趙起越，王思宇，胡曉沛，郭 凱，李拖平，李蘇紅

（沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院 沈陽(yáng) 110866）

淀粉是人類碳水化合物的重要來(lái)源，為人體健康和各種生理功能的運(yùn)行提供必要的能量支持[1]。隨著生活水平提高，能量物質(zhì)過(guò)度攝入導(dǎo)致一些慢性非傳染性疾病，如糖尿病、高血壓、高血脂等發(fā)病幾率不斷上升。人們?cè)絹?lái)越多地關(guān)注食物攝入后是否會(huì)引起餐后血糖值的快速上升，從而導(dǎo)致負(fù)面的健康影響。能量緩釋是指食用某種食品后不會(huì)使血糖迅速升高且產(chǎn)生血糖峰值，而葡萄糖能夠緩慢釋放并保持精力充沛[2]。具有能量緩釋效果的食品將成為新的研究熱點(diǎn)。根據(jù)淀粉在人體內(nèi)的消化速率可分為快消化淀粉（Rapidly digestible starch，RDS）、慢消化淀粉 （Slowly digestible starch，SDS）及抗性淀粉（Resistant starch，RS）[3]。其中SDS 在人體內(nèi)被緩慢消化，逐步釋放葡萄糖，可維持穩(wěn)定的餐后血糖，有效改善餐后血糖負(fù)荷，降低餐后胰島素分泌，提高機(jī)體的胰島素敏感性[4]，同時(shí)增加飽腹感，提供持久穩(wěn)定的能量作用[5]。

影響淀粉消化性的因素有很多，除淀粉顆粒的內(nèi)在結(jié)構(gòu)顯著影響其消化性外，還與一些外在因素有關(guān)。淀粉的化學(xué)改性如醚化、酯化、接枝、交聯(lián)等，會(huì)影響淀粉的消化性[6]；食品體系中的其它組分如蛋白、脂質(zhì)、多酚及食用膠等也會(huì)影響淀粉的消化性[7-10]。食品膠體可在淀粉分子外圍形成物理屏障，能夠在一定程度上降低淀粉的RDS 含量并提高RS 含量，具有可操作性強(qiáng)、成本低廉且安全性更高的特點(diǎn)[11-12]，因而引起研究者的重視。目前的一些研究表明，食用膠與淀粉結(jié)合后能夠降低RDS，提高RS，然而改變的幅度及可控性仍不理想，對(duì)SDS 的影響也十分有限，食用后仍會(huì)引起血糖較大波動(dòng)，并未達(dá)到很好的能量緩釋效果。

聚電解質(zhì)復(fù)合物 （Polyelectrolyte complexes，PECs） 是帶有相反電荷的聚電解質(zhì)（Polyelectrolyte，PE） 通過(guò)靜電相互作用形成的一種水溶性高分子復(fù)合物[13]。由天然PEs 制備的PECs 不含化學(xué)共價(jià)交聯(lián)劑，安全無(wú)毒、耐受性好、細(xì)胞相容性好，可作為納米顆粒、水凝膠、支架或凝聚體應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域[14-16]。PECs 具有很好的緩釋性能，主要應(yīng)用于構(gòu)建活性成分的緩釋微球。殼聚糖是自然界中唯一的陽(yáng)離子多糖，在人體內(nèi)可被降解為氨基糖，具有良好的生物相容性[17]，被廣泛應(yīng)用于PECs 的研究中。利用海藻酸鈉-殼聚糖PECs 包埋核桃多酚構(gòu)建微球，能有效避免多酚在胃腸道的降解，表現(xiàn)出良好的緩釋特性[18]。肉桂醛-海藻酸鈉-殼聚糖緩釋性納米粒，顯著避免了肉桂醛的光氧化，保護(hù)了其天然防腐功能[19]。PECs凝膠的孔隙率很低，機(jī)械強(qiáng)度較高，與海藻酸鈉-鈣離子凝膠相比，作為包埋材料可大大減少芯材的泄漏，具有更為優(yōu)良的緩釋效果[20]。結(jié)冷膠是一種無(wú)毒、無(wú)害的陰離子多糖，具有較強(qiáng)的抗酶解作用，并且其通過(guò)加熱冷卻形成的凝膠具有堅(jiān)硬的機(jī)械強(qiáng)度，可彌補(bǔ)海藻酸鈉凝膠強(qiáng)度弱的缺點(diǎn)，然而結(jié)冷膠和海藻酸鈉協(xié)同作為PECs 凝膠原料的研究報(bào)道很少。目前尚無(wú)關(guān)于將PECs 應(yīng)用于SDS領(lǐng)域的研究報(bào)道。理論上，利用淀粉與PECs 構(gòu)建凝膠微球，提高淀粉中的SDS 含量，實(shí)現(xiàn)能量的緩釋，使消化初期血糖處于較低水平，維持血糖的平穩(wěn)，成為具有功能性質(zhì)的能量緩釋淀粉微球具有可行性。

馬鈴薯淀粉（Potato starch，PS）與谷物淀粉相比，其顆粒表面光滑、緊實(shí)、無(wú)裂縫，抗酶解能力強(qiáng)，原淀粉中RS 含量較高[21]。本研究以PS 為研究對(duì)象，將帶有負(fù)電荷的海藻酸鈉和結(jié)冷膠與帶有正電荷的殼聚糖結(jié)合，形成聚電解質(zhì)復(fù)合物凝膠包裹PS，構(gòu)建能量緩釋擬谷物淀粉微球。探討淀粉凝膠微球構(gòu)建條件對(duì)其SDS 增量的影響并進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化。進(jìn)一步制備RS 含量更高，抗消化性更強(qiáng)的PS-月桂酸 （Potato starch-lauric acid，PSL）復(fù)合物凝膠微球。對(duì)兩種能量緩釋微球作為模擬谷物的可能性進(jìn)行評(píng)估，分析其蒸煮品質(zhì)與質(zhì)構(gòu)特性，并與大米、小米兩種日常谷物進(jìn)行對(duì)比，綜合評(píng)價(jià)其食用品質(zhì)。本研究為慢消化淀粉食品的研發(fā)提供了新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯淀粉為市場(chǎng)購(gòu)買。

海藻酸鈉、結(jié)冷膠、殼聚糖、無(wú)水氯化鈣、冰乙酸、月桂酸（Lauric acid，C12 ∶0）、鹽酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、碘、3，5-二硝基水楊酸，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；無(wú)水乙醇，沈陽(yáng)市東興試劑廠；豬胰α-淀粉酶，Sigma-aldrich 公司；糖化酶，上海瑞恩生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DHL-A 恒流泵，上海青浦滬西儀器廠；UV-5100 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司；JHH6A 數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州智博瑞儀器制造有限公司；DHG-9070S 電熱鼓風(fēng)干燥箱，寧波樂(lè)電儀器制造有限公司；SPX-150A 恒溫培養(yǎng)箱搖床，常州市國(guó)旺儀器制造有限公司；SC-3614 低速離心機(jī)，中科中桂儀器有限公司；CT3 質(zhì)構(gòu)儀，美國(guó)Brookfield 公司；BPH-303 pH 計(jì)，上海元析儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 RDS、SDS、RS 含量測(cè)定 根據(jù)Englyst 等[22]的方法稍作修改。將400 mg 不同條件下構(gòu)建的PSM 加入到含有15 mL，pH 5.2，濃度為0.2 mol/L 的醋酸鈉緩沖液和3 個(gè)玻璃球的50 mL 離心管中。旋緊管蓋后將其置于沸水浴中加熱30 min，期間定期搖動(dòng)避免結(jié)塊。將懸浮液冷卻并放入37 ℃水浴搖床中，加入5 mL 含1 450 U 胰α-淀粉酶和75 U 糖化酶的混合酶溶液水解淀粉。在反應(yīng)10，20，60，120 min 時(shí)，將1 mL 水解液與4 mL無(wú)水乙醇混合以終止反應(yīng)。將混合物在3 500 r/min 下離心2 min，并根據(jù)3，5-二硝基水楊酸（DNS）法測(cè)量上清液中的葡萄糖含量[23]。樣品的淀粉水解率計(jì)算如下：

式中，H——淀粉水解率；G——水解產(chǎn)生的葡萄糖量（mg）；0.9——從葡萄糖到淀粉的摩爾質(zhì)量轉(zhuǎn)化常數(shù)；M——淀粉樣品的質(zhì)量 （mg）；H20和H120——20 min 和120 min 時(shí)的淀粉水解率。

1.3.2 能量緩釋擬谷物淀粉微球 （Potato starch microspheres，PSM）的構(gòu)建 將5 mL 海藻酸鈉溶液、5 mL 結(jié)冷膠溶液以及一定質(zhì)量的馬鈴薯淀粉（PS）充分混合均勻，通過(guò)恒流泵以50 r/min 的轉(zhuǎn)速將混合液經(jīng)過(guò)注射器針頭（0.45 mm×16 mm）滴入100 mL 殼聚糖溶液（用1%乙酸溶液溶解）中，靜置浸泡1 h 使混合液液滴與殼聚糖充分反應(yīng)成凝膠球體結(jié)構(gòu)，然后使用紗布將凝膠微球從殼聚糖溶液中濾出，將微球在40 ℃的烘箱中烘干。

1.3.3 制備條件對(duì)能量緩釋擬谷物淀粉微球SDS含量的影響 分析微球制備體系中，當(dāng)馬鈴薯淀粉添加量分別為1，2，3，4，5 g 時(shí)，對(duì)PSM 中SDS含量的影響，其中海藻酸鈉溶液和結(jié)冷膠溶液濃度均為0.046 mol/L，殼聚糖溶液濃度為0.012 mol/L。

分析海藻酸鈉溶液濃度分別為0，0.009，0.018，0.028，0.037，0.046，0.055 mol/L 時(shí)，對(duì)PSM中SDS 含量的影響，濃度為0 時(shí)即用5 mL 結(jié)冷膠溶液代替海藻酸鈉溶液。其中結(jié)冷膠溶液濃度為0.046 mol/L，殼聚糖溶液濃度為0.012 mol/L，PS 添加量為1 g。

分析結(jié)冷膠溶液濃度對(duì)PSM 中SDS 含量的影響，用海藻酸鈉溶液代替結(jié)冷膠溶液即可。

分析殼聚糖溶液濃度分別為0.003，0.006，0.009，0.012，0.016 mol/L 時(shí)，對(duì)PSM 中SDS 含量的影響，其中海藻酸鈉溶液濃度為0.046 mol/L，結(jié)冷膠溶液濃度為0.009 mol/L，PS 添加量為1 g。

1.3.4 能量緩釋擬谷物淀粉微球制備條件的優(yōu)化 在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用Design-expert 8.0.6 分析軟件對(duì)應(yīng)的Box-Benhnken 做響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化微球制備條件。以海藻酸鈉溶液濃度（A），結(jié)冷膠溶液濃度（B）以及殼聚糖溶液濃度（C）3 個(gè)因素為響應(yīng)面變量，以PSM 中的SDS含量（Y）為響應(yīng)值，試驗(yàn)因素和水平見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素及水平Table 1 Factors and level of response surface test

1.3.5 淀粉-月桂酸復(fù)合物 （Potato starch-lauric acid，PSL） 能量緩釋擬谷物淀粉微球的制備 將320 mg月桂酸和4 g PS 分散于80 mL 去離子水中，在室溫（25±1）℃下攪拌混勻后，將混合物置于沸水浴中加熱5 min，期間持續(xù)攪拌，使PS 和月桂酸充分接觸反應(yīng)。最后，將糊狀物自然冷卻至室溫。

用PSL 復(fù)合物替代PS，以同樣的方式制備淀粉-月桂酸復(fù)合物能量緩釋微球（PSLM），進(jìn)行下一步研究。

1.3.6 能量緩釋擬谷物淀粉微球的食用品質(zhì)評(píng)價(jià)

1.3.6.1 能量緩釋擬谷物淀粉微球蒸煮品質(zhì) 蒸煮品質(zhì)分為吸水率、膨脹率、湯液pH、湯液干物質(zhì)量以及湯液碘藍(lán)值。以大米和小米兩種常見(jiàn)谷物為對(duì)照，準(zhǔn)確稱取1 g 的大米、小米、PSM 和PSLM，放置于已知質(zhì)量的銅絲籠內(nèi)，一起放置于燒杯中，加入120 mL 蒸餾水，放于電爐上加熱煮沸30 min，取出銅絲籠放于燒杯上直至無(wú)湯滴落，冷卻10 min。

吸水率計(jì)算公式為：

樣品膨脹體積計(jì)算公式為：

米湯pH 值測(cè)定：對(duì)燒杯中冷卻至室溫的米湯使用pH 計(jì)測(cè)定其pH 值。

湯液干物質(zhì)量的測(cè)定：將測(cè)完pH 值的湯液用蒸餾水稀釋至100 mL，在8 000 r/min 下離心30 min，將上清液放入烘箱中烘干并稱重。湯液干物質(zhì)量計(jì)算公式為：米湯碘藍(lán)值的測(cè)定：取離心后的湯液1 mL，加入50 mL 蒸餾水、1 mL 0.5 mol/L HCL 溶液，1 mL 0.2 mol/L 碘試劑，用蒸餾水定容至100 mL。用紫外分光光度計(jì)在600 nm 波長(zhǎng)處測(cè)吸光度。

1.3.6.2 能量緩釋擬谷物淀粉微球質(zhì)構(gòu)特性 使用質(zhì)構(gòu)儀TPA 模式測(cè)定樣品硬度，通過(guò)比較大米、小米、PS 球和PS-Lau 球的硬度、黏性、彈力、內(nèi)聚性、膠著性和咀嚼性判斷微球的食用品質(zhì)。設(shè)定參數(shù)：TA39 探頭，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載5 g，測(cè)定速度0.5 mm/s，測(cè)定距離1 mm，每個(gè)樣品重復(fù)10～12 次，取平均值。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理與分析 所有試驗(yàn)均重復(fù)3 次，試驗(yàn)分析采用Origin 9.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖表處理；統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用SPSS 19.0 軟件，多組均數(shù)比較采用單因素方差分析中Ducan 進(jìn)行顯著性分析，以P＜0.05 表示兩者之前存在顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 制備條件對(duì)能量緩釋擬谷物淀粉微球中SDS 含量的影響

馬鈴薯淀粉PS 添加量對(duì)PSM 中SDS 含量有顯著影響，如圖1a 所示，天然PS 的SDS 含量?jī)H有5.94%，形成PSM 后SDS 含量有大幅上升。隨著PS 添加量的增大，PSM 中SDS 含量呈降低趨勢(shì)。當(dāng)增大到3 g 時(shí)，SDS 含量降低至42.6%，且不再發(fā)生顯著變化。說(shuō)明在微球形成過(guò)程中PS 添加量在一定范圍內(nèi)，PECs 可以對(duì)單個(gè)淀粉顆粒進(jìn)行包裹，從而更好地降低淀粉的水解率；隨淀粉添加量的增加，淀粉顆粒團(tuán)聚，難以對(duì)單個(gè)淀粉顆粒進(jìn)行完整的包裹，裸露的淀粉量增多，因此淀粉的水解率相對(duì)升高。同時(shí)，PS 添加量越大，形成微球的粒徑也越大。考慮到實(shí)際生產(chǎn)效率，淀粉添加量不可過(guò)低，因此，將PS 添加量選定為1 g 比較適宜。

海藻酸鈉是一種線性天然陰離子多糖，具有良好的成膜性、透氣性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于食用薄膜等領(lǐng)域[24]。海藻酸鈉溶液濃度對(duì)PSM 的SDS含量的影響如圖1b 所示，當(dāng)PECs 體系中只有結(jié)冷膠-殼聚糖時(shí)，SDS 含量很低只有16.53%，說(shuō)明單純由結(jié)冷膠-殼聚糖形成的PECs 凝膠緩釋效果較差，這可能是由結(jié)冷膠的分子特點(diǎn)決定的，Dixit等[25]的研究也發(fā)現(xiàn)結(jié)冷膠-殼聚糖凝膠對(duì)甲硝唑的緩釋能力較差。隨著體系中海藻酸鈉濃度的升高SDS 含量顯著提高。這說(shuō)明由海藻酸鈉-結(jié)冷膠-殼聚糖所構(gòu)建的PECs 可更高效地延緩淀粉的消化。隨著海藻酸鈉含量的增加，形成的PECs凝膠膜壁的厚度和致密性增大，使淀粉難以透過(guò)凝膠膜擴(kuò)散到溶液中，因此淀粉消化速率降低，緩釋效果明顯[22]。當(dāng)濃度達(dá)0.046 mol/L 時(shí)，SDS 含量達(dá)54.64%，并不再顯著增加。

結(jié)冷膠是一種胞外陰離子多糖，分子鏈上的羧基也可與殼聚糖形成PECs。結(jié)冷膠與PS 之間有良好的相容性，可以包裹在淀粉顆粒表面，抑制PS 的糊化[26]。圖1c 表明，單純由PS-海藻酸鈉-殼聚糖形成的PSM 中，SDS 含量為30.32%，遠(yuǎn)高于PS-結(jié)冷膠-殼聚糖（圖1b）。隨著結(jié)冷膠的加入，增強(qiáng)了PECs 凝膠的緩釋性能，SDS 的含量進(jìn)一步提高。這是由于一方面結(jié)冷膠的加入提高了PECs的致密性和緩釋效果，另一方面，結(jié)冷膠具有良好的凝膠性，蒸煮加熱又冷卻后，PSM 中未反應(yīng)的結(jié)冷膠還可自動(dòng)聚集形成穩(wěn)定的凝膠，進(jìn)一步增強(qiáng)了PSM 中凝膠骨架的機(jī)械強(qiáng)度，從而使緩釋效果得以提升。當(dāng)結(jié)冷膠濃度從0.046 mol/L 增加到0.055 mol/L 時(shí)，SDS 含量不再顯著增加，且此時(shí)溶液黏度達(dá)到飽和，無(wú)法繼續(xù)溶解結(jié)冷膠。圖1b～1c，充分說(shuō)明海藻酸鈉和結(jié)冷膠在與殼聚糖形成PECs 過(guò)程中能夠起到協(xié)同增效的作用。

圖1 制備條件對(duì)PSM 中SDS 含量的影響Fig.1 Effect of preparation conditions on SDS content in PSM

殼聚糖是自然界中唯一的陽(yáng)離子多糖，在整個(gè)體系中是不可或缺的。如圖1d 所示，SDS 的含量隨體系中殼聚糖濃度的增大而增大，這是因?yàn)楫?dāng)濃度較低時(shí)，形成的PECs 凝膠膜較薄，機(jī)械強(qiáng)度差，易變形[27]。隨著濃度的增大，所形成凝膠膜的結(jié)構(gòu)變得愈加穩(wěn)定，緩釋效果增強(qiáng)。如果濃度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致溶液黏度過(guò)大，不利于液滴在溶液中的分散，影響PSM 的球形結(jié)構(gòu)。當(dāng)濃度高于0.012 mol/L 時(shí)，SDS 含量不再顯著上升。

2.2 能量緩釋擬谷物淀粉微球制備條件的優(yōu)化

采用Box-Behnken 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì) （見(jiàn)表2），利用Design Expert 8.0.6 軟件對(duì)表1的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到PSM 中SDS 含量（Y）對(duì)海藻酸鈉溶液濃度（A）、結(jié)冷膠溶液濃度（B）、殼聚糖溶液濃度（C）多元回歸方程為：

表2 Box-Behnken 試驗(yàn)方案及結(jié)果Table 2 Box-Behnken test scheme and results

對(duì)回歸模型進(jìn)行方差分析（表3）可知，模型的P＜0.0001，達(dá)到極顯著水平，證明模型可用。其中失擬項(xiàng)不顯著（P＞0.05），說(shuō)明試驗(yàn)殘差是由隨機(jī)誤差引起的。模型的R2=0.9911，R2adj=0.9797，可見(jiàn)該回歸方程與數(shù)據(jù)的擬合性良好，能相對(duì)準(zhǔn)確地反映結(jié)果，可以用來(lái)對(duì)PSM 中的SDS 含量進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。根據(jù)F 值可知試驗(yàn)因素對(duì)結(jié)果影響的主次順序?yàn)锳＞C＞B，即海藻酸鈉溶液濃度＞殼聚糖溶液濃度＞結(jié)冷膠溶液濃度。

表3 回歸模型的方差分析Table 3 Analysis of variance of regression model

各個(gè)因素對(duì)PSM 中SDS 含量影響的交互作用可通過(guò)響應(yīng)曲面的形狀來(lái)判斷，如圖2所示，響應(yīng)曲面越陡峭，則該因素對(duì)結(jié)果的影響越顯著。對(duì)回歸方程模型進(jìn)行優(yōu)化求解所得出的最佳制備條件為：海藻酸鈉溶液0.051 mol/L、結(jié)冷膠溶液0.047 mol/L、殼聚糖溶液濃度0.014 mol/L，此時(shí)PSM 中的SDS 含量預(yù)測(cè)值為57.88%。在此優(yōu)化條件下，即1 g PS、5 mL 0.051 mol/L 海藻酸鈉溶液、5 mL 0.047 mol/L 結(jié)冷膠溶液混合均勻后滴入100 mL 0.014 mol/L 殼聚糖后構(gòu)建PSM，進(jìn)行3 組平行試驗(yàn)，得到SDS 的實(shí)際值為56.34%±0.85%，與預(yù)測(cè)值基本相符。以此條件構(gòu)建的PSM 中PS的含量約為90.4%。

圖2 響應(yīng)曲面圖Fig.2 Response surface graph

2.3 能量緩釋擬谷物淀粉微球的體外模擬消化性

為進(jìn)一步提高馬鈴薯淀粉的慢消化性，在相同條件下，用淀粉-月桂酸復(fù)合物PSL 替換PS 制備了PSLM 微球。淀粉的直支鏈分子結(jié)構(gòu)使其可以與脂肪酸形成單螺旋V 型復(fù)合物，構(gòu)建淀粉-脂肪酸復(fù)合物，得到了廣泛的研究。淀粉-脂肪酸復(fù)合物的抗消化性與其晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，而制備方法、脂肪酸的類型等因素都會(huì)對(duì)V 型結(jié)構(gòu)的形成造成顯著影響[28-29]。以人們經(jīng)常食用的天然谷物大米和小米磨粉后作為比較，以馬鈴薯淀粉PS 及其與月桂酸復(fù)合物PSL 為對(duì)照，考察能量緩釋擬谷物淀粉微球PSM 及PSLM 的體外模擬消化性。圖3a 為體外模擬消化曲線，在淀粉的快消化階段，淀粉水解率由大到小依次為：PS＞PSL＞大米粉≈小米粉＞PSM＞PSLM；慢消化階段淀粉水解率變化的總體趨勢(shì)未變，而PSL、大米粉、小米粉的水解程度非常接近；在難消化階段，淀粉水解率明顯分為2 組，較高的一組是PS、大米粉、PSM 和小米粉，較低的是PSL 和PSLM；從整個(gè)消化過(guò)程而言，PSM 和PSLM 微球均顯現(xiàn)了優(yōu)良的葡萄糖緩釋作用，同時(shí)能夠維持淀粉原有的抗消化特性，因此PSLM 的淀粉水解趨勢(shì)要遠(yuǎn)低于PSM。

圖3b 進(jìn)一步分析了各試驗(yàn)樣品中RDS、SDS和RS 的含量，結(jié)果表明：PSM、PSLM 微球中RDS的量大幅降低，其數(shù)值也遠(yuǎn)低于天然谷物粉，緩解了淀粉水解初期葡萄糖的快速釋放；PSM、PSLM微球中SDS 含量無(wú)顯著差異，比對(duì)照提高了6 倍，實(shí)現(xiàn)了淀粉的能量緩釋控制；與PSM 相比，PSLM中PSL 的RS 含量更高，且得到很好的保持。

圖3 PSM 和PSLM 的體外模擬消化性Fig.3 Simulated digestibility of PSM and PSLM in vitro

研究證實(shí)淀粉與脂肪酸復(fù)合能夠提高RS 含量，然而淀粉中仍然存在許多無(wú)法與脂肪酸復(fù)合的短鏈淀粉和支鏈淀粉，這些淀粉碎片在消化時(shí)仍屬于RDS。雖然淀粉與脂肪酸復(fù)合在一定程度上能夠提高RS 含量，但仍有大量淀粉在消化初期被快速消化，能量緩釋擬谷物淀粉微球的構(gòu)建使這一問(wèn)題迎刃而解。

2.4 能量緩釋擬谷物淀粉微球的食用品質(zhì)評(píng)價(jià)

2.4.1 能量緩釋擬谷物淀粉微球的蒸煮品質(zhì) PSM和PSLM 微球具有與谷物類似的外觀形態(tài)，如圖4所示。為進(jìn)一步研究其作為谷物模擬產(chǎn)品的可食用性，以常見(jiàn)主食谷物大米和小米為對(duì)照，對(duì)蒸煮品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行比較評(píng)價(jià)。

圖4 PSM 和PSLM 的形態(tài)Fig.4 Morphology of PSM and PSLM

大米、小米、PSM、PSLM 的蒸煮品質(zhì)如表4所示。吸水率和膨脹率是評(píng)價(jià)蒸煮品質(zhì)的重要因素，與樣品的組織結(jié)構(gòu)相關(guān)[30]。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，能量緩釋微球的吸水率和膨脹率均顯著（P＜0.05）高于大米和小米，這可能是由PECs 的高溶脹率導(dǎo)致。微球的湯液pH 值較低，這可能是由微球的組成成分不同所造成的差異，而PSLM 中月桂酸的釋放進(jìn)一步降低了米湯的pH 值。微球的湯液干物質(zhì)量和碘藍(lán)值也明顯低于大米和小米，說(shuō)明微球的湯液中淀粉溶解量較低，其中PSLM 的值最低，可能與月桂酸的疏水性相關(guān)?？傮w來(lái)看，能量緩釋微球的各指標(biāo)與谷物的差異都在可接受范圍內(nèi)，且在水熱處理下仍可保持完整的球形結(jié)構(gòu)，具有較好的蒸煮品質(zhì)和一定谷物品質(zhì)特征。

表4 蒸煮品質(zhì)Table 4 Cooking quality

2.4.2 能量緩釋擬谷物淀粉微球的質(zhì)構(gòu)特性 大米、小米、PSM、PSLM 的質(zhì)構(gòu)特性如表5所示。PSM 和PSLM 蒸煮后內(nèi)部充斥著PECs 凝膠結(jié)構(gòu)，因此具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，而硬度不及大米和小米，這是由于大米和小米具有完整的谷物結(jié)構(gòu)，除淀粉外還包含蛋白質(zhì)等其它組分，結(jié)構(gòu)致密堅(jiān)硬。微球的黏性、彈力和膠著性與小米更相似，均低于大米。由于微球內(nèi)部只含有淀粉及PECs 凝膠，結(jié)構(gòu)相對(duì)單一，物質(zhì)間的締合關(guān)系相對(duì)簡(jiǎn)單，因此內(nèi)聚性和咀嚼性都相對(duì)較低?？傮w來(lái)說(shuō)，能量緩釋微球具有與小米相類似的質(zhì)構(gòu)特性，適用于日常作為擬谷物食品食用。

表5 質(zhì)構(gòu)特性Table 5 Texture characteristics

3 結(jié)論

本研究以PS、海藻酸鈉、結(jié)冷膠和殼聚糖為原料，根據(jù)聚電解質(zhì)復(fù)合物的形成機(jī)理，構(gòu)建了一種能量能夠緩慢釋放并具有一定谷物品質(zhì)特征的淀粉微球。研究結(jié)果表明，構(gòu)建的PSM、PSLM 微球能有效控制消化初期淀粉的快速水解，同時(shí)在消化20 min 后又能夠?qū)⑵咸烟蔷徛尫盘峁┠芰?，從體外消化的角度看，能夠?qū)崿F(xiàn)餐后血糖的平緩上升，既能夠降低高血糖人群食用淀粉或高淀粉食品后帶來(lái)的血糖波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，又能夠預(yù)防血糖峰值過(guò)后出現(xiàn)低血糖的負(fù)面影響。通過(guò)淀粉與月桂酸的復(fù)合作用可進(jìn)一步有效調(diào)節(jié)淀粉的慢消化進(jìn)程，降低葡萄糖釋放。另一方面，通過(guò)與大米和小米對(duì)比，發(fā)現(xiàn)PSM 和PSLM 具有良好的吸水性和膨脹性，在長(zhǎng)時(shí)間蒸煮后也具有完整的球形結(jié)構(gòu)，具有與小米相類似的蒸煮品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)特性，可作為一種擬谷物用于日常食用。能量緩釋擬谷物微球的研究與開(kāi)發(fā)，有助于推動(dòng)以馬鈴薯為代表的高淀粉基谷薯類加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也為低GI 食品的研發(fā)提供了創(chuàng)新性的思路與理論依據(jù)。