胡爱军，李 靖，王梦婷，刘广鑫，郑 捷

(1.天津科技大学 食品科学与工程学院，天津 300457；2.天津潮白谷物食品有限公司，天津 301800；3.天津市宽达水产食品有限公司，天津 300162)

抗性淀粉(resistant starch，RS)最早是英国科学家Englyst对膳食纤维进行定量分析时发现的，指在健康人体内不被小肠消化分解的淀粉及其分解物的总称[1].根据其结构、来源、抗酶解性、物理化学性质等的不同可以分为五大类：物理包埋淀粉(RS1)、抗性淀粉颗粒(RS2)、回生淀粉(RS3)、化学改性淀粉(RS4)和直链淀粉-脂质复合物(RS5).RS在改善肠道环境、治疗腹泻和降低结肠癌发病率[2]，以及预防肥胖和Ⅱ型糖尿病[3,4]等方面具有重要作用.因此，为了全面了解RS，就需要从制备方法、功能和应用等方面进行综合分析，并对RS未来的发展趋势进行展望.

1 RS的制备

RS1和RS2是植物中天然存在的两种RS，含量较低，稳定性较差，所以并不常用.制备RS3常用热处理法、脱支法、微波法和超声波法，而RS4有酯化、醚化和交联等制备方法.

1.1 RS3型RS的制备

1.1.1 热处理法

热处理法主要有压热处理法和湿热处理法.压热处理法指通过高温高压处理，使淀粉乳充分糊化，破坏其内部分子结构，然后经冷却回生，形成新的晶体结构，从而获得抗酶解性.Song等[5]采用压热法制备淮山药RS3，研究淀粉乳浓度、pH值和压热时间与RS3得率的关系，发现3种影响因素的主次顺序为淀粉乳浓度>pH值>压热时间.采用压热处理法也能够提高RS3的得率，使RS3含量增加至(8.57±0.10)%[6].

湿热处理法是在水分含量(质量分数)较低的条件下制备RS3，主要通过改变水分含量、热处理温度及时间等条件来调控RS3的含量.李琳何等[7]确定了湿热法制备马铃薯RS3的最佳工艺参数，得到马铃薯RS3的得率为26.63%.因此，湿热处理法成本较低、无化学残留物、安全性较高，应用非常广泛.

1.1.2 脱支法

脱支法主要包括酶法脱支法和酸法脱支法.酶法脱支含有α-淀粉酶和普鲁兰酶.α-淀粉酶，能够分解淀粉中的α-1，4糖苷键，增加游离直链淀粉分子的含量.同时普鲁兰酶能够切开支链淀粉分支处的α-1，6糖苷键，使其脱支形成直链淀粉分子，经糊化和老化处理后，直链淀粉分子之间会相互靠拢缠绕形成双螺旋结构，增强分子间作用力，提高稳定性，从而生成具有抵抗酶解能力的RS.采用普鲁兰酶处理蜡质玉米淀粉，发现经脱支处理后RS3含量从13%增加到19%[8].而将普鲁兰酶脱支-湿热处理联用，小麦RS3的得率最高[9].因此，采用酶法制备RS3时，应研究酶添加量和酶解处理时间的最优组合，以提高得率.

酸法脱支是利用酸的降解作用使α-1，6糖苷键分解，提高直链淀粉的含量.Mun等[10]采用酸法脱支从天然豌豆和普通玉米淀粉中开发RS3，最终得率分别为68.1%和59.6%，比天然淀粉的酶抗性更高.将柠檬酸、苹果酸等有机酸用于制备RS将是未来发展的重点.

1.1.3 微波法

微波通过微波辐射处理，能够对淀粉分子内的氢键产生作用，使淀粉分子链断裂，经冷却回生后，分子间重新排列，形成新的结晶结构，从而降低淀粉的消化性，生成RS3型.对马铃薯淀粉进行微波增韧处理(MTT)后发现，马铃薯淀粉的表面结构发生了显著变化，结晶度、直链淀粉和RS3含量都有大幅度增加[11].

1.1.4 超声波法

超声波在液体物料中传播时超过一定的强度会产生空化效应，而空化效应中形成的空泡在破裂时会产生局部高温高压的环境，导致淀粉分子与溶剂分子之间强烈摩擦，使淀粉分子间氢键断裂，加速支链淀粉的分解速率，增加直链淀粉含量，进而提高RS得率.超声波法一般不单独使用，而是与其他方法联用.Chang等以蜡质玉米淀粉中分离出的脱支淀粉(DBS)为原料，使用超声辅助退火处理，会引起淀粉结构的重排，显著增加RS3含量；这说明超声和退火处理对DBS的双重修饰可以调节RS3的消化特性，可用于开发RS新产品[12].

1.1.5 其他方法

辐照法就是使用一定剂量的60Co射线对食品进行辐照，与常规化学改性方法相比，更加安全快速.郑妍等[13]利用压热、辐照和微波3种方法制备马铃薯RS3，结果表明，经辐照处理后得到的RS3含量最高.

挤压法是一种新兴的RS3制备方法，具有成本低、效率高等优点.挤压法在国外的应用较多，但在国内仍处于研究阶段，还无法进行大规模的工业化生产.

另外，多种方法联用比使用单一方法制备RS3的效果更好.将酸解和湿热处理相结合用于指标RS3，结果显示经酸解和湿热处理的大米淀粉其RS3含量显著高于天然大米淀粉(6.3%～10.2%)和单独湿热处理大米淀粉，这可能是因为两种方法相结合对淀粉分子结构的破坏更大，使其在重结晶的过程中能够形成更稳固、更致密的结晶结构[14].

1.2 RS4型RS的制备

RS4型是一类经化学修饰作用改变淀粉分子结构，通过引入新的化学官能团，产生抗酶解性的功能性RS.常用的制备方法有酯化、醚化和交联.

1.2.1 酯化反应

酯化反应是醇与羧酸或含氧无机酸生成酯和水的反应.酯化改性淀粉可由无机酸或有机酸酯化淀粉分子中的羟基后制得.陈文洁等[15]利用辛烯基琥珀酸对淀粉进行酯化，RS4的得率为21.51%，原因是经酯化反应后，淀粉结构中的一些小颗粒会通过酯键连接在大颗粒上，从而使结构更加紧密，不易被消化酶分解.

1.2.2 醚化反应

醚化淀粉通常是淀粉葡萄糖单元上最常见的羟基被替换为羟丙基、羧甲基或其他基团后在链中形成醚键而制得.通过醚化反应制备木薯RS4，淀粉具有较好的疏水特性[16].

1.2.3 交联反应

交联淀粉是由含有二元或多元官能团的交联剂与淀粉分子发生羟基反应(生成二醚键、二酯基等基团)，从而将两个或多个淀粉分子交叉连接起来形成的网状结构高聚物.交联主要发生在支链淀粉区域，可增强淀粉分子内和分子间的作用力，提高热稳定性.采用酸水解的糯米淀粉与三偏磷酸钠交联来制备RS4，经过经交联处理后RS含量会增加[17].

2 RS的功能

2.1 改善肠道环境，调节肠道菌群

RS在大肠中能被发酵生成丙酸、丁酸等一系列短链脂肪酸和气体.其中丁酸是肠道上皮细胞能量的主要来源，能够预防结直肠癌[18].另外，RS分解产生的气体有助于增加粪便体积和质量，更好地清除肠道内的有害物质，加速肠道运转，可有效预防便秘和胃肠道疾病[19].

RS能够促进肠道有益微生物的生长和繁殖，降低促炎微生物大肠杆菌的数量，从而调节肠道微生态，维持肠胃健康[20].以可食美人蕉的天然淀粉为原料制备RS3，发现可食美人蕉RS3可以调节肠道微生物菌群失调并增加生态系统多样性[21].

2.2 调节血糖，预防Ⅱ型糖尿病

与普通淀粉相比，RS的GI值较低，人体摄入后能够显著降低餐后血糖水平，提高机体对胰岛素的敏感性，改善胰岛素的分泌，从而维持血糖稳态，可用于控制Ⅱ型糖尿病病情[22].郑洁等[23]将高RS大米用于Ⅱ型糖尿病病人的血糖研究，发现高含量RS大米能够有效降低Ⅱ型糖尿病病人的血糖.

2.3 控制体重，预防肥胖

RS的热量和消化率都比较低.高RS食物代替普通淀粉后，脂肪成为人体获取能量的主要来源，可增加脂肪消耗、缓解肥胖[24].厚壁菌与拟杆菌的比值与人体肥胖有一定关系.肥胖人群的厚壁菌与拟杆菌的比值高于瘦弱人群[25].RS能够显著降低人体内厚壁菌数量、增加拟杆菌数量，通过调节人体肠道菌群的数量和比例可以降低肥胖症发生的几率[26].

3 RS的应用

3.1 在食品添加剂中的应用

3.1.1 结构改良剂

RS由于持水力低、结合水能力高、口感细腻等特点，可以作为膨化食品和烘焙食品的结构改良剂.它能够改善食品的脆度、膨胀性和柔软性，提高产品的感官评分，还能增加食品的营养价值.使用菊粉和RS4复配来改善功能性蛋糕的品质，结果表明，加入RS使蛋糕样品表现出良好的硬度特性，且色泽光亮[27].

3.1.2 增稠剂

RS具有良好的黏度稳定性、流变特性和低持水性，在饮料及酸奶的加工中应用广泛.将马铃薯RS应用在发酵乳中可以起到增稠作用，减少乳清析出，从而增强发酵乳的稳定性；同时RS还能够保护发酵乳中的益生菌，提高发酵乳的益生功能性[28].

3.1.3 膳食纤维增强剂

RS可以作为一种膳食纤维被添加到食物中，拥有一些特殊功能.一定量RS会改善食品的品质，如面包的脆性和柔软性等[29].Kahraman等[30]研究了实验室生产的交联淀粉对饼干膳食纤维含量的影响，发现交联淀粉对饼干的质量有改善作用，能够显著增加饼干的总膳食纤维含量；与麦麸相比，交联淀粉对饼干的硬度和颜色等感官特性的影响较小.因此，交联淀粉可以作为生产高纤维饼干的替代成分，并且不会产生由麦麸引起的任何品质改变.

3.2 在功能性食品中的应用

RS在功能性食品的开发中也有较多应用.浙江大学研发的功能性水稻“宜糖米”[31]和商金颖等[32]开发的RS含量为55%的营养强化米.但是，这些产品并没有真正走进千家万户，未来应加强宣传力度.

3.3 在药物载体中的应用

目前常用的药物载体及微胶囊壁材大多是一些化学物质，安全性不能得到保证.RS是一种食品级材料，可以在大肠中定点释放，不会对人体健康造成危害；同时RS还可以作为乳酸杆菌、双歧杆菌等益生菌的碳源，促进其生长繁殖；另外用作微胶囊壁材来包埋益生菌，提高益生菌的存活率.Hassan等[33]以海藻酸钠和RS作为微胶囊壁材对嗜酸乳杆菌La5进行包埋，研究了其对嗜酸乳杆菌La5存活率以及伊朗白色盐水奶酪感官特性的影响.研究结果表明，海藻酸钠-RS混合凝胶微胶囊能够显著提高干酪中嗜酸乳杆菌La5的存活率；而且游离的和微囊化的益生菌对干酪的感官品质均没有显著影响，含有微囊化La5的干酪样品的总体可接受性优于含有游离La5的干酪样品.

4 结语

RS在工业发展中的地位越来越重要.通过对不同种类RS的制备、功效以及应用进行介绍，有助于推动RS的综合利用和开发，更好满足人们的需要.但是RS的研究还需进一步改进.首先，应加大研究开发新的制备方法，以提高RS得率；其次，在研究RS的功能时多以动物为实验对象，在人体中是否有同样的效果还有待进一步讨论.