酶法制備低熱量淀粉及其衍生物的研究進(jìn)展

陳園薈，紀(jì)杭燕，邱 超，龍 杰，陳 龍*,2,，徐振林，金征宇,2

（1.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122；2.食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江南大學(xué)，江蘇 無(wú)錫 214122；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東 廣州 510642）

淀粉是人類各種飲食中碳水化合物的主要來(lái)源，在飲食結(jié)構(gòu)中占據(jù)了重要地位[1]。淀粉包含直鏈淀粉和支鏈淀粉，兩者在淀粉顆粒中的分布、含量、晶型結(jié)構(gòu)等影響淀粉對(duì)消化酶的敏感性及消化速率[2]。淀粉可在胃腸道中被酶、微生物等消化水解產(chǎn)生葡萄糖，經(jīng)吸收后轉(zhuǎn)化成血糖及能量供人體利用。淀粉的消化特性與人體健康密切相關(guān)，其消化速度也與人體許多慢性疾病有關(guān)[3]，攝入過多的淀粉類食物會(huì)導(dǎo)致血糖異常升高，影響血糖的平穩(wěn)，進(jìn)而影響機(jī)體的代謝平衡，導(dǎo)致肥胖、糖尿病等一系列慢性疾病。此外，高血糖生成指數(shù)（GI）、升糖負(fù)荷（GL）碳水化合物飲食可能會(huì)使腫瘤的發(fā)病率提高[4]。

目前，慢性病、惡性腫瘤的患病人數(shù)越來(lái)越多，患病群體趨于年輕化，其治療手段除藥物治療外，合理的飲食調(diào)控也是有效的預(yù)防和輔助治療手段[5]。低熱量淀粉及其衍生物在食品中的應(yīng)用能夠有效防止餐后血糖的急劇升高，同時(shí)具有飽腹感，對(duì)慢性病的預(yù)防和治療有很大促進(jìn)作用[6]。

低熱量淀粉及其衍生物因具有不易被消化酶作用的結(jié)構(gòu)而具有慢消化性、抗消化性，從而降低了餐后血糖水平和能量攝入量，包含慢消化淀粉、抗性淀粉、環(huán)糊精、抗性糊精等。目前，制備低熱量淀粉及其衍生物的主要方法有物理方法、化學(xué)方法、酶法等[7]。與前兩者相比，酶法制備低熱量淀粉及其衍生物具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，如反應(yīng)專一性強(qiáng)、副產(chǎn)物少、少用或不用化學(xué)試劑、安全無(wú)毒、環(huán)境友好、綠色清潔等。

作者綜述了酶法制備低熱量淀粉及其衍生物過程中的關(guān)鍵酶和關(guān)鍵技術(shù)，有助于低熱量淀粉及其衍生物的開發(fā)和利用，為后續(xù)研究提供參考。

1 低熱量淀粉的酶法制備

低熱量淀粉主要為慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）。慢消化淀粉指在實(shí)驗(yàn)室模擬體外消化條件（pH 5.2，溫度37 ℃），在豬胰α-淀粉酶、糖化酶、轉(zhuǎn)化酶等多種酶作用下，酶解20～120 min 時(shí)得到的淀粉營(yíng)養(yǎng)片段[8]。食用慢消化淀粉后不會(huì)造成血糖的急劇升高，有助于維持血糖穩(wěn)定?？剐缘矸凼且环N兼具有可溶性纖維與不可溶性膳食纖維特性的淀粉，在人體內(nèi)無(wú)法被消化，且比普通膳食纖維具有更高的生理活性[9]?？剐缘矸鄄荒鼙恍∧c消化吸收，但可以在進(jìn)入大腸后作為腸道菌群的發(fā)酵底物，可定量表示為在體外消化實(shí)驗(yàn)中，酶作用120 min 仍未被水解的淀粉[10]。低熱量淀粉的酶法制備有助于獲得安全、健康的淀粉基食品。

1.1 低熱量淀粉的主要制備方法

目前，酶法制備低熱量淀粉一般采用α-淀粉酶、淀粉分支酶、淀粉脫支酶等。

α-淀粉酶又稱1，4-α-D-葡聚糖水解酶（EC 3.2.1.1），能夠水解淀粉、糖原或多糖的內(nèi)部α-1，4糖苷鍵[11]。淀粉分支酶（EC 2.4.1.18）是一種糖基轉(zhuǎn)移酶，能夠水解淀粉的α-1，4 糖苷鍵，然后將供體鏈以α-1，6 糖苷鍵的形式連接到受體鏈上，通過提高淀粉分子的分支度來(lái)對(duì)淀粉進(jìn)行改性[12]。淀粉脫支酶可切開支鏈淀粉分支點(diǎn)處的α-1，6 糖苷鍵[13]。根據(jù)作用方式的不同，可將脫支酶分為直接脫支酶和間接脫支酶兩大類。在淀粉的加工過程中多采用直接脫支酶，即普魯蘭酶和異淀粉酶[14]，普魯蘭酶與異淀粉酶的作用底物不同。異淀粉酶僅作用于支鏈淀粉分子的分支點(diǎn)，且要求含有α-1，6 糖苷鍵的糖鏈上含有3 個(gè)以上的葡萄糖單元；普魯蘭酶可以作用在α-1，4 糖苷鍵和α-1，6 糖苷鍵，通過α-1，6 糖苷鍵連接的兩個(gè)糖鏈均至少含有兩個(gè)α-1，4 糖苷鍵連接的葡萄糖單元[15]。

酶法制備低熱量淀粉受底物濃度、酶的用量、溫度、pH、反應(yīng)時(shí)間等影響。通過對(duì)制備的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，可有效提升低熱量淀粉的產(chǎn)量。但是單一酶法對(duì)淀粉的改性程度有限，產(chǎn)品得率不高，因此在實(shí)際應(yīng)用中，常采用多酶復(fù)配方法或與物理改性手段聯(lián)用進(jìn)行制備，使不同方法發(fā)揮協(xié)同作用，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以改善淀粉基食品的品質(zhì)。如利用糖基轉(zhuǎn)移酶與α-淀粉酶協(xié)作降低支鏈長(zhǎng)度并增加支鏈密度，進(jìn)而增加結(jié)晶度來(lái)降低消化性[16]。值得注意的是，采用多酶復(fù)配方法時(shí)，應(yīng)充分考慮不同酶的添加順序?qū)Φ蜔崃康矸燮焚|(zhì)及產(chǎn)量的影響。歐陽(yáng)夢(mèng)云等[17]以微波預(yù)糊化秈米淀粉為原料，研究了超聲間歇式輔助雙酶法和晶種誘導(dǎo)雙酶法中普魯蘭酶和異淀粉酶的添加順序?qū)剐缘矸坌纬傻挠绊?，表明先添加普魯蘭酶后添加異淀粉酶可更好促進(jìn)RS3的形成。當(dāng)酶法改性與物理方法改性聯(lián)用時(shí)，如微波-酶法中微波的作用條件也是重要的優(yōu)化對(duì)象。

表1為酶法改性制備低熱量淀粉的工藝條件及得率。由表1可知，酶法制備低熱量淀粉的產(chǎn)量不僅受工藝條件的影響，而且與原淀粉的來(lái)源、結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)，如抗性淀粉的得率與原料中直鏈淀粉含量成正比[34]。Li 等研究了直鏈淀粉含量對(duì)面包質(zhì)構(gòu)和消化性的影響，發(fā)現(xiàn)直鏈淀粉含量對(duì)面包的體外消化率有重要影響[33]。這可能是因?yàn)橹辨湹矸酆扛叩牡矸鄄灰兹苊浐秃沟矸垲w粒的完整性以及致密結(jié)構(gòu)的保留程度較高，從而不利于酶的作用。Utsumi 等通過抑制分支酶的活性，發(fā)現(xiàn)馬鈴薯淀粉中表觀直鏈淀粉的含量隨著抗性淀粉含量的提高而提高，但并非直鏈淀粉含量越高抗性淀粉的得率就越高[35]。劉樹興等研究了直鏈淀粉含量對(duì)小麥RS3得率的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)直鏈淀粉的含量為85%時(shí)，抗性淀粉的得率最大，之后隨著直鏈淀粉含量的增大，RS3的得率反而下降[36]。因此，酶法制備低熱量的淀粉不僅可以通過優(yōu)化工藝條件提升得率，也可以選易生成抗性淀粉的原料作為酶法制備的底物。

表1 酶法制備低熱量淀粉的工藝條件及得率Table 1 Preparation technology and yield of low calorie starch by enzymatic methods

值得注意的是，酶法制備低熱量淀粉雖然提升了淀粉抗消化性，但其他特性會(huì)受到影響，如凍融穩(wěn)定性、凝沉穩(wěn)定性、透明度下降[37]，從而影響其在食品加工中的實(shí)際應(yīng)用。

1.2 低熱量淀粉的功能及應(yīng)用

酶法制備低熱量淀粉主要通過改變淀粉的結(jié)構(gòu)影響其性質(zhì)，進(jìn)而獲得理想的功能及應(yīng)用。目前，低熱量淀粉尤其是抗性淀粉在食品加工行業(yè)獲得了極大的關(guān)注，甚至在醫(yī)藥行業(yè)也備受青睞。

1）調(diào)節(jié)血糖 慢消化淀粉的攝入可使人體攝食后血糖增加緩慢，溫和作用于血糖調(diào)節(jié)系統(tǒng)，避免胰島素分泌產(chǎn)生較大波動(dòng)，從而避免或減弱高胰島素血癥、胰島素抵抗等代謝綜合征[8，38]?？剐缘矸鄄荒鼙蝗梭w小腸吸收，可明顯降低空腹血糖和餐后血糖，增加胰島素的感受性，改善胰島素抵抗，起到控制和干預(yù)糖尿病病情的作用[10，39]。低熱量淀粉因?yàn)槲沾x慢，又能增強(qiáng)飽腹感等，能夠有效降低膳食中能量的攝入，調(diào)節(jié)血糖代謝水平。楊帆等在飲食中用等熱量高抗性淀粉代替普通米飯，發(fā)現(xiàn)在試驗(yàn)期內(nèi)受試者的平均血糖逐日下降[40]。

2）降低血脂 目前，降低血脂的常用藥對(duì)人體健康存在潛在威脅，如加重肝臟代謝負(fù)擔(dān)、心律失常、膽結(jié)石等，因此無(wú)副作用的降脂方案更具發(fā)展?jié)撃芎蛢?yōu)勢(shì)。高靜等選取了80 例代謝綜合征患者，將其隨機(jī)分為兩組，分別采用高抗性淀粉大米和普通市售大米作為主食[41]。一年后，食用高抗性淀粉大米的患者，其血糖、血脂水平得到有效降低，高密度脂蛋白水平得到提高，肥胖情況也得到改善。

低熱量淀粉對(duì)血糖、血脂的調(diào)節(jié)，也為通過飲食途徑解決肥胖問題提供了更多可能，其主要通過減少能量攝入、增加飽腹感、促進(jìn)脂肪分解等達(dá)到對(duì)體重控制的目的。

3）改善腸道菌群 腸道微生物能影響人體健康和疾病的發(fā)展。抗性淀粉無(wú)法在小腸中直接消化吸收，但可以經(jīng)腸道微生物發(fā)酵。目前，腸道菌群相關(guān)代謝產(chǎn)物被認(rèn)為是人體的第九大系統(tǒng)[42]，其產(chǎn)物中的短鏈脂肪酸是重要的代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)，它們通過抑制或殺死腸道內(nèi)的有害病菌、促進(jìn)有益細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖來(lái)調(diào)節(jié)腸道菌群。這些短鏈脂肪酸也具有抗炎作用，能降低結(jié)腸炎的發(fā)生率[39，43]。此外，酸性的環(huán)境也有利于Ca、Mn、Fe 等元素以無(wú)機(jī)鹽的形式被腸道吸收[44]。腸道微生物及其代謝物又能夠協(xié)同促進(jìn)RS 發(fā)揮緩解代謝綜合征、抗肥胖的功能[45]。

4）提升加工食品的品質(zhì) 隨著慢性病的患者逐漸年輕化，健康飲食成為一種趨勢(shì)，在日常飲食中提高膳食纖維的攝入量可以有效預(yù)防并輔助治療慢性病。作為一種具有生物活性的物質(zhì)，低熱量淀粉尤其是抗性淀粉，因其糖苷鍵的定位、物理或化學(xué)因素不能被消化酶水解而表現(xiàn)出膳食纖維的特性[46]。此外，隨著對(duì)低熱量淀粉功效研究的逐步深入，發(fā)現(xiàn)其在食品加工中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，不僅具有功能食品特性，而且對(duì)改善食品品質(zhì)具有重要意義。抗性淀粉應(yīng)用在油炸食品中，可以增加食品的脆性；抗性淀粉是一類益生元，將其添加在發(fā)酵乳中，可以發(fā)揮益生作用，促進(jìn)乳酸菌等的生長(zhǎng)，且其本身作為糖類大分子，可以改善發(fā)酵乳的品質(zhì)[47]。慢消化淀粉因其消化緩慢的特性，可用于功能性緩釋食品的開發(fā)，如長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員的碳水化合物補(bǔ)充劑。

5）營(yíng)養(yǎng)素的包埋與緩釋 慢消化淀粉可被小腸完全消化吸收，但是消化過程比較緩慢。抗性淀粉在小腸中幾乎不被消化，具有物理屏障的功能。因此，慢消化淀粉及抗性淀粉可作為營(yíng)養(yǎng)因子靶向控釋載體材料，用于生物活性物質(zhì)或敏感物質(zhì)的保存與緩釋。比如，抗性淀粉作為一種多聚物，分子間或分子內(nèi)的連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可用于腸道菌群的包裹與輸送，將其轉(zhuǎn)運(yùn)至結(jié)腸。該益生菌輸送體系已應(yīng)用在食品行業(yè)中，能夠有效提高產(chǎn)品中活菌數(shù)。抗性淀粉也可用于敏感物質(zhì)的控釋及其穩(wěn)定性的改善[48]。

1.3 低熱量淀粉的未來(lái)發(fā)展方向

SDS、RS 顯然已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)，但目前的研究存在一些局限性。主要包括3 點(diǎn)：首先，制備技術(shù)不完善，原淀粉、酶、工藝參數(shù)等直接影響SDS 和RS 的品質(zhì)、功能性質(zhì)以及加工適用性。篩選天然含有較高SDS、RS 含量或有利于SDS、RS 生成的淀粉作為原料，能夠降低成本、提高產(chǎn)量。優(yōu)選特定來(lái)源、結(jié)構(gòu)的酶處理淀粉底物，專一性、特異性生成目標(biāo)產(chǎn)物，并對(duì)工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，有助于提升目標(biāo)產(chǎn)物的得率和品質(zhì)。其次，SDS、RS 的功能研究多處于效能評(píng)價(jià)階段，缺乏其作用規(guī)律與機(jī)制的研究，且目前其生理效應(yīng)評(píng)價(jià)多采用體外測(cè)定方法，缺乏體內(nèi)測(cè)定。最后，相應(yīng)產(chǎn)品的開發(fā)滯后，大多數(shù)技術(shù)停留在實(shí)驗(yàn)室階段，SDS、RS 在復(fù)雜食品體系中的加工穩(wěn)定性問題（如熱穩(wěn)定性）以及與其他食物組分的構(gòu)效關(guān)系等，還有待進(jìn)一步研究。未來(lái)SDS、RS的酶法制備及應(yīng)用要以問題為導(dǎo)向，針對(duì)目前存在的不足進(jìn)行改善，如改進(jìn)制備技術(shù)、明確作用機(jī)理、加快產(chǎn)品開發(fā)等。

2 低熱量糊精的酶法制備

低熱量淀粉的衍生物主要為糊精，包含環(huán)糊精、抗性糊精等。環(huán)糊精是由α-1，4 糖苷鍵連接形成的外親水內(nèi)疏水的環(huán)狀低聚糖，包含α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精以及γ-環(huán)糊精，分別由6 個(gè)、7 個(gè)或8 個(gè)葡萄糖單元組成[49]。因其特殊的環(huán)形結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，其對(duì)消化酶的耐受性強(qiáng)，具有難消化的特點(diǎn)。其中，α-環(huán)糊精空腔孔徑最小，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、溶解度高、無(wú)毒、難消化等優(yōu)勢(shì)，是一種新型的膳食纖維[50]。但由于其孔徑較小，只適合包合小分子基團(tuán)，應(yīng)用范圍受限；β-環(huán)糊精的孔徑適中，價(jià)格低廉，但其疏水區(qū)域有限且溶解性相對(duì)較低，限制了其應(yīng)用；γ-環(huán)糊精疏水孔徑大，且其溶解性和安全性都高于α-環(huán)糊精和β-環(huán)糊精，但合成成本較高，不適合于工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)，應(yīng)用受到限制[51-52]?？剐院且环N低黏度水溶性膳食纖維[53]，因其不會(huì)被消化系統(tǒng)消化吸收，可作為一種低熱量成分?？剐院臒崃恐挥?.19 J/g[54]，在英國(guó)和日本等國(guó)家，抗性糊精是一種不限制攝取量的安全物質(zhì)，我國(guó)衛(wèi)計(jì)委也規(guī)定抗性糊精可作為普通食品成分在各類食品中不限量添加[55]。

2.1 低熱量環(huán)糊精的主要制備方法

1）環(huán)糊精的制備 環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶（CGTase）是酶法制備環(huán)糊精的關(guān)鍵酶，通過催化淀粉及其衍生物發(fā)生環(huán)化反應(yīng) （分子內(nèi)轉(zhuǎn)糖基化反應(yīng)）得到環(huán)糊精[56]。CGTase 是一類多功能酶，環(huán)化反應(yīng)是其特征反應(yīng)，通過切割α-1，4 糖苷鍵形成中間復(fù)合物，然后催化分子內(nèi)轉(zhuǎn)糖苷反應(yīng)形成環(huán)糊精。根據(jù)CGTase 在制備環(huán)糊精中所獲得的主產(chǎn)物比例可將其分為α-CGTase、β-CGTase、γ-CGTase[57]。但是，催化活性低、特異性差等限制了CGTase 的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。此外，CGTase 只能作用于α-1，4 糖苷鍵，但淀粉中含有CGTase 不能水解的α-1，6 糖苷鍵，制約了環(huán)糊精的轉(zhuǎn)化率和得率，因此在酶法制備環(huán)糊精的過程中，常常采用淀粉脫支酶與CGTase 復(fù)配的方法提升底物的利用率和目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量。其催化過程分為兩步，第一步為利用淀粉脫支酶水解α-1，6 糖苷鍵，第二步用CGTase 催化環(huán)化反應(yīng)生成環(huán)糊精。

表2為酶法制備環(huán)糊精的工藝條件、轉(zhuǎn)化率及得率。由表2可知，酶法制備環(huán)糊精的溫度、pH、時(shí)間、加酶量等影響淀粉底物的轉(zhuǎn)化率和目標(biāo)環(huán)糊精得率。除此之外，絡(luò)合劑、下游分離純化技術(shù)等也是影響轉(zhuǎn)化周期、淀粉底物轉(zhuǎn)化率和環(huán)糊精得率的關(guān)鍵因素。

表2 酶法制備環(huán)糊精的工藝條件、轉(zhuǎn)化率及得率Table 2 Technological conditions，conversion rate and yield of cyclodextrin prepared by enzymatic methods

在酶法制備環(huán)糊精的過程中，存在產(chǎn)物抑制效應(yīng)，阻礙反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，主要原因是環(huán)糊精產(chǎn)物與淀粉底物競(jìng)爭(zhēng)CGTase 酶的活性位點(diǎn)。通過選擇合適的有機(jī)溶劑作為絡(luò)合劑，與環(huán)糊精產(chǎn)物結(jié)合形成復(fù)合物，能夠解除產(chǎn)物抑制效應(yīng)，提高產(chǎn)量。比如醇類能與環(huán)糊精形成包合物沉淀，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，提高α-環(huán)糊精的轉(zhuǎn)化率[64]。劉玉青等以α-CGTase為催化劑用于馬鈴薯淀粉制備α-環(huán)糊精，并在反應(yīng)體系中加入乙醇、異丙醇、正丁醇、正癸醇等有機(jī)溶劑[65]。結(jié)果表明，在反應(yīng)體系中加入正癸醇時(shí)，α-環(huán)糊精的轉(zhuǎn)化率最高，且易分離提取。盧滋研究了一系列醇類對(duì)α-環(huán)糊精酶法制備的影響，發(fā)現(xiàn)一元直鏈醇對(duì)α-環(huán)糊精合成的促進(jìn)效果遠(yuǎn)高于同碳原子數(shù)的一元支鏈醇和二元醇，并且利用混合醇為絡(luò)合劑可進(jìn)一步降低環(huán)糊精制備的生產(chǎn)成本[66]。因此，選擇合適的絡(luò)合劑是酶法制備環(huán)糊精的關(guān)鍵一步。

此外，由于CGTase 特異性差，在制備環(huán)糊精時(shí)，其產(chǎn)物中含有不同比例的α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精、γ-環(huán)糊精或其他雜質(zhì)，為了獲得目標(biāo)環(huán)糊精，需要借助柱分離系統(tǒng)等對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行分離純化。合適的絡(luò)合劑也有利于產(chǎn)物的分離純化。

2）抗性糊精的制備 制備抗性糊精的主要方法有高溫酸解化學(xué)法和酶法[61]，但高溫酸解化學(xué)法主要為工業(yè)制備方法，存在原料利用率低、能源消耗大、產(chǎn)生糠醛類有害物質(zhì)等缺點(diǎn)。酶法制備抗性糊精作為一種高效、安全、綠色的替代方法，得以廣泛應(yīng)用?？剐院蚝胁灰妆幌缸饔玫摩?1，3 糖苷鍵和α-1，2 糖苷鍵而具有抗消化性，但天然淀粉中不含或極少含上述兩種糖苷鍵。因此，在抗性糊精的酶法制備過程中，能夠產(chǎn)生特異糖苷鍵的轉(zhuǎn)葡糖苷酶是關(guān)鍵。比如，4，3-α-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶能夠催化淀粉生成不易被消化酶水解的α-1，3糖苷鍵[67]。

表3為酶法制備抗性糊精的工藝條件與得率。由表3可知，由淀粉制備焦糊精，再由焦糊精制備抗性糊精，其抗性成分的含量明顯增多，這為未來(lái)抗性糊精的制備提供了新思路。選擇合適的淀粉底物也能有效提高抗性糊精的產(chǎn)量。朱潔分別以蠟質(zhì)玉米淀粉、普通玉米淀粉、高直鏈玉米淀粉為原料制備抗性糊精，發(fā)現(xiàn)高直鏈淀粉產(chǎn)品制備的抗性糊精含量最高[71]。由于支鏈淀粉與直鏈淀粉相比有更多的還原端且再生緩慢，因此以支鏈淀粉為底物時(shí)環(huán)糊精的產(chǎn)量更高[59]。

表3 酶法制備抗性糊精的工藝條件及得率Table 3 Technological conditions and yield of preparation of resistant dextrin by enzymatic methods

2.2 低熱量糊精的功能及應(yīng)用

1）微膠囊 環(huán)糊精的疏水空洞內(nèi)可嵌入各種疏水性有機(jī)化合物，從而形成穩(wěn)定的包合物，起到保護(hù)或者緩釋的作用。環(huán)糊精的包合性應(yīng)用在食品工業(yè)中可以提取功效成分[72-73]、脫除苦味澀味[74]、保鮮[75]；應(yīng)用在醫(yī)藥行業(yè)，可以提升藥物的溶解度[76-78]、穩(wěn)定性[79]和中藥成分的提取率[80]，并降低毒副作用；抗性糊精不能被消化酶水解，但可在大腸被腸道微生物利用，因此可用做營(yíng)養(yǎng)素的傳遞與輸送體系，利用分子包埋和微膠囊技術(shù)，在膳食中補(bǔ)充人體所需的營(yíng)養(yǎng)素。

2）新型膳食纖維 α-環(huán)糊精和抗性糊精均具有膳食纖維的功能特性。多攝入膳食纖維能夠有效降低血糖和血脂，輔助預(yù)防或治療慢性疾病。比如，抗性糊精能形成凝膠來(lái)阻止糖類在體內(nèi)的擴(kuò)散，并抑制小腸對(duì)糖類的消化吸收，改善末梢組織對(duì)胰島素的感受性，使胰島素的感受性降低，從而抑制血糖和胰島素的升高[81]。

3）提升食品品質(zhì) 在乳品和肉制品中，抗性糊精可用做脂肪替代物，在口感和風(fēng)味不被影響的前提下，盡可能減少脂肪的存在，制備低脂、低熱產(chǎn)品，且抗性糊精的高持水性有利于減少產(chǎn)品的脫水收縮，保持水分和風(fēng)味?？剐院部捎糜诤姹菏称分?，改善食品的品質(zhì)。李方華等以抗性糊精代替蔗糖制備低熱量蛋糕，結(jié)果表明，添加抗性糊精后蛋糕的色澤、表面形態(tài)、水分含量等得到改善[82]。由于環(huán)糊精可以形成包合物，因此可以用于食品中香味物質(zhì)的緩釋，或者包埋功能成分，用于功能食品的開發(fā)。

4）促進(jìn)礦物質(zhì)的吸收 在食品中加入具有良好加工性能、穩(wěn)定性的抗性糊精可以促進(jìn)礦物質(zhì)的吸收。在嬰幼兒配方奶粉中加入抗性糊精可以改善嬰兒體內(nèi)雙歧桿菌下降帶來(lái)的營(yíng)養(yǎng)素利用率降低的問題，促進(jìn)鈣、鐵、鋅等微量元素的吸收，提高營(yíng)養(yǎng)素利用率[54]。

2.3 低熱量環(huán)糊精的未來(lái)發(fā)展方向

環(huán)糊精和抗性糊精在食品中尤其是飲料中應(yīng)用廣泛，但仍需更加高效、安全的生產(chǎn)和純化方法，以獲得工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量的環(huán)糊精和抗性糊精成分，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。雖然已有研究報(bào)道環(huán)糊精和抗性糊精對(duì)人體健康有積極作用，但其具體作用機(jī)制尚未完全闡明，仍需進(jìn)一步研究。此外，抗性糊精和環(huán)糊精的酶法制備過程中常常伴隨著一些副產(chǎn)物或雜質(zhì)的生成，對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物的最終得率和分離純化帶來(lái)消極影響，其根源是關(guān)鍵酶的催化特異性較差。為了解決這一問題，深入研究酶的來(lái)源、結(jié)構(gòu)、生物發(fā)酵條件等對(duì)催化特異性的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)酶的優(yōu)選和改造是關(guān)鍵，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)酶法制備環(huán)糊精和抗性糊精的性能和產(chǎn)率的改善。

3 展 望

伴隨著精細(xì)化飲食的發(fā)展，慢性病患病人群逐漸擴(kuò)大，低熱量飲食已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。淀粉作為膳食中主要的熱量來(lái)源，對(duì)淀粉進(jìn)行酶法改性制備低熱量淀粉及其衍生物符合安全、健康、綠色的發(fā)展需求。低熱量淀粉及其衍生物因其特殊的功能正逐漸在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域應(yīng)用。但是關(guān)鍵酶的篩選、制備工藝、產(chǎn)品得率、下游分離純化、加工穩(wěn)定性等仍存在一些不足。目前主要從原料、工藝等方面來(lái)實(shí)現(xiàn)制備過程的優(yōu)化，缺乏對(duì)高活性、專一性關(guān)鍵酶的篩選，關(guān)鍵酶的生物發(fā)酵工藝尚未成熟。此外，酶法制備低熱量淀粉及其衍生物的消化性以及生理功能特性研究多停留在體外模擬消化實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，相應(yīng)產(chǎn)品的開發(fā)存在滯后問題，加工過程中低熱量淀粉及其衍生物的穩(wěn)定性也值得考慮。未來(lái)應(yīng)以提升產(chǎn)物得率和品質(zhì)為導(dǎo)向，加強(qiáng)酶法制備低熱量淀粉及其衍生物的前端調(diào)控和全程控制，實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用，推動(dòng)特殊食品、功能食品、健康食品的開發(fā)與利用。