張珅鋮 關(guān)二旗 卞 科 許蒙蒙 張 昆

（河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，鄭州 450001）

高溫儲藏下小麥淀粉和蛋白質(zhì)消化率變化規(guī)律研究

張珅鋮 關(guān)二旗 卞 科 許蒙蒙 張 昆

（河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，鄭州 450001）

研究了40℃條件下人工加速陳化對小麥籽粒淀粉和蛋白質(zhì)消化率的影響。結(jié)果表明，人工陳化12周的小麥籽粒中快消化淀粉（RDS）和抗性淀粉（RS）質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別下降了30.15%和26.75%，慢消化淀粉（SDS）質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了26.59%，淀粉和蛋白質(zhì)的消化率下降程度不同：淀粉水解20、50、80和120 min后消化率分別下降了30.15%、13.75%、7.06%和1.79%；胃蛋白酶處理的蛋白質(zhì)消化率下降了8.27%，胃-胰蛋白酶處理的蛋白質(zhì)消化率下降了4.91%，可溶性蛋白的提取率下降了34.29%。高溫儲藏對小麥淀粉和蛋白質(zhì)的消化率影響顯著（P＜0.05）。

小麥 儲藏 淀粉 蛋白質(zhì) 消化率

隨著人們生活水平的提高，飲食營養(yǎng)越來越被人們重視。小麥含有超過80%的淀粉和蛋白質(zhì)，是人類重要的食物來源。良好的消化性和吸收性是小麥重要的營養(yǎng)品質(zhì)。

淀粉消化是重要的代謝反應(yīng)，淀粉在小腸內(nèi)消化的速度和程度是其關(guān)鍵的營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)［1］。根據(jù)葡萄糖釋放的速率和吸收情況，淀粉可分為快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉［2］。攝入慢消化淀粉可產(chǎn)生有益的代謝反應(yīng)并且可以控制和預(yù)防糖尿?。?-5］。食用富含抗性淀粉的食物可降低血液中葡萄糖的含量和胰島素反應(yīng)以及預(yù)防肥胖［6］?？剐缘矸圻€可以減少腸疾病的發(fā)病率［7］。

易消化的蛋白質(zhì)比不易消化的蛋白質(zhì)具有更好的營養(yǎng)價值［8］。蛋白質(zhì)的水解可能影響氨基酸的利用率，因?yàn)槠渌膺^程受線性的氨基酸序列和蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)影響［9］。蛋白質(zhì)按照其溶解性可以分為清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麥谷蛋白［10］。小麥中的清蛋白和球蛋白具有較高的營養(yǎng)價值。首先，由于在人體內(nèi)存在的水溶和鹽溶環(huán)境，清蛋白和球蛋白可能更易被人體消化吸收。其次，清蛋白和球蛋白具有更合理的氨基酸組成，包括人體所必須的賴氨酸、蘇氨酸和色氨酸［11］。

盡管與正常儲藏并不一致，高溫高濕的人工加速陳化可以很好的預(yù)測谷物的儲藏品質(zhì)［12］。已有大量關(guān)于小麥儲藏品質(zhì)指標(biāo)的研究［13-16］。為了探究儲藏對小麥淀粉和蛋白質(zhì)的消化率的變化規(guī)律，本研究利用加速人工陳化對小麥淀粉和蛋白質(zhì)的消化率進(jìn)行測定。

1 材料和方法

1.1 材料

人工加速陳化使用的小麥樣品為鄭麥9023，2012年收獲。

糖化酶（10115）：Fluka公司；胃蛋白酶（P6887）、α淀粉酶（A3176）、胰蛋白酶（T1426）：Sigma公司。

SHA-BA數(shù)顯水浴恒溫振蕩器：金壇市白塔金昌實(shí)驗(yàn)儀器廠；ZD-2自動電位滴定儀：上海儀電科學(xué)儀器；UV-2000型紫外-可見分光光度計：UNICO公司；5810R高速冷凍離心機(jī)：EPPENDORF公司；8400自動凱氏定氮儀：FOSS公司。

1.2 方法

1.2.1 小麥儲藏

小麥籽粒置于密閉容器內(nèi)，放于恒溫恒濕箱中（40±1）℃，每周取樣。

1.2.2 淀粉消化率

稱取0.2 g小麥粉，溶于15 mL（pH 5.4）醋酸鈉緩沖溶液，加入10 mL酶液（α淀粉酶290 U／mL；糖化酶15 U／mL）。37℃水浴振蕩（150 r／min），在 20、50、80、120 min時取消化液0.2 mL，以1.6 mL無水乙醇滅酶。采用葡萄糖氧化酶法測定其葡萄糖含量。

1.2.3 各種淀粉含量的測定

抗性淀粉按AOAC2002.02測定；快消化淀粉（RDS）為淀粉消化率0～20 min水解淀粉量；慢消化淀粉（SDS）為淀粉消化率20～120 min水解淀粉量。淀粉含量以占總淀粉百分比形式表示。

1.2.4 蛋白質(zhì)消化率

稱取0.5 g小麥粉，加入10 mL（1 mg／mL）胃蛋白酶酶液，在37℃水浴振蕩（160 r／min）2 h。用磷酸鹽緩沖液調(diào)pH至7.6，加入0.5 mL（20 mg／mL）胰蛋白酶酶液，37℃水浴振蕩2 h。三氯乙酸沉淀法分離蛋白質(zhì)。凱氏定氮儀測定反應(yīng)前后蛋白質(zhì)含量。

1.2.5 可溶性蛋白

稱取0.1 g小麥粉于2 mL離心管中，加入去離子水1 mL，震蕩提取。18℃，4 000 r／min離心10 min，上清液倒入10 mL容量瓶。重復(fù)提取過程。沉淀用0.5 mol／mL的NaCl震蕩提取2次，離心后將上清液倒入10 mL容量瓶定容?？捡R斯亮藍(lán)法測定蛋白質(zhì)含量。蛋白質(zhì)含量以總蛋白質(zhì)百分比形式表示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用SPSS19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析和數(shù)據(jù)處理，Duncan multiple comparison法進(jìn)行多重比較，檢驗(yàn)水平P＜0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 陳化對小麥淀粉消化率和淀粉含量的影響

淀粉消化率和淀粉含量如圖1表示，抗性淀粉含量如表1所示。陳化12周對20、50、80 min淀粉消化率的影響均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。人工陳化儲藏12周后，消化20 min的淀粉消化率下降了30.15%；50 min淀粉消化率下降了13.75%；80 min淀粉消化率下降了7.06%，而120 min淀粉消化率僅下降了1.79%。該結(jié)果與前人研究一致［16］。隨著儲藏時間的延長，20 min淀粉消化率下降最快是由于此時淀粉含量與酶活的比例最大，即有充足的淀粉可以水解。而淀粉消化率下降可能是由于儲藏過程中的美拉德反應(yīng)，還原糖的羰基基團(tuán)和蛋白質(zhì)的氨基基團(tuán)相互作用形成復(fù)雜的中間產(chǎn)物，抑制了淀粉酶的活性［17］。

陳化12周對RDS、SDS和RS的影響均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。經(jīng)過12周儲藏，快消化淀粉含量下降了30.15%，抗性淀粉含量下降了26.75%，而慢消化淀粉含量上升了26.59%。淀粉消化率下降導(dǎo)致部分快消化淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)槁矸?。小麥中的抗性淀粉，可能是由許多連接淀粉顆粒的內(nèi)部和外部的通道與結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)的相互作用產(chǎn)生的［18-19］。淀粉酶擴(kuò)散進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部被認(rèn)為是重要的水解過程。淀粉和蛋白質(zhì)或其他物質(zhì)的結(jié)合可能阻止淀粉酶的擴(kuò)散和吸附［20］。小麥抗性淀粉含量降低可能是由于儲藏過程中小麥籽粒中的淀粉酶和蛋白酶擴(kuò)大了連接淀粉顆粒內(nèi)外的通道因而加速了逐層水解結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)的過程，使部分抗性淀粉轉(zhuǎn)變成其他類型的淀粉。

圖1 儲藏期間淀粉消化率及快消化淀粉和慢消化淀粉含量的變化

表1 儲藏期間抗性淀粉含量的變化

對于天然谷物淀粉來說，Englyst法所測定的抗性淀粉為一定酶活條件下水解120 min內(nèi)不能水解的淀粉，并非完全抗酶解。而本試驗(yàn)根據(jù) AOAC 2002.02所測定的抗性淀粉為在健康人體內(nèi)不能被人消化吸收的淀粉。也就是說Englyst法所測定的慢消化淀粉并非真正意義的慢消化淀粉［18］，故本試驗(yàn)所測得的快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉的含量總和并非100%。

2.2 陳化對小麥蛋白質(zhì)消化率和可溶性蛋白含量的影響

蛋白質(zhì)消化率和可溶性蛋白含量如圖2所示。陳化12周對可溶性蛋白質(zhì)含量的影響達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。經(jīng)過12周的儲藏，小麥中可溶蛋白提取率下降了34.29%。該結(jié)果與前人研究一致［21］。其提取率降低可能是因?yàn)樵陉惢^程中胚乳蛋白的共價鍵斷裂，也就是普通的分子結(jié)構(gòu)退化并形成二硫鍵交鏈，因而改變蛋白質(zhì)的溶解性［22］。

圖2 儲藏期間蛋白質(zhì)消化率和可溶性蛋白含量變化

陳化12周對可溶性蛋白質(zhì)消化率的影響達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。經(jīng)過12周的儲藏，胃蛋白酶處理的蛋白質(zhì)消化率下降了8.27%，胃-胰蛋白酶處理的蛋白質(zhì)消化率下降了4.91%。該結(jié)果與前人研究一致［16，23］。胃蛋白酶處理的蛋白質(zhì)消化率下降高于胃-胰蛋白酶處理消化率。其原因是胰蛋白酶處理胃蛋白酶水解后的蛋白質(zhì)時，蛋白質(zhì)含量已經(jīng)比較低，較高的酶活與底物比，故而消化率下降更小。蛋白質(zhì)消化率的下降可能是：1）儲藏過程中的美拉德反應(yīng)，還原糖的羰基基團(tuán)和蛋白質(zhì)的氨基基團(tuán)相互作用形成復(fù)雜的中間產(chǎn)物，抑制了蛋白酶的活性［17］；2）水溶性和鹽溶性蛋白質(zhì)提取率降低，在水溶和鹽溶的反應(yīng)條件下，蛋白質(zhì)的消化率降低。

3 結(jié)論

在儲藏過程中，小麥的淀粉和蛋白質(zhì)的含量幾乎不變，但其消化率卻發(fā)生很大的變化。經(jīng)過12周的人工陳化，小麥中淀粉和蛋白質(zhì)的消化率發(fā)生了不同程度的變化。陳化儲藏后，小麥中淀粉的消化率下降了，快消化淀粉和抗性淀粉含量下降，慢消化淀粉含量上升；蛋白質(zhì)的消化率下降；可溶性蛋白含量下降。陳化過程中，各物質(zhì)含量變化的機(jī)理復(fù)雜，且與正常儲糧條件并不完全相同，仍需探討。

［1］Jenkins D JA，Thorne M J，Camelon K，et al.Effect of processing on digestibility and the blood glucose response of lentils［J］.American Journal of Clinical Nutrition，1982，36：1093-1101

［2］Englyst H N，Kingman S M，Cummings J H.Classification and measurement of nutritionally important starch fractions［J］.European Journal of Clinical Nutrition，1992，46（Suppl.2）：30-50

［3］Axelsen M，Arvidsson L R，Lonnroth P，et al.Breakfast glycaemic response in patients with type 2 diabetes：effects of bedtime dietary carbohydrates［J］.European Journal of Clinical Nutrition，1999，53：706-710

［4］Ells L J，Seal CJ，Kettlitz B，et al.Postprandial glycaemic，lipaemic and haemostatic responses to ingestion of rapidly and slowly digested starches in healthy young women［J］.British Journal of Nutrition，2005，94：948-955

［5］Seal CJ，Daly M E，Thomas L C，et al.Postprandial carbohydrate metabolism in healthy subjects and those with type 2 diabetes fed starches with slow and rapid hydrolysis rates determined in vitro［J］.British Journal of Nutrition，2003，90：853-864

［6］Nugent A P.Health properties of resistant starches［J］.Nutrition Bulletin，2005，30：27-54

［7］Morrell M K，Konik R C，Ahmed R L Z，et al.Synthesis of resistant starches in plants［J］.Journal of AOACInternational，2004，87：740-748

［8］Duodu K G，Taylor JR N，Belton PS，et al.Factors affecting sorghum protein digestibility［J］.Journal of Cereal Science，2003，38：117-131

［9］Gopal D H，Monteiro P V，Virupaksha T K，et al.Protein concentrates from Italian millet（Setariaitalica）and their enzymatic hydrolysis［J］.Food Chemistry，1988，29：97-108

［10］Osborne T B.The protein of wheat kernel［M］.Washington，1907

［11］Wieser H，Seilmeier W，Belitz H D.Vergleichende untersuchungen uber partielle aminosauresequenzen von prolaminen und glutelinen verschriedener getreidearten［J］.Zeitschrift für Lebensmittel-Untersuchung und-Forschung，1980，170：17-26

［12］Coin A，Vaissiere L，Noirot M，et al.Effets compares du vieillissement naturel et acceleresur les semencesd’orge（Hordeumvulgare L.）［J］.Seed Science and Technology，1995，23：673-688

［13］Karunakaran C，Muir M E，Jayas D S，et al.Safe storage time of high moisture wheat［J］.Journal of Stored Products Research，2001，37：303-312

［14］Lehner A，Bailly N，F(xiàn)lechel P，et al.Changes in wheat seed germination ability，soluble carbohydrate and antioxidant enzyme activities in the embryo during the desiccation phase of maturation［J］.Journal of Cereal Science，2006，43：175-182

［15］Nithya U，Chelladurai V，Jayas D S，et al.Safe storage guidelines for durum wheat［J］.Journal of Stored Products Research，2011，47：328-333

［16］Zia U R.Storage effects on nutritional quality of commonly consumed cereals［J］.Food Chemistry，2006，95：53-57

［17］Marshall W E，Chrastil J.Interaction of food protein and starch［C］／／Hudson BJF，Biochemistry of food proteins.London：Elsevier Applied Science，1992

［18］Zhang G Y，Zihua A，Bruce R H.Slow digestion property of native cereal starches［J］.Biomacromolecules，2006（7）：3252-3258

［19］Zhang G Y，Venkatachalam M，Hamaker B R.Structural basis for the slow digestion property of native cereal starches［J］.Biomacromolecules，2006（7）：3259-3266

［20］Colonna P，Leloup V，Bule'on A.Limiting factors of starch hydrolysis［J］.European Journal of Clinical Nutrition，1992，46：17-32

［21］Galleschi L，Capocchi A，Ghiringhelli S，et al.Antioxidants，free radicals，storage proteins，and proteolytic activities in wheat（Triticum durum）seeds during accelerated aging［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2002，50：5450-5457

［22］Chrastril J，Zarins Z M.Influence of storage on peptide subunit composition of rice oryzenin［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，1992，40：927-930

［23］Onigbinde A O，Akinycle I O.Biochemical and nutritional changes in corn（Zea mays）during storage at three temperatures［J］.Journal of Food Science，1988，53：117-120.

Digestibility of Starch and Protein During Accelerated Aging of Wheat

Zhang Shencheng Guan Erqi Bian Ke Xu Mengmeng Zhang Kun

（College of Food Science and Technology，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001）

Effect of accelerated aging of 40℃on nutritional quality of starch and protein in wheat grains has been studied in the present paper.The results indicated that rapidly digestible starch（RDS）and resistant starch（RS）declined by 30.15%and 26.75%respectively，while the slowly digestible starch（SDS）increased by 26.59%during accelerated aging.Apparent decline to various extents in starch and protein digestibility could be also observed in accelerated aging.Starch digestibility was declined by 30.15%，13.75%，7.06%and 1.79%respectively after incubated with separated enzyme solution 20，50，80 and 120 min，while protein digestibility was declined by 8.27%and 4.91%after pepsin and pepsin-trypsin digestion；the extractability of soluble proteins decreased by 34.29%during accelerated aging.Effect of accelerated aging on digestibility of wheat starch and protein was remarkable（P＜0.05）.

wheat，storage，starch，protein，digestibility

TS201.4

A

1003-0174（2015）02-0011-04

小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)（CARS-03）

2013-10-16

張珅鋮，男，1989年出生，碩士，食品科學(xué)

卞科，男，1960年出生，教授，谷物蛋白質(zhì)化學(xué)、糧油儲藏科學(xué)與技術(shù)、農(nóng)產(chǎn)品資源轉(zhuǎn)化與利用