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小米消化特性研究
山西谷子全粉消化特性研究
孙达
食品质量与安全11-01
541103040139
摘要:
本文主要研究山西77个谷子品种的全谷粉淀粉消化特性。
山西谷子全粉消化特性研究
摘要:
本文主要研究山西77个谷子品种的全谷粉淀粉消化特性。
分别测定了直链淀粉和抗性淀粉含量,并分析了谷子淀粉中快速消化淀粉、慢速消化淀粉以及抗性淀粉的比例。
结果表明:
各品种间淀粉、直链淀粉含量以及淀粉的消化能力差异性较大;谷子中所含直链淀粉越多,抗性淀粉含量越多,可制备出的抗性淀粉越多。
为不同的人群选择合适的谷物产品提供理论依据。
关键字:
全谷物;淀粉;直链淀粉;消化性
ResearchdigestioncharacteristicsonmilletofShanxiProvince
Abstract:
Thispapermainlystudiesthewhole-grainmilletstarchdigestibilityon77differentmilletcultivarsofShanxiprovince.Thecontentsofamyloseandresistantstarchinwholegrainandtheproportionsofrapiddigestiblestarch(RDS),slowlydigestiblestarch(SDS)andresistantstarch(RS)weremeasuredrespectively.Theresultsshowedthat,Thestarchandamylosecontentandstarchdigestibilityhasgreaterdiversityamongthevarieties.Themoreamylosecontainedinmillet,themoreresistantstarchcontent,andcanbepreparedmoreresistantstarch.Itprovidetheoreticalbasisfordifferentpeoplecouldchoosetherightcerealproducts.
Keywords:
wholegrains;starch;amylose;digestibility
全谷物含有丰富的蛋白质、淀粉、脂肪、矿物元素,可以增强免疫功能。
此外,它还富含类胡萝卜素、叶酸、维生素E、甜菜碱、胆碱、植酸、木质素、木酚素、β-葡聚糖、甾醇等植物化学素,是一种重要的食品或者食品配料。
由于全谷物中所含独特的植物化学素的相互作用或协同增效作用【1】,长期食用全谷物食品对中风、II型糖尿病、心脏疾病、肠胃癌症和肥胖等慢性疾病具有一定的预防作用。
因此,全球掀起了研究、消费全谷物食品在的巨大浪潮。
谷子介绍
近年流行病学研究表明,慢消化特性是降低葡萄糖与胰岛素的重要原因【2-3】。
缓慢消化淀粉具有缓慢消化吸收、持续释放能量、维持餐后血糖稳态、预防和治疗各种与饮食相关慢性疾病的特殊生理学功能【4】。
抗性淀粉因其摄入后不被人体消化吸收,可缓解餐后血糖的迅速上升,降低胰岛素的分泌,从而改善糖尿病患者血糖控制【5】和胰岛素抵抗【6】。
另外,抗性淀粉含量与直链淀粉含量成正比关系【7】,直链淀粉含量越高,血糖指数和胰岛素指数越低【8,9】,较高的支链淀粉则对应的体外消化和体内血糖反应都更高【10】,消化速率越快,葡萄糖进入血液就越迅速【11】。
因此,慢消化淀粉与抗性淀粉含量高的食物对应得到的血糖指数较低,其在心脑血管、糖尿病等疾病的预防中有着重要意义。
山西作为我国谷子主产区之一,其在种植方面具有一定优势,不但种植面积广,而且具有抗旱,抗贫瘠的特性。
本研究针对山西谷子的全谷物淀粉方面进行消化特性研究。
旨在对山西谷子全谷物开发为不同人群食用产品提供理论依据。
1材料与方法
1.1材料
来自山西省不同地区或不同年份收货的谷子品种(系)77份,成熟后收获籽粒。
粉碎后过60目筛。
1.2仪器
HL-100型高速多功能粉碎机(竑力上海塞耐机械有限公司);T6新世纪紫外-可见分光光度计(北京普析通用仪器有限公司);101型电热鼓风干燥箱(科伟永兴仪器有限公司);PB-10型PH计(sarturius德国);BSA224S-CW分析天平(sarturius德国);RAT-2玻璃反应釜(科技仪器郑州市中原科技玻璃仪器厂);DZKW-D-2电热恒温水浴锅(北京市永光明医疗仪器厂);SHA-C恒温振荡器(智博瑞常州智博瑞仪器制造有限公司);DF-101S集热式磁力加热搅拌器(金怡金坛市医疗仪器厂);WZZ-2S/2SS自动旋光仪(上海申光上海图新电子科技有限公司)
1.3含量测定方法:
a.淀粉:
AACC76-13
b.直链淀粉:
GB/T15683-2008
c.抗性淀粉:
AACC32-40
d.快速、慢速消化淀粉
测定步骤:
(1)淀粉的制备。
称取一定量样品与70%乙醇按1:
15比例配制成乳液于玻璃反应釜中80℃净提3h,冷却后以4000r/min离心10min,沉淀物加适量蒸馏水打浆后过80目筛,去除筛上物,再次离心取沉淀物。
沉淀物溶解于NaCl溶液中浸泡一段时间后离心取其沉淀,重复3次。
脱脂后样品加入30u/g纤维素酶,于45℃磁力搅拌器中恒温酶解3h,离心后刮去上层杂质部分,溶于水中调pH至10,加入碱性蛋白酶100u/g,于45℃磁力搅拌器中恒温酶解40min。
酶解后样品经多次离心,取最下层白色沉淀部分,置托盘于40℃烘箱中干燥,即为淀粉提取物。
(2)葡萄糖标准曲线的制作。
图1葡萄糖标准曲线
Fig.1Glucosestandardcurve
(3)淀粉的体外消化性采用Englyst法【12】。
准确称取160mg淀粉样品(干基)放入具塞试管中,加入15mLpH5.2的磷酸盐缓冲溶液,混匀,于沸水浴中糊化30min,冷却至室温,置于摇速为200rpm、温度为37℃恒温摇床上平衡10min,加入4ml猪胰α-淀粉酶(290U/ml)和1mL葡萄糖淀粉酶(2500U/mL),水解一定时间取样1mL加入4ml的无水乙醇灭酶,离心后采用DNS法,对照标准曲线,计算出葡萄糖含量。
对同一样品作三次测定,取平均值。
原样品粉中本身含有少量的游离葡萄糖,故葡萄糖的含量需扣除原样品中游离葡萄糖的含量。
(4)计算方法
淀粉的分类是根据淀粉的水解速率:
RDS是指在20min内被人体小肠迅速吸收的淀粉,SDS是指在20~120min内被人体小肠消化吸收的淀粉,RS是指在120min内不被人体小肠消化吸收的淀粉。
具体公式如下:
RDS%=(G20-FG)×0.9×100/TS;
SDS%=(G120-G20)×0.9×100/TS;
RS%=(TG-FG)×0.9×100/TS-(RDS+SDS)
式中:
G20—酶解20min后释放的葡萄糖/mg;G120—酶解120min后释放的葡萄糖/mg;FG—游离葡萄糖/mg;TG—总的葡萄糖/mg;TS—总淀粉干基重。
2结果与分析
2.1不同品系谷子各指标含量
本研究测定了77个谷子品种全粉的总淀粉、直链淀粉、抗性淀粉含量,另外,还对全谷子粉样进行淀粉制备,并测定其中快、慢速消化淀粉以及抗性淀粉的含量。
测定结果如表1所示。
表177个谷子品种粉样中总淀粉、直链淀粉、抗性淀粉
以及对应制备得到的淀粉消化性测定结果
品种
品种名称
产地
生产时间
全谷子粉样
全谷子淀粉
总淀粉
%
直链淀粉%
抗性淀粉%
快速消化%
缓慢消化%
抗性淀粉%
1
晋谷34号
长治
2011
54.39
26.24
1.94
48.82
22.54
19.64
2
晋谷36号
长治
2011
57.91
22.42
1.50
42.81
52.92
4.27
3
晋谷38号
长治
2011
61.76
21.64
1.43
46.50
48.65
4.85
4
晋谷40号
长治
2011
49.21
22.90
1.51
52.45
41.87
5.68
5
晋谷41号
长治
2011
52.64
26.74
1.92
37.05
42.20
20.75
6
晋谷42号
长治
2011
61.83
23.64
1.62
46.76
44.88
8.36
7
晋谷46号
长治
2011
59.18
27.76
1.96
29.00
36.61
34.39
8
晋谷25号
长治
2011
63.58
30.08
2.82
54.55
28.40
26.05
9
晋谷39号
长治
2011
55.43
27.54
1.98
41.10
40.45
18.45
10
大同27号
长治
2011
53.30
21.34
1.45
49.82
48.04
2.14
11
大同29号
长治
2011
61.66
27.29
1.96
44.74
39.90
15.36
12
大同32号
长治
2011
62.80
28.54
1.98
38.87
42.60
18.53
13
黑软
长治
2011
61.66
28.00
2.00
26.05
50.16
23.79
14
长生07号
长治
2011
58.44
25.99
1.82
49.82
16.97
33.21
15
长农35号
长治
2011
58.40
25.10
1.83
51.87
31.41
16.72
16
长农36号
长治
2011
57.26
28.06
1.92
30.97
44.56
24.47
17
长农39号
长治
2011
61.79
26.08
1.84
46.70
35.48
17.82
18
沁州3号
长治
2012
58.00
24.78
1.56
42.17
52.55
5.28
19
大同29号
大同
2012
65.48
30.07
2.94
51.15
21.48
27.37
20
晋谷28号
榆次
2012
61.46
27.44
2.06
46.65
31.42
21.93
21
晋谷41号
太原
2012
60.78
28.33
2.51
33.26
47.28
19.46
22
晋谷40号
汾阳
2012
57.89
26.24
1.94
43.31
39.17
17.52
23
晋谷28号
汾阳
2012
58.55
24.53
1.60
42.47
50.81
6.72
24
晋谷42号
太原
2012
66.14
29.75
2.86
50.79
39.72
9.49
25
晋谷51号
太原
2012
64.29
29.14
2.71
48.91
45.16
5.93
26
晋谷52号
太原
2012
63.50
21.64
1.42
47.83
48.43
3.74
27
长谷4号
长治
2012
61.41
26.19
1.90
46.65
32.93
20.42
28
晋谷35号
长治
2012
63.08
25.97
1.64
36.43
48.75
14.82
29
晋谷29号
长治
2012
63.63
27.75
2.34
48.26
34.01
17.73
30
2—T9
长治
2012
59.40
28.35
2.17
44.51
45.83
9.66
31
2—T10
长治
2012
59.11
21.99
1.34
44.66
51.50
3.84
32
2—T2
长治
2012
60.25
25.84
1.78
43.53
49.45
7.02
33
2—T7
长治
2012
54.76
22.63
1.52
48.37
45.49
6.14
34
2—T4
长治
2012
58.39
21.20
1.46
43.68
49.50
6.82
35
2—T6
长治
2012
51.69
29.11
2.60
34.84
35.96
29.20
36
1—A6
长治
2012
64.67
28.84
2.78
48.59
21.69
29.72
37
2—T3
长治
2012
62.58
29.55
2.94
46.40
46.80
6.80
38
2—T8
长治
2012
54.83
27.53
1.98
40.24
41.81
17.95
39
1—4
长治
2012
63.22
30.30
2.94
39.51
28.40
32.09
40
1—3
长治
2012
61.88
26.22
1.94
50.34
25.65
24.01
41
1—1
长治
2012
59.17
24.44
1.64
44.84
45.34
9.82
42
1—2
长治
2012
66.23
27.05
1.92
50.51
31.72
17.77
43
21—1
长治
2012
62.19
23.34
1.63
47.72
43.56
8.72
44
2—T1
长治
2012
60.19
19.54
1.32
45.15
51.03
3.82
45
长谷4号
长治
2011
50.77
20.83
1.34
36.68
55.00
8.32
46
软猫爪
长治
2012
61.84
28.21
2.02
41.80
36.29
21.91
47
黑软
长治
2012
62.91
28.20
2.08
45.72
36.78
17.50
48
黄谷
长治
2010
56.56
24.27
1.70
18.42
64.07
17.51
49
晋谷24号
长治
2010
71.63
28.42
2.51
54.62
30.02
15.36
50
晋谷40号
长治
2010
64.11
25.97
1.70
50.16
37.33
12.51
51
A6
长治
2009
59.68
22.73
1.48
42.66
48.93
8.41
52
长谷4号
长治
2010
61.54
25.42
1.75
46.27
37.41
16.32
53
晋谷21号
陵川
2010
60.51
28.00
2.00
31.36
23.35
45.29
54
晋谷40号
陵川
2010
64.33
28.53
2.03
47.26
28.27
24.47
55
晋谷29号
陵川
2010
62.75
28.74
1.99
47.52
31.53
20.95
56
长谷4号
陵川
2010
58.39
25.54
1.73
44.50
46.99
8.51
57
A6
陵川
2012
61.02
26.84
1.87
46.41
37.77
15.82
58
长生07号
长治
2011
57.88
26.13
1.92
42.91
42.30
14.79
59
晋谷35号
长治
2012
57.68
27.64
1.90
40.93
52.25
6.82
60
长农35号
长治
2010
51.60
21.12
1.40
37.28
59.78
2.94
61
长生07号
长治
2009
51.30
23.68
1.63
36.50
56.58
6.92
62
长生07号
长治
2009
54.27
24.28
1.66
40.29
47.87
11.84
63
晋谷29号
长治
2009
54.45
26.67
1.82
39.50
51.01
9.49
64
长农35号
长治
2012
51.96
20.55
1.38
37.77
58.30
3.93
65
长农36号
长治
2012
61.30
29.99
2.46
46.08
41.07
12.85
66
长农38号
长治
2012
60.86
29.51
2.78
36.11
38.69
25.20
67
长农39号
长治
2012
63.29
28.42
2.58
39.21
50.97
9.82
68
长农40号
长治
2012
59.51
30.43
3.28
45.28
37.00
17.72
69
晋谷22号
长治
2012
73.36
29.57
2.90
56.69
14.37
28.94
70
晋谷41号
长治
2012
59.60
27.09
2.06
40.79
48.73
10.48
71
陇谷3号
长治
2012
59.29
28.14
2.58
41.76
34.53
23.71
72
陇谷10号
长治
2012
62.22
30.74
3.37
29.85
39.47
30.68
73
陇谷11号
长治
2012
69.37
32.55
3.61
52.24
18.24
29.52
74
青谷
长治
2010
51.72
29.71
2.80
33.11
35.04
31.85
75
晋谷21号
长治
2011
52.87
23.53
1.52
36.79
50.65
12.56
76
晋谷28号
长治
2011
52.87
27.22
1.90
38.20
41.95
19.85
77
晋谷21号
长治
2012
62.30
29.00
2.60
48.25
26.83
24.92
平均值
59.71
26.43
2.04
43.14
40.68
16.18
最小值
49.21
19.54
1.32
18.42
14.37
2.14
最大值
73.36
32.55
3.61
56.69
64.07
45.29
变异系数
4.74
2.89
0.53
1.33
2.95
6.57
2.2淀粉及淀粉消化特性分析
谷子中淀粉含量既受遗传因素支配,又受外界环境条件影响。
不同品种谷子全粉中,淀粉含量差异很大。
由表1可以看出,所收集的77个不同品种的谷子中,淀粉含量范围为49.21%-73.36%。
其中,淀粉含量最高的是2012年晋谷22号和2010年晋谷24号,分别为73.36%和71.63%;2011年晋谷40号淀粉含量最低,为49.21%,显著低于其他品种;77个品种平均含量为59.71%。
小米含70%以上的碳水化合物【13】,淀粉是其主要存在形式,主要存在于胚乳中。
淀粉是谷子的主要成分,其很大程度上决定着谷子全粉的消化特性。
淀粉消化特性的影响因素可分为内在因素和外在因素。
内在因素主要是指与食物中淀粉自身的理化性质和食物中其他组分与淀粉的相互作用。
研究表明,谷子粉中的蛋白质与脂质均有可能影响淀粉的消化性【14】。
外在因素包括加工方式、贮存条件等。
不同工艺处理对碳水化合物酶解后还原糖和葡萄糖的含量有较大影响,其中以较高温度、较长时间处理淀粉的消化速度较快,酶解程度较高【15】。
不同的烹制方式同样也影响淀粉的消化速度。
烹制前浸泡、增加水量、延长蒸煮时间,均会导致较高的淀粉消化速度,而冷藏后淀粉消化速度显著下降。
另外,烹制时添加膳食纤维、油脂、乳化剂或使用硬水,可在一定程度上降低淀粉消化速度【16】。
淀粉体系中消化特性受到储藏时间的影响。
储藏早期,直链含量高的淀粉凝胶随着直链凝胶网络的形成和稳定,淀粉体系中慢消化性淀粉和抗性淀粉含量显著增加。
随着储藏时间的延长,后期的储藏过程中由于支链淀粉的重结晶导致淀粉体系中慢消化性淀粉含量逐步增加【17】。
Englyst等【18】依据淀粉的生物可利用性将淀粉分为三类:
易消化淀粉(RDS)指那些能在小肠中被迅速消化吸收的淀粉;慢消化淀粉(SDS)指那些能在小肠中被完全消化吸收但速度较慢的淀粉;抗性淀粉(RS)指在人体小肠内无法消化吸收的淀粉。
淀粉中快速消化淀粉与慢性消化淀粉的含量是通过实验直接测定得到,相对更具有参考性,各指标变异系数分别为1.33和2.95。
变异系数反映各品种间指标的差异性,测定结果发现77个谷子品种的淀粉消化性差异较大。
数据说明不同谷子品种淀粉的消化性差异与谷子品种的地域差异、外界环境因素以及施肥量等因素直接相关。
其中,2012年晋谷22号、2010年晋谷24号和2011年晋谷25号消化性均较好,分别为56.69%、54.62%和54.55%。
而2010年黄谷谷子淀粉的消化性能最差,快速消化淀粉含量占18.42%,2011年黑软谷子淀粉快速消化淀粉含量也相对较少,为26.05%,食用后可控制体内餐后血糖反应,更适合用于糖尿病患者食用。
淀粉消化后血糖生成指数(GI)高低直接影响人体的健康。
以葡萄糖浆的GI值为1,根据GI值大小可将富含碳水化合物食品分为不同等级,GI<0.55为低GI食物,0.55
研究表明,低GI食物可以缓慢吸收
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