淀粉的消化性及膳食纤维对其影响研究进展

刘容，孙卫东，田雯

（1.南宁学院机电与质量技术工程学院，广西南宁530200；2.广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁530004）

淀粉的消化性及膳食纤维对其影响研究进展

刘容1，2，孙卫东2，*，田雯2

（1.南宁学院机电与质量技术工程学院，广西南宁530200；2.广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁530004）

淀粉的消化性与人体健康密切相关，膳食纤维与淀粉通常在膳食中共同存在，并对淀粉的消化性产生一定影响，引起广泛关注。本文介绍了淀粉消化性与人体健康之间的关系，综述了近年来国内外关于膳食纤维对淀粉消化性影响方面的研究，在此基础上探讨膳食纤维影响淀粉消化性的机理。

淀粉；膳食纤维；消化

淀粉是主食的主要部分，也是很多加工食品的重要成分［1］。淀粉的消化性与人体健康密切相关，其消化速度也与人体许多慢性疾病有关。研究淀粉的消化性不仅可以揭示一些与人体代谢相关的疾病，而且可以为人类的膳食营养提供指南，因此具有重要意义［2-4］。淀粉的消化性受淀粉结构［5］、直支链比率［6］、食品加工工艺［7］以及其它营养物质如脂肪、蛋白质、膳食纤维的存在［8］等多种因素的影响。

膳食纤维是一类不被人体消化吸收的非淀粉多糖，对人体具重要保健作用。膳食纤维往往在食品中与淀粉共存，也以食品添加剂的形式加入以改善食品理化和营养特性。一些研究认为增加膳食纤维的摄入与减少淀粉的消化以及降低血糖反应具有一定关系［9］。本文主要探讨淀粉消化性与人体健康的关系，综合国内外关于膳食纤维对淀粉消化性影响的最新研究，分析膳食纤维对淀粉消化性的影响规律，以为进一步的研究或者开发预防慢性疾病的新型食品提供参考。

1淀粉消化性与人体健康

淀粉消化性与人体健康的关系主要从淀粉的消化速率和人体血糖反应两个方面来衡量。淀粉的消化速度对于人体的健康有重要影响，基于此，Englyst［10］从营养学角度将淀粉分为快消化淀粉（RDS）、慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）。抗性淀粉指在人体小肠内不能被消化吸收，但是可以在大肠内被肠道微生物部分发酵的淀粉；快消化淀粉是指在小肠内能够快速（＜20 min）消化吸收的淀粉；慢消化淀粉指在小肠中被完全消化吸收但速度较慢（20 min～120 min）的淀粉［11-12］。

人体摄入快消化淀粉后会迅速消化被分解成游离葡萄糖，在小肠内被吸收，使得体内血糖水平迅速升高，引起体内胰岛素大量分泌，而胰岛素的分泌又会迅速降低体内血糖水平［13］。这种高血糖和低血糖反应的循环导致了Ⅱ型糖尿病和胰岛素抗性的产生，也增加了肥胖的可能性，这种淀粉的膳食，对于目前社会广泛存在的肥胖症及慢性疾病，尤其是糖尿病的预防是不利的［14-16］。与快消化淀粉相比，慢消化淀粉的摄入，能够减慢和延长葡萄糖的餐后释放，同时产生相应较低胰岛素水平［17-19］。Wachters［20］研究发现，糖尿病患者摄入慢消化淀粉后，能较好的控制血糖和糖尿病相关的并发症。慢性淀粉具有调节人体血糖反应的潜在功能，因此通过提高慢消化淀粉的数量来增强食品营养特性是具有重要意义［21］。抗性淀粉不能被人体消化吸收，热量值极低，也不会引起人体餐后血糖升高，具备类似膳食纤维的重要保健功能，对于慢性疾病的预防具有较好的效果。

血糖生成指数（GI）是表征食物引起人体餐后血糖反应的一项指标，也是食物的生理学参数。由Jenkins于1981年首次提出，它表示当食用含50 g有价值的碳水化合物的食物后，在一定时间内（一般为2 h）体内血糖水平应答与食用相当量的葡萄糖或白面包引起的血糖应答水平的比值，而餐后血糖应答一般用曲线下的面积来表示。GI是一个比较而言的数值，反映了食物与葡萄糖相比升高血糖的速度和能力，通常以葡萄糖的GI为100。因此，根据GI值大小可将富含碳水化合物食品划分为不同等级，GI小于55的食物被认为是低GI食物，在55～70范围之间的为中GI食物，70以上为高GI食物。高GI的食物，进入胃肠道后，消化快，吸收完全，使葡萄糖迅速进入血液，血糖峰值高，胰岛素快速升高，导致血糖下降速度也快，血糖波动剧烈；低GI的食物，在胃肠道中停留时间长，释放缓慢，葡萄糖进入血液后峰值低，下降速度慢，引起的餐后血糖反应较小，需要的胰岛素也相应较少，从而避免了血糖的剧烈波动，有利于血糖的控制。

快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉分别从食物角度反映淀粉的消化速度，血糖生成指数则从人体血糖应答的角度反应淀粉的消化性。通过一定手段增加食物中慢消化淀粉和抗性淀粉数量，降低食物中的血糖生成指数，对于慢性疾病，尤其是糖尿病的预防是颇有益处的。

2膳食纤维对淀粉消化性的影响

富含膳食纤维的膳食对食物的血糖反应产生一定的影响。近年来，为了得到较低的食物血糖生成指数以及降低食物能量摄入，膳食纤维被广泛用在意大利面、饼干、面包等食品中［22］。Englyst等［23］研究发现淀粉类食物葡萄糖的释放和血糖指数之间有很高的相关性，研究了23类食品中快吸收葡萄糖与血糖生成指数呈正相关，慢吸收葡萄糖与血糖生成指数呈负相关。添加膳食纤维对于淀粉类食物的消化吸收及血糖反应水平之间的关系研究，已有大量的研究报道，见表1。

表1　膳食纤维对淀粉消化性的影响Table 1Effect of dietary fiber on the digestibility of starch

表1中，Chung［24］等的研究通过体外模拟消化实验发现，淀粉的消化随着燕麦β-葡聚糖黏度的增加，淀粉消化率减小，血糖反应指数降低，燕麦β-葡聚糖与淀粉浓度比在1.6∶10时，能够明显降低人体血糖反应峰值。Wang Jing［25］等的研究将淀粉、瓜尔豆胶和柠檬酸复合挤压法制备抗性淀粉，研究发现在一定范围内，抗性淀粉的含量随着瓜尔豆胶浓度的增加而增加。Radovanovic A［26］研究了挤压食品中添加菊芋对于血糖生成指数的影响，发现菊芋对人体血糖水平具有显著的影响，添加80%的菊芋形成低血糖生成指数的食物；添加30%～60%的菊芋形成中等血糖生成指数的食物。Bae I Y［22］研究了苹果膳食纤维对小麦凝胶淀粉消化的影响，发现当面粉中加入20%等比例可溶性和不溶性膳食纤维时，预测血糖生成指数明显降低，当膳食纤维的量增加到30%时，血糖生成指数变化不明显。

一定量的膳食纤维或者富含膳食纤维进食后，与不含膳食纤维饮食相比，总体上表现为快消化淀粉含量减低，慢性淀粉或性淀粉含量增加。Regand A［27］燕麦β葡聚糖对淀粉消化吸收及血糖的影响，发现燕麦β葡聚糖分子量和溶液浓度越大，其延缓淀粉消化效果就越好，表现在血糖指数降低、慢消化淀粉和抗性淀粉增加。Oh I K［28］研究比较了可溶性与不溶性膳食纤维对于面包消化的影响，发现增加不溶性膳食纤维比率，慢消化淀粉含量增加，快消化淀粉含量减低；总膳食纤维和不溶性膳食纤维与可溶性膳食纤维相比，降低血糖指数的效果更好。

总体上，膳食纤维的添加在一定程度上会抑制淀粉的体内消化或体外水解，从而降低了食物的血糖生成指数或淀粉水解率。值得注意的是，Gularte［29］的研究中，部分亲水性胶体与淀粉之间呈现了增加血糖生成指数的趋势，这与其它研究结果并不一致，说明亲水性胶体对于淀粉的作用受多种因素的影响，可能对添加浓度、淀粉的结构、加工工艺等具有依赖性，将瓜尔豆胶添加到马铃薯淀粉中却呈现了与其它胶体相反的趋势，这与以往研究的结果一致，相似的，黄原胶和果胶在研究中也呈现出了不一致的结果，其主要影响因素，还需更深一步的研究。

3膳食纤维影响淀粉消化性的机理探讨

大量研究表明，膳食纤维对淀粉消化性产生一定影响，但对于膳食纤维的存在对淀粉消化性影响机理尚没有一致的结论。已有一系列的膳食纤维（瓜尔豆胶、纤维素、果胶、槐树豆胶、麦麸、抗性淀粉、β-葡聚糖、豌豆纤维、菊粉）用于意大利面、饼干、面包［30-34］。就膳食纤维而已，目前的研究［34-35］主要侧重于水溶性膳食纤维方面，发现可溶性膳食纤维通过改变食品的微观结构减少淀粉的消化，或者由于非淀粉多糖的溶解、水化作用，阻止了淀粉与水的结合，进而限制了淀粉的糊化［36-37］。可溶性膳食纤维降低淀粉体外水解的效果在一定程度上比不溶性膳食纤维的效果更好［28］。然而，同一可溶性膳食纤维减低淀粉的消化水平的程度不同，表明膳食纤维降低淀粉消化的能力受产品及其工艺的影响［39］。

总体上，膳食纤维对淀粉消化性的影响原因主要表现在两个方面：一方面，膳食纤维与淀粉通过氢键、范德华力等作用形成复合物，改变了淀粉体系的理化性质，如食品体系的黏度，淀粉的膨胀度等，从而影响淀粉消化性；另一方面，膳食纤维（主要是亲水性胶体）与淀粉相互作用，膳食纤维包裹淀粉或者形成阻止酶解的屏障。

膳食纤维通过改变淀粉体系的理化性质而影响消化方面，研究较多的是淀粉体系的黏度。早期的研究认为，膳食纤维保健功能的发挥与其在水溶液中的高黏度有关系，发现黏度越大的物质对于降低餐后血糖和胰岛素浓度的效果越好。健康人体内的粘性多糖可能延长营养物质的吸收时间，调节消化期间血液营养素水平［39］；Dartois［40］认为亲水性胶体在肠道前段的生理学作用可能是因为在肠内腔中产生高黏度体系，因此影响营养物质的吸收以及降低餐后血液中营养素水平。也有研究［41］发现，多糖黏度与淀粉体外水解率和体内血糖反应呈负相关，随着燕麦β-葡聚糖黏度的增加，淀粉体外水解率和体内血糖反应降低。Dartois［40］研究了瓜尔豆胶对对淀粉体外消化性的影响，发现瓜尔豆胶的存在增加了体系的黏度，进而抑制酶的作用。

亲水胶体作为可溶性膳食纤维中的一类，被广泛用作食品添加剂以提高食品的稳定性和质构［42］，通常与不同的淀粉混合改善食品体系的流变学和糊化特性［43-44］，近年来，亲水性胶体与淀粉的相互作用是近年来研究的热点，但研究侧重与二者混合后，对淀粉理化性质的影响有较多的研究，对于其消化性的影响以及与理化性质的关联性，少见报道。有研究［42，45］发现亲水性胶体的存在能够改变淀粉水解方式，淀粉消化和血糖生成指数很大程度上依赖于胶体种类，甚至对于同一种胶体呈现不同的血糖生成指数，尚没有一致的影响趋势。

膳食纤维可将淀粉包埋而影响淀粉的消化吸收，属于抗性淀粉RS1，一般是由于淀粉颗粒发生物理屏蔽作用，被锁定在植物细胞壁上使其不能为淀粉酶所作用的部分，当咀嚼时，植物细胞壁不能被唾液和胰腺α-淀粉酶分解，主要存在于完整或部分碾磨的谷粒、豆粒、麦粒中。

在淀粉糊化过程中，黄原胶及瓜尔豆胶可包裹在玉米淀粉颗粒表面，与淀粉竞争性的吸收水分。海藻酸盐能够包裹淀粉颗粒，对淀粉的溶胀及其酶的作用起到保护的作用，相似的研究发现瓜尔豆胶对蜡质玉米淀粉消化性的影响，认为瓜尔豆胶延迟、降低淀粉的水解是由于能够在淀粉颗粒外形成一个保护屏障［46］。此外，膳食纤维也可能通过影响淀粉体系的理化性质而抑制淀粉的酶解，或者直接与酶发生相互作用，而影响淀粉的水解。

4结论与展望

膳食纤维和淀粉都是食物中的重要成分，二者通常在膳食中共同存在。通过膳食纤维调控膳食淀粉的消化，对于餐后血糖水平控制和预防慢性疾病具有巨大的潜力，已引起了科学工作者的高度关注，但相关研究才刚刚起步，笔者认为以下几个方面的研究还有待于进一步的加深：1）将膳食纤维作为淀粉的一种配体与淀粉复合，二者之间的微观结构、理化性质、消化性、应用性相关的研究鲜见报道；2）膳食纤维改性淀粉制备慢消化、抗性淀粉还未见报道；3）膳食纤维可能参与抑制淀粉酶的活性而影响淀粉的消化，但目前相关研究基本空白。总之，通过更加深入系统的研究膳食纤维对淀粉消化性的影响的机理，对于膳食指导和人体健康具有重要的意义。

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Research on the Digestibility of Starch and Affected by Dietary Fiber

LIU Rong1，2，SUN Wei-dong2，*，TIAN Wen2
（1.College of Electromechanical and Quality Technology Engineering，Nanning University，Nanning 530200，Guangxi，China；2.College of Light Industry and Food Engineering，Guangxi University，Nanning 530004，Guangxi，China）

The digestibility of starch is closely related to human health，and dietary fiber and starch in the diet usually exist together，and the former exerts an influence on the digestion of the latter，which caused widespread concern.In this paper，the relationship between the digestibility of starch and human health was introduced，and the advance in the influence on the digestion of starch by dietary fiber was summarized，based on which based on the influence mechanism of starch digestibility by dietary fiber are discussed.

starch；dietaryfiber；digestion

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.19.050

2016-05-19

刘容（1985—），女（汉），讲师，博士在读，研究方向：食品营养与安全。

孙卫东（1962—），男，教授，博士生导师，研究方向：糖类副产物综合利用。