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山药抗性糊精制备新路径：酸热法与微波预处理-酶法的深度解析与特性探究

一、引言

1.1研究背景

抗性糊精作为一种低热量葡聚糖，属于低分子水溶性膳食纤维，在食品工业及健康领域展现出独特价值。从生理功能来看，抗性糊精能够抑制血糖浓度升高，Akbar等学者对55名患有2型糖尿病的妇女进行临床研究，实验组每天补充10g抗性糊精，8周后发现实验组空腹胰岛素等指标改善，证实其对调节女性2型糖尿病胰岛素水平有益；胡帆等学者对db/db小鼠的实验表明，抗性糊精可增加小鼠胰岛素敏感性，降低LDL-Ch水平，有利于改善2型糖尿病症状。同时，抗性糊精还能降低血脂，调节益生菌群，促进肠道有益菌群的生长、繁殖，抑制有害微生物，其吸水膨胀特性可增加粪便体积，促进肠道蠕动，起到整理肠道的功能；在增强微量元素吸收方面，于婴幼儿食品中添加抗性糊精，可提高对钙、铁、锌等微量元素的吸收利用率。

在食品加工性能上，抗性糊精具有良好的水溶性，10%水溶液为透明或淡黄色，能轻松融入各类食品体系，且水溶液黏度很低，并且黏度值随剪切速率和温度变化而引起的变化微小，这使得它在食品加工中易于操作，不会影响食品原有质地。它还具备出色的耐热、耐酸和耐冷冻性能，在食品加工的多种复杂条件下都能保持稳定，不改变食品品质和口感。

基于上述优良特性，抗性糊精在食品行业应用广泛。在乳制品中，它添加方式简便，能强化纤维，改善风味、质构和甜度，因其口感与脂肪相似，还可替代脂肪调制低脂、低热乳制品，如蒙牛乳业2018年推出的慢燃纤维奶昔就添加了4%抗性糊精；在饮料领域，可利用其低热量和低GI值的特点，部分代替脂肪降低产品热量，解决饮料沉淀、分层现象，可口可乐公司和百事可乐等开发的含膳食纤维饮料就添加了抗性糊精；在保健品中，抗性糊精能有效控制病情，对糖尿病、便秘等疾病的预防和改善发挥积极作用。

山药作为制备抗性糊精的原料，具有独特优势。山药为薯蓣科植物薯蓣的干燥根茎，不仅是常见食材，还被视为能改善胃脾功能的高级中草药。其富含多种活性成分，如黏蛋白、薯蓣皂苷、胆碱等，这些成分赋予山药诸多保健功效，与抗性糊精的健康属性相结合，有望开发出功能更全面的健康食品。并且，相较于玉米淀粉、马铃薯淀粉等常见原料，以山药为原料制备抗性糊精的研究较少，具有较大的开发潜力和研究价值，能为山药资源的深度开发利用开辟新途径。

1.2研究目的与意义

本研究旨在深入探究酸热法和微波预处理-酶法这两种方法制备山药抗性糊精的工艺。通过系统研究不同制备方法中各因素，如酸热法中酸的种类与用量、加热温度和时间，微波预处理-酶法中微波功率、时间以及酶的种类与用量等对山药抗性糊精得率和品质的影响，优化制备工艺，获得高得率、高品质的山药抗性糊精。同时，对两种方法制备出的山药抗性糊精的特性进行全面对比分析，包括理化特性如溶解性、热稳定性、相对分子质量分布等，以及功能特性如抑制血糖上升能力、调节肠道菌群能力等，明确不同制备方法对产物特性的影响规律。

本研究成果对于食品工业发展具有重要意义。抗性糊精作为一种重要的功能性膳食纤维原料，其制备工艺的优化和特性的深入了解，有助于食品企业开发更多富含膳食纤维的创新产品，满足消费者对健康食品的需求，推动食品行业向健康化、功能化方向发展。在膳食纤维研究领域，以山药为原料制备抗性糊精的研究，丰富了膳食纤维的制备原料和方法，为深入研究膳食纤维结构与功能关系提供了新的样本和数据，有助于拓展膳食纤维的理论研究边界，进一步完善膳食纤维科学体系，为后续相关研究奠定基础。

1.3国内外研究现状

在酸热法制备抗性糊精方面，酸热法是目前国内外最为常见的制备方法。其最早由日本松谷化学工业株式会社开发，该方法主要是以有机酸或无机酸为催化剂，通过高温加热使大分子淀粉主链断裂分解生成焦糊精，再依次加入液化酶和糖化酶酶解，最后精制得到抗性糊精。众多学者对酸热法进行了深入研究，Janusz等学者以玉米淀粉为原料，发现热转化中盐酸的存在显著增加了抗性糊精的抗性含量；KamilaJochym等学者以马铃薯淀粉为原料，对比盐酸和柠檬酸、盐酸和酒石酸的酸化处理效果，证实高浓度酒石酸对淀粉水解的影响显著大于柠檬酸。此外，许多研究致力于酸热法的改进和优化，张新武等学者采用焙烤工艺制备抗性糊精，制得含量为83.9％的抗性糊精，该工艺过程简单，抗性糊精含量高，副产物少；吕行等学者研究干热三步法制备抗性糊精，通过动态加热提高了抗性糊精的含量和转化率，且无化学试剂添加和废水产生，得到含量为84.22％的抗性糊精。

微波预处理-酶法制备抗性糊精的研究起步相对较晚，但随着微波技术的发展，逐渐受到关注。微波辐射具有更有效的加热技术，可改善淀粉消化率，冷却后有助于抗性淀粉形成。