工小肠液中的水解率

2．1．3 人工胃液与小肠液中的联合消化

由于食物摄入后必须依次经受胃液与小肠液的消化作用，锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物单独经受人工胃液或小肠液的作用还不能充分说明它们在整个消化道内的稳定性，因此研究设计并试验了先人工胃液、后小肠液的联合消化作用，结果见表3。锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物经人工胃液与小肠液的联合作用后，水解率比单独作用时显著增加，它们对两者的联合抗性由强到弱依次为FOS、CASC90、CASC60、Ⅰ、CACC90、CACC60、CAHC90、CAHC60和CA(P＜0．01)。

表3 锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物经人工胃液与小肠液联合作用的水解率

2．2 锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物的益生元活性

2．2．1 对益生菌的增殖作用

两歧双歧杆菌与德氏乳杆菌是2株典型的益生菌，锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物对它们的增殖作用见表4，短链脂肪酸的产生情况见表5和表6。由表4可看出，在48 h内锥栗直链淀粉及其脂肪酸复合物对两歧双歧杆菌与德氏乳杆菌均有一定的增殖作用，尤其是CASC90、CASC60的增菌作用最为突出、最为持久，72h后对两歧双歧杆菌仍有很强的增菌作用(P＜0．01);CASC90、CASC60对两歧双歧杆菌的增菌作用与菊糖基本相当而稍低于低聚果糖，CASC90对德氏乳杆菌的增殖作用略低于低聚果糖，CASC60对德氏乳杆菌的增殖作用则略低于菊糖。综合分析对两歧双歧杆菌与德氏乳杆菌的增殖能力，它们对益生菌的增殖效果由强到弱分别是FOS、CASC90、Ⅰ和CASC60。再分析表5和表6可知，无论是两歧双歧杆菌还是德氏乳杆菌，以锥栗直链淀粉及其脂肪酸复合物作为唯一碳源时，在前24 h产生的短链脂肪酸主要乙酸，之后转化为丙酸特别是乳酸或丁酸，但促进两歧双歧杆菌和德氏乳杆菌产生短链脂肪酸最为显著的仍是CASC90和CASC60(P＜0．01)。

2．2．2 对腐败菌的抑制作用

锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和枯草芽孢杆菌等肠道腐败菌的抑制作用如表7所示。由表7可看出，除CASC60对大肠杆菌的抑制作用相对较弱之外，各个样品中仍以CASC60和CASC90对人体肠道腐败菌的抑制作用较强(P＜0．01)，与菊糖和低聚果糖对这些肠道腐败菌的抑制作用基本相当。

表4 锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物作为碳源时的益生菌计数

表5 锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物作为两歧双歧杆菌的碳源时短链脂肪酸的产生

表6 锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物作为德氏乳杆菌的碳源时短链脂肪酸的产生

表7 锥栗直链淀粉－脂肪酸复合物作为碳源时腐败菌的计数

3 结论

锥栗直链淀粉及其脂肪酸复合物对人工胃液、小肠液的单独或联合作用均具有不同程度的抗性，其中抗消化作用最强的是CASC90和CASC60，且不弱于菊糖和低聚果糖。当分别以CASC90和CASC60为碳源时，它们对益生菌两歧双歧杆菌与德氏乳杆菌均表现出很强的增殖作用及短链脂肪酸产生能力，而对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和枯草芽孢杆菌等肠道腐败菌的抑制作用也较强。由此可判断，CASC90和CASC60均表现出良好的益生元活性，且这种活性不亚于菊糖和低聚果糖。因此，CASC90和CASC60具有作为新型益生元开发的较大潜力，但鉴于国内外对直链淀粉－脂类复合物的益生元活性研究极少，对其益生元效应及其作用机理的研究与探讨任重道远。

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In Vitro Digestion and Prebiotic Activity of Castanea Henryi Amylose－Fatty Acid Complexes

Xie Tao Zhang Ru
(College of Chemical Engineering，Hunan Institute of Engineering，Xiangtan 411104)

With inulin(I)and fructooligosaccharide(FOS)as the controls，external digestion and prebiotic activities of castanea henryi amylose－hexylic acid complex(CAHC)，－capric acid complex(CACC)and－stearic acid complex(CASC)were studied．The results demonstrated that CA and its fatty acid complexes show to the extent the anti－digestion to artificial gastric or/and intestinal juice．Above all，CA－stearic acid complexations made at 60℃and 90℃(CASC60and CASC90)are provided with the strongest resistance to digestion．Not only CASC60but also CASC90displays good prebiotic activity with Bifidobacterium bifidum and Lactobacillus delbrueckii as the object of study，respectively．Therefore，if used as new prebiotics，both have development potential．

castanea henryi，amylose －fatty acid complex，in vitro digestion，prebiotic activity

TS235．2

A

1003－0174(2012)08－0020－05

湖南省自然科学基金(11JJ 6009)

2011－08－19

谢涛，男，1970年出生，博士，副教授，硕士生导师，再生资源与食品、生物化工