2021年4月第42卷第7期
基础研究
食品研究与开发
1 -—
DOI ：10.12161/j.issn.1005-6521.2021.07.001
特性的影响
胡方洋，张坤生*
*，陈金玉*，马葆菁，祁亚男，李芸，唐莉果，邓金香，宋健臣基金项目：国家自然科学基金项目（31701612.31671873）；国家重点研发计划课题（2016YFD0401503）；天津市大学生创新训练计划项目 （201910069163）
作者简介：胡方洋（1996—），女（汉），硕士研究生，研究方向：食品加工与贮藏。
*通信作者：张坤生（1957—），男，教授，博士，研究方向：食品加工与贮藏；陈金玉（1988—），女，讲师，博士，研究方向：功能性食品。
（天津市食品生物技术重点实验室，天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津300134）
摘 要：为探讨玉米抗性淀粉在肉制品中的应用，以玉米淀粉为原料，分别利用湿热超声法、湿热酶法、微波湿热法、
二次循环湿热法4种工艺制备玉米抗性淀粉，确定玉米抗性淀粉制备方法并对其理化性质进行测定。再将玉米抗性
淀粉添加至肌原纤维蛋白中，研究其对鸡胸肉肌原纤维蛋白凝胶特性的影响。结果表明：4种处理方法均能提高玉米 抗性淀粉得率，其中微波湿热法和二次循环湿热法制备的抗性淀粉得率相近（分别为9.1%、9.4%），湿热酶法和湿热
超声法得率相近（分别为10.7%、10.4%）。在65 益~85益范围內，湿热超声法抗性淀粉的膨胀度随温度升高而增大，溶
解度有降低趋势；持水性在45益〜85益范围整体呈增大趋势；粒度增大。将湿热超声法制得的抗性淀粉添加至肌原纤
维蛋白中发现，抗性淀粉的添加量影响肌原纤维蛋白凝胶性质，添加适量的抗性淀粉可增强蛋白凝胶强度与持水性， 但蛋白的硬度、弹性、黏聚性等有不同程度的降低趋势。
关键词：玉米抗性淀粉；制备方法；鸡胸肉；肌原纤维蛋白；凝胶特性
Preparation of Corn Resistant Starch and Its Effect on the Properties of Myofibrin Gel
HU Fang-yang ，ZHANG Kun-sheng *，CHEN Jin-yu *，MA Bao-jing ，QI Ya-nan ，LI Yun ，TANG Li-guo ，
DENG Jin-xiang ，SONG Jian-chen
(Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology , College of Biotechnology and Food Science ，Tianjin University秸秆腐熟剂
of Commerce ,Tianjin 300134, China )
Abstract : To explore the application of corn resistant starch in meat products , using corn starch as raw materi al , four process were used to produce corn resistant starch , namely , hygrothermal-ultrasound , hygrothermal-
enzyme , microwave -hygrothermal and secondary cycle hygrothermal. The preparation method of corn resistant
starch was obtained and its physicochemical property were determined. Corn resistant starch was added to chicken breast myofibrin to study its effect on the properties of myofibrin gel. The results showed that the yield of resistant starch could be improved by all the four treatments , among which the yield of resistant starch prepared by microwave-hygrothermal and secondary cycle h ygrothermal was similar (9.1% and 9.4% , respectively),
and that by hygrothermal-ultrasound and hygrothermal-enzyme was similar (10.7% and 10.4%, respectively ). At 65 益-85 益，the swelling degree of the resistant starch prepared by hygrothermal-ultrasound increased with the
increase of temperature , but the solubility decreased. The water-holding capacity increased in the range of 45 益-
85 益 and the grain size of resistant corn starch was larger than that of normal corn starch. It was found that the
amount of resistant starch added to myofibrin by hygrothermal-ultrasound treatment affected the gel properties of myofibrin. The gel strength and water holding capacity of the protein were enhanced by adding an appropriate
amount of resistant starch , but the hardness , elasticity and cohesiveness of the protein decreased to different de
grees.
—2
2021年4月
第42 卷第7期
食品研究与开发基础研究
Key words:corn resistant starch;preparation methods;chicken breast;myofibrillar protein;gel properties
引文格式：
胡方洋，张坤生，陈金玉，等.玉米抗性淀粉的制备及其对肌原纤维蛋白凝胶特性的影响[J].食品研究与开发，2021，42(7)：1-6.
HU Fangyang，ZHANG Kunsheng，CHEN Jinyu，et al.Preparation of Corn Resistant Starch and Its Effect on the Properties of Myofibrin Gel[J].Food Research and Development，2021，42(7):1-6.
近年来，随着人民生活水平提咼，咼血糖、咼血脂、高血压等“富贵病”患病率呈上升趋势。《2016年全球营养报告》指出，“三高”属于营养不良，此类“患者”大约占全球1/3人口。改善和解决这个问题最有效方法就是改善居民膳食营养结构，增加膳食纤维的摄入w，因此开发具有营养和保健功能的食品非常重要。淀粉因其廉价且易获得而成为日常饮食最普遍的碳水化合物，也是人体主要能源供给物叫
抗性淀粉作为淀粉的加工优化产品，因在食品加工中稳定性良好，具有生物活性而成为现代营养学和食品科学领域研究热点。抗性淀粉热量低，类似膳食纤维具有降低血清胆固醇、调节血糖、预防结肠癌円、稳定肠道菌以及调节肠道健康等生理功能叫抗性淀粉应用于肉及其制品的加工生产，还可改善肉制品的质构、持水性等品质特性［9］。
肌原纤维蛋白是肌肉中主要蛋白质，是形成凝胶的重要组成成分。蛋白质与淀粉多糖之间相互作用可形成混合凝胶，改善蛋白的凝胶质构特性，与肉制品的硬度、弹性和出品率密切相关目前，大多是单一研究抗性淀粉的制备工艺及理化性质叫关于抗性淀粉对肌原纤维蛋白凝胶特性影响的机理并不清楚。
故研究不同方法制备抗性淀粉及抗性淀粉对肌原纤维蛋白凝胶特性的影响十分必要。
本试验以玉米淀粉为原料，分别利用湿热超声法、湿热酶法、微波湿热法、二次循环湿热法制备抗性淀粉，以得率为主要指标，确定玉米抗性淀粉的制备方法，对其理化特性进行测定。并将玉米抗性淀粉以不同添加量添加至肌原纤维蛋白中，研究其对蛋白凝胶特性的影响。以期为抗性淀粉的制备提供参考并为其在低脂、功能肉制品中的应用提供基础的理论依据。
1材料与方法
1.1材料与仪器
进化标记玉米淀粉：梁山菱花生物科技有限公司；鸡胸肉：市售；普鲁兰脱支酶（BR,1U/mg）：河南果晨生物科技有限公司；耐高温淀粉酶（BR,4000U/g）：源叶生物有限公司；葡萄糖糖苷酶（BR,100000U/g）：河南吉乾生物科技有限公司；柠檬酸、柠檬酸钠（分析纯）：天津市大茂化学试剂厂；丙三醇、乙醇（分析纯）：天津市富宇精细化工有限公司；无水葡萄糖（分析纯）：江苏泰楚化工有限公司;3,5-二硝基水杨酸试剂、NaCl、NaOH（分析纯）：天津市风船化学试剂科技有限公司。
SMSTA TA.XT plus质构仪：英国Stable Micro Systems公司；RISE-2008激光粒度分析仪：济南润芝
科技有限公司;WFJ7200可见分光光度计：尤尼柯（上海）仪器有限公司;HW-S24电热恒温水浴锅：上海一恒科学仪器有限公司;FA2004A电子天平：上海精天仪器有限公司;H185台式高速冷冻离心机、H1650-W台式高速离心机：长沙湘仪离心机仪器有限公司;IKA T10高速组织匀浆机：德国IKA公司。
1.2试验方法
1.2.1抗性淀粉的制备
1.2.1.1湿热超声法
淀粉调乳［玉米淀粉：去离子水=1：4（g/g）］，湿热处理（水浴95益,30min），超声处理（40益，30min），老化处理（-4益,24h）,25益放置，干燥（60益,36h），磨粉，过80目筛。
1.2.1.2湿热酶法
淀粉调乳［玉米淀粉：去离子水=1：4（g/g）］，湿热处理（水浴95益,30min），普鲁兰脱支酶（1U/mg,160滋L, 12h），老化处理（-4益,24h）,25益放置，干燥（60益, 36h），磨粉，过80目筛。
1.2.1.3微波湿热法
淀粉调乳［玉米淀粉：去离子水=1：4（g/g）］，微波处理（90益,240s,750W），湿热处理（水浴95益,30min），老化处理（-4益,24h）,25益放置，干燥（60益,36h），磨粉，过80目筛。
1.2.1.4二次循环湿热法
淀粉调乳［玉米淀粉：去离子水=1：4（g/g），湿热处理（水浴95益,30min），老化处理（-4益,24h），湿热处
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理，老化处理,25益放置，干燥(60益,36h)，磨粉，过 80目筛。
1.2.2还原糖含量的测定
利用二硝基水杨酸法(dinitrosalicylic acid, DNS )
测还原糖的含量叩。准确称取0.1 g 无水葡萄糖(预先 在105益干燥至恒重)至小烧杯，用少量蒸馏水溶
解 后，转移到10 mL 容量瓶中，定容，摇匀后即得到浓度
为1mg/mL 葡萄糖标准液，取7支25 mL 的试管，分别 加入 0、0.2、0.4、0.6.、0.8、1.0、1.2 mL 葡萄糖标准液，再
分别加入 2.0、1.8、1.6、1.4、1.2、1.0、0.8 mL 蒸馏水，然 后依次加入3,5-二硝基水杨酸试剂1.5 mL 。溶液混合 均匀，沸水浴5 min ，取出后迅速用冷水冷却至25益， 加蒸馏水定容到25 mL，摇匀。以0mL 葡萄糖管为空 白对照，于540nm 波长处测定吸光值。以葡萄糖浓度 为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。
1.2.3抗性淀粉得率的测定
采用Goni 法并做适当改进，将抗性淀粉转换为葡 萄糖计算。DNS 法测定上清液中还原糖的含量，并根 据下列公式计算抗性淀粉的得率问。
还原糖含量/%=伊V 伊100
(1)
W 伊琢伊1 000
得率/%二还原糖含量伊0.9 (2)
式中:C 为葡萄糖浓度,mol/L;V 为样品提取液体积,
mL; W 为样品质量,mg;a 为显用样品液体积,mL 。
1.2.4溶解度和膨胀度的测定
参照何君的方法问，称取1g 样品，加入20 mL 蒸 馏水，置于离心管中，分别在65,75,85益温度下振荡水
浴加热30min 。冷却至25益,3000r/min 下离心15min ,
取上清液烘干后称其质量，上清液为溶解淀粉部分, 沉淀物为膨胀淀粉部分，按下式计算溶解度S 和膨胀 度P
S/%=W- X 100
(3)
P/
%=W!D"100
⑷
式中：为上清液蒸干后的质量,g;W 为样品质
量,g;D 为离心后沉淀的质量
1.2.5抗性淀粉持水性的测定
称取5 g 样品，加入100 mL 蒸馏水，置于离心管
中，分别在45、55、65、75益和85益温度下振荡水浴加
热15 min 后。在3 000 r/min 下离心15 min ，弃去上清
液，沉淀物称重，按下式计算持水性(water holding ca
pacity ,WHC ) o
WHC/%=
氚电池
伊100
(5)
m 0
式中:mg 淀粉的质量,g;m-1离心管的质量,g;m-2去3 -—
除水分后淀粉与离心管的质量,g o
1.2.6粒度测定
使用激光粒度分析仪分别测定了普通玉米淀粉
与抗性淀粉的粒度。测定参数为：分析时间60 s ，泵速
25.5 mL/h ，温度 21 益。
1.2.7肌原纤维蛋白提取及含量测定
根据童今柱等网的方法并加以修改提取肌原纤维
蛋白。以新鲜鸡肉为原料，将鸡肉剁碎后，加入4倍体
积的肌原纤维蛋白提取液，用均质机高速匀浆60s ，在
4益、5 000 r/min 条件下离心15 min ，取沉淀，重复这一
操作2次后；向所得沉淀中加入4倍体积的0.1 滋mol/L
NaCl 溶液，高速匀浆，与上述相同条件离心，重复3次；
弃上清液，即获得肌原纤维蛋白。以牛血清蛋白为标
准品，采用双缩脲法测定蛋白含量。
1.2.8肌原纤维蛋白凝胶的制备
用0.6 mol/L NaCl 溶液配制40 mg/mL 的肌原纤维
蛋白溶液。分别添加0%、10%、20%、30%的玉米抗性 淀粉，均质。从25益水浴加热升至75益后，恒温10min ,
取出冷却，放入4益冰箱一夜即得。
1.2.9凝胶质构的测定
用质构仪对蛋白凝胶进行质构测试(texture profile
analysis,TPA)。测定参数：探头P/0.5，测试前速1 mm/s ,
测试速度1 mm/s，测试后速度1 mm/s，压缩比为40%, 时间5 s，触发类型为自动，触发力5g 。每个样品平行 测定3次。
1.2.10凝胶强度的测定
参考PANG 等［15］测定凝胶强度的方法并略作修改。 测定参数：探头P/0.5，测试前速1 mm/s ，测试速度
1 mm/s ，测试后速度1 mm/s ，压缩比为40 %，触发类型
为自动，触发力5g 。每个样品平行测定3次。
1.2.11 凝胶持水性的测定
参考岳鉴颖等［16］的方法并稍作改进。以离心后凝 胶质量占原质量的百分比计为持水性，公式为式
(6)。
WHC/%= m 2-m ° X100
(6)
m ］-m 0
式中:m o 离心管质量,g;m ［离心前离心管和蛋白凝
胶总质量,g;m2离心后离心管和蛋白凝胶总质量,g o错误反馈
1.3 数据处理
采用Excel2010、0rigin8.5对试验数据进行统计分
析与作图。
2结果与分析2.1标准曲线方程
图1和图2分别为葡萄糖标准曲线和肌原纤维蛋
白标准曲线。
—4
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0.30.2
0.10"0
y=0.214 1x-0.001 6
R2=0.999 7
0.2
0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
Fig.1 Standards of reducing sugar content
葡萄糖浓度/(mol/L )图1还原糖含量标准曲线
蛋白含量/(mg/mL )
图2肌原纤维蛋白标准曲线Fig.2 Standards of myofibrillar protein
从图1可看出，试验所得葡萄糖标准曲线方程为 尸0214 1x-0.001 6,R 2=0.999 7,x 为葡萄糖浓度(mol/L ),
y 为吸光度。从图2可知，肌原纤维蛋白标准曲线方程
为y=0.145x+0.001 2,R 2=0.999 7,x 为肌原纤维蛋白含 量(mg/mL) ,y 为吸光度。通过计算，得到所提取的肌原
纤维蛋白的含量为22.26 mg/mL 。
2.2 抗性淀粉的性质2.2.1 抗性淀粉得率
不同方法制备抗性淀粉的得率见图3。
I ]]]]
原淀 微波湿 湿热二次循环湿热超 粉 热法酶法湿热法声法
处理方式
图3抗性淀粉得率
Fig.3 Yield of resistant starch
由图3可知,4种不同的处理方法均能提高抗性
淀粉的得率，其中微波湿热法和二次循环湿热法制备
的抗性淀粉得率相近，分别为9.1%、9.4%，湿热酶法和 湿热超声法得率相近，分别为10.7%、10.4%。湿热酶法
和湿热超声法所得的抗性淀粉得率相较于微波湿热 法和二次循环湿热法的得率较高。 其原因可能与不同 处理方法的作用方式有关。 酶处理使淀粉中的支链糖
苷键水解或溶出，使其淀粉链破裂；超声波在溶液中
主要是空穴效应，加速了溶质与溶剂之间的相互运
动，摩擦和作用力增强，从而切断淀粉分子链形成较 短的C-C 链，更有利于氢键作用，在老化过程中重新
形成双螺旋结构，从而得到抗性淀粉。微波湿热法和
二次循环湿热法也是通过改变淀粉中氢键的断裂与
缔合程度而制得抗性淀粉呵，都是先经过预糊化的方
式制备抗性淀粉，不如酶、超声波处理得率高。
2.2.2抗性淀粉溶解度与膨胀度
图4为抗性淀粉在不同温度下的溶解度和膨胀度 的测定结果。
0.3
2
1
12f 瀏原淀粉溶解度---原淀粉膨胀度
抗性淀粉溶解度
抗性淀粉膨胀度
65
75
强制系统温度/益
图4溶解度与膨胀度
10
8 6
4
2
Fig.4 Solubility and swelling power of resistant starch
由图4可知，在65 益~85益的温度范围内，随着温 度的升高，抗性淀粉的溶解度降低，温度越高溶解度 降低的的幅度越大；而膨胀度逐渐增大，且随温度的
升高增大幅度较大；在85益时，与原淀粉相比，抗性淀 粉溶解度较低。淀粉的溶解度可表示淀粉颗粒中的微
小分子渗入到水相中的程度，也可表示淀粉的结构稳 定程度及其耐热性问。溶解度随温度的升高而降低，说 明抗性淀粉的结构稳定且耐热性好。淀粉的膨胀度表
示结晶区与无定形区内的直链与支链淀粉的结合程
度，受直链与支链淀粉的比例、聚合度及分子量等因 素的影响问。淀粉膨胀度与吸水能力密切相关，淀粉膨 胀度的增大降低了淀粉的结晶度，提高了淀粉的水化 能力，增强了淀粉的持水性。
2.2.3抗性淀粉持水性
不同温度下玉米原淀粉与其抗性淀粉的持水性
变化趋势见图5。
由图5可知，玉米淀粉的持水性受温度影响，随着 温度从45益升高至85益，原淀粉与抗性淀粉持水性 均呈增大趋势，且玉米抗性淀粉持水性大于原淀粉。
随着温度的升高，淀粉分子内部逐渐糊化断裂，生成 更多的氢键与水结合，致使淀粉的持水性逐渐增大㈣。 这与2.2.2中膨胀度结果一致
。
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5 ——
Fig.5 Water holding capacity of resistant starch
2.2.4 抗性淀粉粒度
抗性玉米淀粉和玉米原淀粉的粒径图见图6。
1
200 400 600 800 1 000
粒度/滋m
图6抗性玉米淀粉和普通玉米淀粉的粒径分布
Fig.6 Particle size of resistant corn starch and common corn starch
淀粉颗粒的大小与淀粉性质密切相关，直接影响 其膨胀能力、水结合能力、糊化、凝胶化能力。由图6可
以看出，玉米原淀粉的粒径主要集中在12 滋m~50 滋m , 而抗性淀粉粒径90%以上大于150 滋m ，抗性淀粉的粒
径明显大于玉米原淀粉。淀粉颗粒粒径越大，其膨胀 度就越大，越易吸水膨胀，持水性越好，透明度越高［叫
这与2.2.2和2.2.3中抗性淀粉膨胀度、持水性结果一
致，即抗性淀粉的吸水性与膨胀度优于玉米原淀粉。 2.3抗性淀粉对肌原纤维蛋白凝胶特性的影响
2.3.1 凝胶质构
质构是食品的四大要素之一。食品组分以及彼此
之间的相互作用决定着食品质构。在肌原纤维蛋白中 添加不同质量的玉米抗性淀粉 对其蛋白凝胶的质构 测定结果如图7、图8所示。
由图7可知，添加抗性淀粉后，蛋白凝胶的回复性、
弹性、黏聚性均降低。这与添加抗性淀粉的粒径有关,
抗性淀粉粒径越大，其填充至蛋白凝胶三维网络结构 中吸水膨胀，持水性增加，弹性降低。这与艾志录等冋 在不同来源淀粉特性对水晶皮质构品质的影响结果 一致。但随抗性淀粉添加量继续增加，弹性有所增大。
由图8可知，添加抗性淀粉后蛋白凝胶的硬度有
所降低，咀嚼度差异不大，可在肉制品中添加适量抗图7蛋白凝胶质构Fig.7 The texture of protein gel
Fig.8 The texture of protein gel
性淀粉以降低其硬度，改善感官品质。
2.3.2 凝胶强度
凝胶强度是蛋白凝胶的一个重要品质特性。凝胶 强度越高，则说明凝胶结构越紧密，形成的凝胶越牢
固稳定，且好的凝胶特性不仅可以提高蛋白类食品的 品质，还可以提咼其产品的得率。
图9是不同添加量的玉米抗性淀粉对肌原纤维蛋 白凝胶强度的影响。
0--------------------------------------------------------0 10 20 30
抗性淀粉添加量/%
图9样品蛋白凝胶强度Fig.9 Gel strength of sample protein数据存储安全检测
由图9可知，添加抗性淀粉可明显增强蛋白凝胶
强度，随抗性淀粉添加量的增加，肌原纤维蛋白凝胶
强度增大，在添加量为20%时达到最高，继续添加抗 性淀粉，蛋白凝胶强度有小幅度的降低。表明抗性淀 粉的添加影响蛋白凝胶强度 玉米抗性淀粉添加量为
20%的蛋白凝胶结构相对紧密，形成的凝胶也相对牢固
稳定回。在实际加工过程中，可根据实际情况挑选合 适的添加量，以制备结构紧密，品质稳定的凝胶产品。
2.3.3 凝胶持水性
凝胶持水性与蛋白凝胶制品的嫩度和营养成分
紧密相关。持水性可以表征蛋白分子之间形成的网状
结构，持水性越高则蛋白质结构稳定性好。此外,
持水
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