鷹嘴豆抗性淀粉提取工藝及其降血脂效應(yīng)研究

◎ 李 偉，姚樹奇

（新疆天山奇豆生物科技有限公司，新疆 昌吉 831900）

1 試驗(yàn)方法

1.1 鷹嘴豆淀粉的制備工藝流程

鷹嘴豆20 g→0.3%亞硫酸鈉浸泡過夜→除皮→磨漿→100目篩→靜置→酶解→離心棄去上清液→沉淀加NaOH溶液浸泡→靜置沉淀→離心→分離沉淀→加酸中和→45 ℃干燥24 h→裝入自封袋。

1.2 鷹嘴豆抗性淀粉得率

鷹嘴豆淀粉乳溶液，沸水浴中預(yù)糊化后，121 ℃下處理30 min室溫冷卻后，4 ℃冷藏24 h。粉碎后加入蒸餾水并調(diào)節(jié)pH值至6，再加入淀粉酶于80 ℃下超聲條件下酶解10 min，再將pH值調(diào)至4，葡萄糖淀粉酶50 ℃下酶解30 min后冷卻、離心，水洗直至中性，干燥得鷹嘴豆抗性淀粉。將制得的鷹嘴豆抗性淀粉烘干至恒重，計算鷹嘴豆抗性淀粉的得率。

1.3 單因素實(shí)驗(yàn)

以鷹嘴豆抗性淀粉提取率為指標(biāo)，考察NaOH濃度、酶添加量、酶解時間、超聲功率、超聲時間和pH等因素對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響，確定各因素的最佳提取條件。每次試驗(yàn)需做3次平行，以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（SD）表示試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.3.1 NaOH濃度對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

分別加入0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%（質(zhì)量濃度）的NaOH溶液于鷹嘴豆淀粉乳化液中，料液比為1∶3，置于30 ℃恒溫水浴振蕩器上5 h，再如1.2所述方法測定淀粉含量，得出鷹嘴豆淀粉提取率。

1.3.2 酶添加量對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

加0.2%NaOH溶液于鷹嘴豆淀粉乳化液中，料液比為1∶3，設(shè)定5個酶添加量梯度為40、50、60、70 μL和80 μL，其他條件同1.2所述，測定淀粉含量，得出鷹嘴豆淀粉提取率。

1.3.3 酶解時間對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

加0.2%NaOH溶液于鷹嘴豆淀粉乳化液中，料液比為1∶3，設(shè)定5個酶解時間梯度為10、20、30、40 min和50 min，其他條件同1.2所述，測定淀粉含量，得出鷹嘴豆淀粉提取率。

1.3.4 超聲處理功率對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

加0.2%NaOH溶液于鷹嘴豆淀粉乳化液中，料液比為1∶3，設(shè)定5個超聲功率梯度為200、300、400、500 W和600 W，其他條件同1.2所述，測定淀粉含量，得出鷹嘴豆淀粉提取率。

1.3.5 超聲處理時間對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

加0.2%NaOH溶液于鷹嘴豆淀粉乳化液中，料液比為1∶3，設(shè)定5個超聲時間梯度為2、4、6、8 min和10 min，其他條件同1.2所述，測定淀粉含量，得出鷹嘴豆淀粉提取率。

1.3.6 pH值對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

加0.2%NaOH溶液于鷹嘴豆淀粉乳化液中，料液比為1∶3，設(shè)定5個pH梯度4、5、6、7和8，其他條件同1.2所述，測定淀粉含量，得出鷹嘴豆淀粉提取率。

1.4 正交優(yōu)化

基于單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用四因素三水平的正交試驗(yàn)對鷹嘴豆抗性淀粉的提取工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)設(shè)計如表1。

表1 正交試驗(yàn)因素及水平表

1.4.1 動物實(shí)驗(yàn)

將已進(jìn)行7天動物適應(yīng)性飼養(yǎng)隨機(jī)分為空白對照組、陽性對照組A（降脂藥）、模型對照組B、鷹嘴豆抗性淀粉低劑量組C（20 g/kg）、鷹嘴豆抗性淀粉高劑量組D（40 g/kg），每組各8只。連續(xù)兩周以高脂乳劑結(jié)合基礎(chǔ)飼料對小鼠進(jìn)行灌喂模型組，其中鷹嘴豆抗性淀粉高劑量組、低劑量組喂配方飼料，而正常對照組喂基礎(chǔ)飼料。實(shí)驗(yàn)4周后，空腹小鼠剪尾取尾血，離心取血清，按照試劑盒說明書，測定空腹血清中總膽固醇（TC）和甘油三酯（TG）含量。采用酶標(biāo)儀測定各組小鼠的血清總膽固醇及甘油三酯含量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.4.2 數(shù)據(jù)處理

采用Prism5處理數(shù)據(jù)，SPSS22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，以P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 NaOH濃度對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

由圖1可知，當(dāng)NaOH濃度達(dá)到0.1%時，鷹嘴豆抗性淀粉提取率呈增加趨勢；當(dāng)NaOH濃度達(dá)0.4%時，隨著NaOH濃度增加，鷹嘴豆抗性淀粉提取率降低。這可能是因?yàn)楫?dāng)NaOH濃度較低時，鷹嘴豆抗性淀粉中含有較多蛋白質(zhì)或脂質(zhì)等雜質(zhì)，而當(dāng)濃度過高時可能使得淀粉機(jī)構(gòu)破壞從而增加了淀粉的溶解。因此，暫定最佳NaOH濃度為0.4%。

圖1 NaOH濃度對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響圖

2.1.2 酶添加量對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

由圖2可知，當(dāng)酶添加量達(dá)到40 μL時，鷹嘴豆抗性淀粉提取率呈增加趨勢；當(dāng)酶添加量達(dá)50 μL時，隨著酶添加量增加，鷹嘴豆抗性淀粉提取率降低。這可能是因?yàn)楫?dāng)酶添加量較低時，鷹嘴豆抗性淀粉不易酶解，抗性淀粉純度較低，而當(dāng)酶添加量過高時鷹嘴豆抗性淀粉已達(dá)到最高值。因此，暫定最佳酶添加量為70 μL。

圖2 酶添加量對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響圖

2.1.3 酶解時間對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

由圖3可知，當(dāng)酶解時間為10～20 min時，鷹嘴豆抗性淀粉提取率增加趨勢不明顯；而隨著酶解時間的延長，鷹嘴豆抗性淀粉提取率隨之增加，當(dāng)酶解時間從40 min延長至50 min時，鷹嘴豆抗性淀粉的提取率反而下降。這可能是因?yàn)閺?0 min開始淀粉可充分酶解，而當(dāng)酶解時間達(dá)到40 min時，鷹嘴豆淀粉的含量下降是由于酶在空氣中失活，從而使得鷹嘴豆抗性淀粉純度較低。因此，暫定最佳酶解時間為40 min。

圖3 酶解時間對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響圖

2.1.4 超聲處理功率對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響由圖4可知，200～500 W范圍內(nèi)，鷹嘴豆抗性淀粉提取率隨著超聲波功率的增加而提高，在超聲功率為500 W時，淀粉提取率最高，500～600 W淀粉提取率反而下降，故超聲考察范圍為400～600 W。因此，暫定最佳超聲功率為500 W。

圖4 超聲處理功率對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響圖

2.1.5 超聲處理時間對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

由圖5可知，超聲時間在2～8 min范圍，隨著超聲時間的延長，鷹嘴豆抗性淀粉提取率也隨之升高，在8～10 min范圍內(nèi)，隨著時間的延長鷹嘴豆抗性淀粉提取率稍有下降。因此，暫定最佳超聲處理時間為8 min。

圖5 超聲處理時間對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響圖

2.1.6 pH值對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響

由圖6可知，當(dāng)pH值為4～7時，鷹嘴豆抗性淀粉提取率隨之增加，當(dāng)pH值從7提高到8時，鷹嘴豆抗性淀粉的提取率反而下降。這可能是因?yàn)閺膒H為4開始淀粉可充分酶解，而當(dāng)pH達(dá)到7后時，鷹嘴豆淀粉乳化液中含有較多非抗性淀粉的雜質(zhì)，從而使得鷹嘴豆抗性淀粉純度較低。因此，暫定最佳pH值為7。

圖6 pH值對鷹嘴豆抗性淀粉提取率的影響圖

2.2 超聲輔助酶法提取工藝優(yōu)化

2.2.1 正交實(shí)驗(yàn)

由表2可知，超聲波輔助酶解提取鷹嘴豆抗性淀粉時各因素對提取率影響主次順序酶添加量/時間（μL/min）＞超聲功率及時間（W/min）＞NaOH濃度＞pH值。由正交試驗(yàn)結(jié)果得到最佳工藝組合為酶添加量70 μL酶解30 min、超聲波500 W處理8 min、NaOH濃度0.4%及pH值7。

2.2.2 正交實(shí)驗(yàn)方差分析

以SPSS 22.0分析結(jié)果，結(jié)果見表3。

表3 正交結(jié)果方差分析表

2.2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

根據(jù)正交試驗(yàn)分析得到最佳試驗(yàn)組合：酶添加量/時間為70 μL/30 min、超聲功率及時間為500 W/8 min、NaOH濃度0.4%及pH值7，將該組合進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)4次平行實(shí)驗(yàn)達(dá)到驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，結(jié)果顯示鷹嘴豆抗性淀粉提取率為（38.12±0.07）%，與正交結(jié)果相符，故確定鷹嘴豆抗性淀粉最優(yōu)提取工藝為酶添加量/時間為70 μL/30 min、超聲功率及時間為500 W/8 min、NaOH濃度0.4%及pH值7。

表2 超聲輔助酶解提取鷹嘴豆抗性淀粉正交實(shí)驗(yàn)表

2.3 鷹嘴豆抗性淀粉對小鼠血脂的影響

2.3.1 小鼠血清總膽固醇（TC）變化

飼養(yǎng)小鼠四周內(nèi)血清總膽固醇變化情況如表4。由表4可知，給藥2周后，與模型組相比，飼喂小鼠鷹嘴豆抗性淀粉高、低劑量組，陽性對照組，血清總膽固醇下降顯著（P＜0.05），且鷹嘴豆抗性淀粉高劑量組與低劑量組具有一定的劑量依賴關(guān)系。而給藥4周時，陽性對照組總膽固醇下降量優(yōu)于其他各組，且鷹嘴豆抗性淀粉高劑量組效果與陽性對照組效果相當(dāng)（P＞0.05），這說明鷹嘴豆抗性淀粉具有輔助降膽固醇的作用。

表4 鷹嘴豆抗性淀粉對小鼠TC的影響表

2.3.2 小鼠血清總甘油三酯（TG）變化

飼養(yǎng)小鼠四周內(nèi)血清總甘油三酯變化情況如表5。由表5可知，給藥2周后，與模型組相比，飼喂小鼠鷹嘴豆抗性淀粉高、低劑量組，陽性對照組，血清總甘油三酯下降顯著（P＜0.05），且鷹嘴豆抗性淀粉高劑量組與低劑量組具有一定的劑量依賴關(guān)系。而給藥4周時，陽性對照組總甘油三酯下降量優(yōu)于其他各組，且鷹嘴豆抗性淀粉高劑量組效果與陽性對照組效果相當(dāng)（P＞0.05），這說明鷹嘴豆抗性淀粉具有輔助降甘油三酯的作用。

表5 鷹嘴豆抗性淀粉對小鼠TG的影響表

3 結(jié)論

新疆木壘鷹嘴豆抗性淀粉（RS）作為結(jié)構(gòu)復(fù)雜且容易加工的產(chǎn)品，其提取工藝研究相對較少。本研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，采用超聲波輔助酶解-堿提鷹嘴豆抗性淀粉，通過單因素正交優(yōu)化得提取鷹嘴豆抗性淀粉最佳工藝為酶添加量/時間70 μL/30 min、超聲功率及時間500 W/8 min、NaOH濃度0.4%及pH值7，這將促進(jìn)新疆鷹嘴豆抗性淀粉產(chǎn)品的開發(fā)。

大量研究表明抗性淀粉具有顯著降血脂、降血糖等作用，可降低血清膽固醇、甘油三酯[1-3]。通過研究鷹嘴豆抗性淀粉降血脂效果，結(jié)果顯示，以鷹嘴豆抗性淀粉飼喂小鼠4周后，與模型組相比，鷹嘴豆抗性淀粉高劑量組小鼠總膽固醇及總甘油三酯含量顯著降低，且與陽性對照組效果相當(dāng)，提示鷹嘴豆抗性淀粉具有輔助降血脂效果。這將為新疆木壘鷹嘴豆淀粉的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)，從而以期達(dá)到促進(jìn)新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

[1]劉 堅(jiān)，江 波，李艷紅，等.超高壓對鷹嘴豆分離蛋白起泡性能的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（28）：9012-9013.

[2]周麗卿，杜雙奎，趙佳，等.響應(yīng)面法優(yōu)化鷹嘴豆蛋白提取工藝[J].食品科學(xué)，2012，33（8）：66-70.[3]孫永康.鷹嘴豆抗性淀粉的制備、理化性質(zhì)和腸道益生特性研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.