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摘 要：对抗性糊精的品质特征及健康功效的研究进展进行综述。
关键词：抗性糊精;品质特征;健康功效
目前，粗糙且不光滑的水不溶性膳食纤维加工制品口感较差，而高分子水溶性膳食纤维因为高粘度、高凝胶性等特点，在食品加工中的应用还不成熟[1-2]。然而，具有粘度低、易吸收以及溶解性等良好加工特性的低分子水溶性膳食纤维的抗性糊精出现在人们视野。研究表明，抗性糊精对人体有多方面显著的健康功效。因抗性糊精制备原材料广泛并具有优良的品质特征以及健康功效，使其成为当前水溶性膳食纤维领域关注的热点。但是，对于抗性糊精发挥作用机制仍需进一步研究。
1 抗性糊精的品质特征
1.1 物理性状
抗性糊精是一种白色或淡黄色粉末状物质，水分含量一般不超过6%，有略微甜味，没有其他异味，弱酸性，pH值介于4.0～ 6.0之间，10%水溶液为透明或淡黄色，不溶于乙醇或丙酮等有机溶剂[3]，其颗粒不规则、大小不均匀、表面凹凸不平，与普通淀粉存在较大差异[4]。同样，在产生热量方面抗性糊精也有不同。普通糖类物质热量高达16.76 J/g，各种糖发酵后产生的酒精热量高达8.38 J/g，而抗性糊精的热量只有4.19 J/g[5]。除此之外，抗性糊精还具有耐热性、耐酸性、耐冷冻特性等[6]。
1.2 化学结构
抗性糊精的化學结构比普通淀粉的结构更为复杂，抗性糊精除了含有一般淀粉所含的结构之外还包含α-1，2和α-1，3键相连的葡萄糖苷结构，以及部分还原端上分子内脱水形成的缩葡聚糖和β-1，6葡萄糖苷结构[7]。抗性糊精的分子结构中还含有很多亲水基团、活性基团以及特异的空间构象，使其具有很强的持水性、吸附能力与黏性等[8]。
1.3 持水性和膨胀性
膳食纤维持水能力承受范围约为本身质量的1.5～25倍[9]。陈晓霞等[10]通过向凝固型酸奶中加入抗性糊精来探究其对酸奶持水力的影响，实验表明，添加了抗性糊精的凝固型酸奶比不添加抗性糊精酸奶的持水力明显增高。高持水性也可减轻泌尿系统的压力，缓解诸如膀胱炎、膀胱结石和肾结石等泌尿系统疾病的症状[11]。较高的膨胀性可以增大内容物的体积，易使人们产生饱腹感，同时较高的持水力有利于排便，这对于减重人群来说是种更好的选择。
1.4 溶解度和粘度
抗性糊精既可溶于冷水也可溶于热水，粘度很低，质量分数30%水溶液的粘度大概是0.01 Pa·s[3-4]。徐佩琳等[12]利用山药淀粉通过微波预处理-酶解的方式制备抗性糊精，并对制得的抗性糊精含量及溶解性进行分析测定。实验显示，制得的抗性糊精含量达到40.33%，溶解度为47.01%，并且抗性糊精的溶解度随抗性含量的增加而增大。对于抗性糊精的粘度，朱洁[4]通过改变浓度、温度、剪切速率、pH值、冷冻次数等对其粘度进行分析，研究发现，这些条件的改变对抗性糊精的粘度有很小的影响甚至没有影响，这也表明抗性糊精的粘度较为稳定。然而，田芬等[13]研究在热处理过程中抗性糊精对奶液粘度的影响，结果显示，抗性糊精可能是与奶液发生美拉德反应，从而增大体系的粘度并对体系稳定性产生有利影响。针对抗性糊精的高溶解性、稳定性好等特征，可将其添加到不需要增加粘性的食品特别是饮料中。
1.5 抗消化性能
目前，对于抗性糊精特有的抗消化性能有两种可能原因。其一，抗性糊精的抗消化酶特性与其结构有很大关系。徐佩琳[14]采用体外模拟人工肠液对山药淀粉及山药抗性糊精体外消化性进行分析，试验表明，山药抗性糊精的消化率明显小于山药淀粉，这有可能因为抗性糊精含有的α-1，2和α-1，3葡萄糖苷结构难被体内消化酶降解。其二，抗性糊精之所以在消化道内不被消化吸收而是绝大部分在大肠中被肠道微生物发酵利用，是因为抗性糊精含有抗淀粉酶、葡萄糖淀粉酶等抗人体消化酶成分[15]。
1.6 吸附作用
水溶性膳食纤维结构表面存在的大量活性基团表现出了吸附作用[16]。即能吸附胆固醇、胆汁酸等有机分子和脂肪抑制人体对其吸收，从而降低人体血清和肝脏中的胆固醇、预防心脑血管疾病[4];其与脂肪和胆固醇的可能作用形式主要是氢键结合，其次是静电力、疏水键之间的相互作用[17]。膳食纤维还具有吸附香味物质、吸附人体自由基的作用，可以将其用于肉制品中防止香味物质的挥发[3]。抗性糊精发挥此作用的具体机制仍不清楚，还需进一步明确。
2 抗性糊精的健康功效
近年来，研究者通过动物实验、临床试验等证明了抗性糊精具有减重、降血脂、降血糖、调节肠道菌群等功能。
2.1 控制体重
据全球营养改善联盟报告显示，我国超重和肥胖患者已达到3亿，肥胖是糖尿病、高血脂等代谢综合征的独立风险因素。因此抑制肥胖至关重要。众多的研究发现，摄食抗性糊精对减肥有较好的影响。抗性糊精进入大肠促使肠道微生物发酵，其发酵产物是以乙酸、丙酸等为主的短链脂肪酸[18]。动物模型实验研究表明，短链脂肪酸可通过激活游离脂肪酸受体（FFAR ）2和（FFAR）3诱导厌食激素如胰高血糖素样肽、酪氨酸肽和瘦素的释放，促使机体产生饱腹感、控制食欲减少能量摄入、抑制脂肪细胞合成从而改善体重管理[19]。另外，刘娜等[20]通过大鼠肥胖模型，分别给予抗性糊精2.5、5.0、7.5 g/kg BW三种不同的量饲养42天。其研究表明，大鼠的体重与体内脂肪重显著降低，尤其是高剂量组体脂比明显降低。目前，已经有众多研究者申请减肥食品专利，其中都含有部分抗性糊精。例如，减肥饮料[21]、减肥饼干[22]等。
2.2 调节血脂
韩冬[23]通过小鼠急性高脂模型实验发现，抗性糊精可明显降低血清甘油三酯 （TG）和总胆固醇（TC），能够有效改善血脂指标。谭思敏等[24]对营养型肥胖大鼠以2.5 mg/（kg·d）BW抗性糊精的剂量连续灌胃6周，结果表明，抗性糊精能明显降低肥胖大鼠 TC水平。Farhangi MA[25]对人类进行试验，65名患有2型糖尿病的女性接受试验，即每天10 g抗性糊精为期8周，结果发现，抗性糊精可以明显降低 TG、 TC 与高密度脂蛋白的比值、低密度脂蛋白胆固醇与高密度脂蛋白胆固醇的比值以及动脉粥样硬化指数等，这表明，补充抗性糊精可以改善2型糖尿病女患者心脏代谢危险因素。多项研究表明，抗性糊精能够降低血脂水平，所以高血脂症患者可通过摄入适量抗性糊精来调节血脂含量以减少心血管疾病的发病率。 2.3 降血糖
近年来，糖尿病及其并发症的发病率逐年上升，这不仅降低了患者的生活质量也为家庭带来了经济负担[26]。显然，降低糖尿病患者的血糖值以及改善胰岛素抵抗尤为重要。张泽生等[27]连续4周给小鼠灌胃抗性糊精并测其血糖，其结果显示，抗性糊精能够显著减小糖尿病造模小鼠的血糖值、提高小鼠糖耐量，但是对健康小鼠空腹血糖没有较大影响。Aliasgharzadeh A等[28]通过临床试验，即55名患有2型糖尿病的女性每日摄入10 g抗性糊精并持续8周，结果表明，抗性糊精可通过改变肠道激素分泌或降低代谢内毒素血症等，显著降低空腹胰岛素以及稳态模型胰岛素抵抗指数，继而改善2型糖尿病女性的胰岛素抵抗。同样有研究[29]报道，抗性糊精可以通过加强胰岛素信号转导来改善2型糖尿病小鼠的胰岛素抵抗。综上，抗性糊精可改善末端组织对胰岛素的敏感性、抑制糖类吸收和消化等，从而能够达到降血糖的目的[30]。
2.4 促进矿物质的吸收
研究表明，具有良好加工性能的抗性糊精可以添加到食品中来发挥其优良的促矿物质吸收能力。断乳后，婴儿体内双歧杆菌迅速下降，致使腹泻、厌食、生长迟缓、营养素利用率降低。因此，在婴幼儿配方奶粉中添加抗性糊精可以促进钙、铁、锌等微量元素的吸收，提高营养素的利用率[6]。并且，随年龄的增长易使骨质中的钙流失，导致人们对于钙的吸收效率会逐渐下降，因此我们在摄入钙的同时也要注意钙的吸收。2016年泰莱公司 （Tate&Lyle）研发了一种PROMITOR抗性糊精牛奶，消费者饮用后可有效提高20%的钙吸收量[31]，这对于老年人群来说可以更好的提高钙的吸收率。
2.5 提高人体免疫力
2016年国际益生菌和益生元科学协会对益生元的定义为：一种被宿主微生物有选择地利用来提供健康益处的基质[32]。抗性糊精可以发挥益生元作用为人类提供健康，已有研究证实，益生元对2型糖尿病女性患者可以发挥降低炎症细胞因子、增加抗炎因子的作用[33]。有研究者在135名大肠癌手术患者中展开试验，术前7天每天口服30 g含25%抗性糊精的益生元补充剂[34]，术前术后干预对大肠癌手术患者的免疫状态均有积极的影响，但是其作用机制不同。术前可显著增加免疫球蛋白 IgG、IgM和转铁蛋白，术后可显著增加IgG、IgA、总B淋巴细胞等指标，并且术前、术后双歧杆菌属均显著增加。有文献表明，益生菌与具有益生菌特性的物质对18岁以上2型糖尿病患者的代谢和炎症指标均有改善，并且抗性糊精的益处最为明显[35]。
2.6 调节肠道菌群
抗性糊精通过选择性刺激大肠菌群中双歧杆菌和其他短链脂肪酸产生菌的生长来降低 pH值，增加有益微生物、降低有害微生物的产生，以改善有益微生物群的繁殖环境[36]。抗性糊精在大肠内发酵所产生的短链脂肪酸能够有效减少便秘的发生率以及预防结肠癌、直肠癌等[6]。Hobden Mark R等[18]研究也表明，某些可发酵的碳水化合物包括抗性糊精能够调节肠道微生物群，改变肠道菌群的组成和活性。
2.7 促进尿酸排泄
曾海生发明一种牡蛎粉和抗性糊精5∶2比例的组合物在高尿酸血症中的应用，50名高尿酸症患者在使用基础药物排尿酸的基础上饮用组合物15天并测尿酸值，结果显示，最终的尿酸值显著降低，二者组合物具有独特的促进尿酸排泄作用[37]。
3 结论
抗性糊精所表现的良好特征促使其产生对健康有益的效果，但它的作用机制仍需进一步明确。抗性糊精较其他功能糖提取原材料广泛，并且易吸收、粘度低，其健康功效及其作用机制以及在保健食品、特殊医学用途配方食品中的应用，值得进一步研究。
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关键词：抗性糊精;品质特征;健康功效
目前，粗糙且不光滑的水不溶性膳食纤维加工制品口感较差，而高分子水溶性膳食纤维因为高粘度、高凝胶性等特点，在食品加工中的应用还不成熟[1-2]。然而，具有粘度低、易吸收以及溶解性等良好加工特性的低分子水溶性膳食纤维的抗性糊精出现在人们视野。研究表明，抗性糊精对人体有多方面显著的健康功效。因抗性糊精制备原材料广泛并具有优良的品质特征以及健康功效，使其成为当前水溶性膳食纤维领域关注的热点。但是，对于抗性糊精发挥作用机制仍需进一步研究。
1 抗性糊精的品质特征
1.1 物理性状
抗性糊精是一种白色或淡黄色粉末状物质，水分含量一般不超过6%，有略微甜味，没有其他异味，弱酸性，pH值介于4.0～ 6.0之间，10%水溶液为透明或淡黄色，不溶于乙醇或丙酮等有机溶剂[3]，其颗粒不规则、大小不均匀、表面凹凸不平，与普通淀粉存在较大差异[4]。同样，在产生热量方面抗性糊精也有不同。普通糖类物质热量高达16.76 J/g，各种糖发酵后产生的酒精热量高达8.38 J/g，而抗性糊精的热量只有4.19 J/g[5]。除此之外，抗性糊精还具有耐热性、耐酸性、耐冷冻特性等[6]。
1.2 化学结构
抗性糊精的化學结构比普通淀粉的结构更为复杂，抗性糊精除了含有一般淀粉所含的结构之外还包含α-1，2和α-1，3键相连的葡萄糖苷结构，以及部分还原端上分子内脱水形成的缩葡聚糖和β-1，6葡萄糖苷结构[7]。抗性糊精的分子结构中还含有很多亲水基团、活性基团以及特异的空间构象，使其具有很强的持水性、吸附能力与黏性等[8]。
1.3 持水性和膨胀性
膳食纤维持水能力承受范围约为本身质量的1.5～25倍[9]。陈晓霞等[10]通过向凝固型酸奶中加入抗性糊精来探究其对酸奶持水力的影响，实验表明，添加了抗性糊精的凝固型酸奶比不添加抗性糊精酸奶的持水力明显增高。高持水性也可减轻泌尿系统的压力，缓解诸如膀胱炎、膀胱结石和肾结石等泌尿系统疾病的症状[11]。较高的膨胀性可以增大内容物的体积，易使人们产生饱腹感，同时较高的持水力有利于排便，这对于减重人群来说是种更好的选择。
1.4 溶解度和粘度
抗性糊精既可溶于冷水也可溶于热水，粘度很低，质量分数30%水溶液的粘度大概是0.01 Pa·s[3-4]。徐佩琳等[12]利用山药淀粉通过微波预处理-酶解的方式制备抗性糊精，并对制得的抗性糊精含量及溶解性进行分析测定。实验显示，制得的抗性糊精含量达到40.33%，溶解度为47.01%，并且抗性糊精的溶解度随抗性含量的增加而增大。对于抗性糊精的粘度，朱洁[4]通过改变浓度、温度、剪切速率、pH值、冷冻次数等对其粘度进行分析，研究发现，这些条件的改变对抗性糊精的粘度有很小的影响甚至没有影响，这也表明抗性糊精的粘度较为稳定。然而，田芬等[13]研究在热处理过程中抗性糊精对奶液粘度的影响，结果显示，抗性糊精可能是与奶液发生美拉德反应，从而增大体系的粘度并对体系稳定性产生有利影响。针对抗性糊精的高溶解性、稳定性好等特征，可将其添加到不需要增加粘性的食品特别是饮料中。
1.5 抗消化性能
目前，对于抗性糊精特有的抗消化性能有两种可能原因。其一，抗性糊精的抗消化酶特性与其结构有很大关系。徐佩琳[14]采用体外模拟人工肠液对山药淀粉及山药抗性糊精体外消化性进行分析，试验表明，山药抗性糊精的消化率明显小于山药淀粉，这有可能因为抗性糊精含有的α-1，2和α-1，3葡萄糖苷结构难被体内消化酶降解。其二，抗性糊精之所以在消化道内不被消化吸收而是绝大部分在大肠中被肠道微生物发酵利用，是因为抗性糊精含有抗淀粉酶、葡萄糖淀粉酶等抗人体消化酶成分[15]。
1.6 吸附作用
水溶性膳食纤维结构表面存在的大量活性基团表现出了吸附作用[16]。即能吸附胆固醇、胆汁酸等有机分子和脂肪抑制人体对其吸收，从而降低人体血清和肝脏中的胆固醇、预防心脑血管疾病[4];其与脂肪和胆固醇的可能作用形式主要是氢键结合，其次是静电力、疏水键之间的相互作用[17]。膳食纤维还具有吸附香味物质、吸附人体自由基的作用，可以将其用于肉制品中防止香味物质的挥发[3]。抗性糊精发挥此作用的具体机制仍不清楚，还需进一步明确。
2 抗性糊精的健康功效
近年来，研究者通过动物实验、临床试验等证明了抗性糊精具有减重、降血脂、降血糖、调节肠道菌群等功能。
2.1 控制体重
据全球营养改善联盟报告显示，我国超重和肥胖患者已达到3亿，肥胖是糖尿病、高血脂等代谢综合征的独立风险因素。因此抑制肥胖至关重要。众多的研究发现，摄食抗性糊精对减肥有较好的影响。抗性糊精进入大肠促使肠道微生物发酵，其发酵产物是以乙酸、丙酸等为主的短链脂肪酸[18]。动物模型实验研究表明，短链脂肪酸可通过激活游离脂肪酸受体（FFAR ）2和（FFAR）3诱导厌食激素如胰高血糖素样肽、酪氨酸肽和瘦素的释放，促使机体产生饱腹感、控制食欲减少能量摄入、抑制脂肪细胞合成从而改善体重管理[19]。另外，刘娜等[20]通过大鼠肥胖模型，分别给予抗性糊精2.5、5.0、7.5 g/kg BW三种不同的量饲养42天。其研究表明，大鼠的体重与体内脂肪重显著降低，尤其是高剂量组体脂比明显降低。目前，已经有众多研究者申请减肥食品专利，其中都含有部分抗性糊精。例如，减肥饮料[21]、减肥饼干[22]等。
2.2 调节血脂
韩冬[23]通过小鼠急性高脂模型实验发现，抗性糊精可明显降低血清甘油三酯 （TG）和总胆固醇（TC），能够有效改善血脂指标。谭思敏等[24]对营养型肥胖大鼠以2.5 mg/（kg·d）BW抗性糊精的剂量连续灌胃6周，结果表明，抗性糊精能明显降低肥胖大鼠 TC水平。Farhangi MA[25]对人类进行试验，65名患有2型糖尿病的女性接受试验，即每天10 g抗性糊精为期8周，结果发现，抗性糊精可以明显降低 TG、 TC 与高密度脂蛋白的比值、低密度脂蛋白胆固醇与高密度脂蛋白胆固醇的比值以及动脉粥样硬化指数等，这表明，补充抗性糊精可以改善2型糖尿病女患者心脏代谢危险因素。多项研究表明，抗性糊精能够降低血脂水平，所以高血脂症患者可通过摄入适量抗性糊精来调节血脂含量以减少心血管疾病的发病率。 2.3 降血糖
近年来，糖尿病及其并发症的发病率逐年上升，这不仅降低了患者的生活质量也为家庭带来了经济负担[26]。显然，降低糖尿病患者的血糖值以及改善胰岛素抵抗尤为重要。张泽生等[27]连续4周给小鼠灌胃抗性糊精并测其血糖，其结果显示，抗性糊精能够显著减小糖尿病造模小鼠的血糖值、提高小鼠糖耐量，但是对健康小鼠空腹血糖没有较大影响。Aliasgharzadeh A等[28]通过临床试验，即55名患有2型糖尿病的女性每日摄入10 g抗性糊精并持续8周，结果表明，抗性糊精可通过改变肠道激素分泌或降低代谢内毒素血症等，显著降低空腹胰岛素以及稳态模型胰岛素抵抗指数，继而改善2型糖尿病女性的胰岛素抵抗。同样有研究[29]报道，抗性糊精可以通过加强胰岛素信号转导来改善2型糖尿病小鼠的胰岛素抵抗。综上，抗性糊精可改善末端组织对胰岛素的敏感性、抑制糖类吸收和消化等，从而能够达到降血糖的目的[30]。
2.4 促进矿物质的吸收
研究表明，具有良好加工性能的抗性糊精可以添加到食品中来发挥其优良的促矿物质吸收能力。断乳后，婴儿体内双歧杆菌迅速下降，致使腹泻、厌食、生长迟缓、营养素利用率降低。因此，在婴幼儿配方奶粉中添加抗性糊精可以促进钙、铁、锌等微量元素的吸收，提高营养素的利用率[6]。并且，随年龄的增长易使骨质中的钙流失，导致人们对于钙的吸收效率会逐渐下降，因此我们在摄入钙的同时也要注意钙的吸收。2016年泰莱公司 （Tate&Lyle）研发了一种PROMITOR抗性糊精牛奶，消费者饮用后可有效提高20%的钙吸收量[31]，这对于老年人群来说可以更好的提高钙的吸收率。
2.5 提高人体免疫力
2016年国际益生菌和益生元科学协会对益生元的定义为：一种被宿主微生物有选择地利用来提供健康益处的基质[32]。抗性糊精可以发挥益生元作用为人类提供健康，已有研究证实，益生元对2型糖尿病女性患者可以发挥降低炎症细胞因子、增加抗炎因子的作用[33]。有研究者在135名大肠癌手术患者中展开试验，术前7天每天口服30 g含25%抗性糊精的益生元补充剂[34]，术前术后干预对大肠癌手术患者的免疫状态均有积极的影响，但是其作用机制不同。术前可显著增加免疫球蛋白 IgG、IgM和转铁蛋白，术后可显著增加IgG、IgA、总B淋巴细胞等指标，并且术前、术后双歧杆菌属均显著增加。有文献表明，益生菌与具有益生菌特性的物质对18岁以上2型糖尿病患者的代谢和炎症指标均有改善，并且抗性糊精的益处最为明显[35]。
2.6 调节肠道菌群
抗性糊精通过选择性刺激大肠菌群中双歧杆菌和其他短链脂肪酸产生菌的生长来降低 pH值，增加有益微生物、降低有害微生物的产生，以改善有益微生物群的繁殖环境[36]。抗性糊精在大肠内发酵所产生的短链脂肪酸能够有效减少便秘的发生率以及预防结肠癌、直肠癌等[6]。Hobden Mark R等[18]研究也表明，某些可发酵的碳水化合物包括抗性糊精能够调节肠道微生物群，改变肠道菌群的组成和活性。
2.7 促进尿酸排泄
曾海生发明一种牡蛎粉和抗性糊精5∶2比例的组合物在高尿酸血症中的应用，50名高尿酸症患者在使用基础药物排尿酸的基础上饮用组合物15天并测尿酸值，结果显示，最终的尿酸值显著降低，二者组合物具有独特的促进尿酸排泄作用[37]。
3 结论
抗性糊精所表现的良好特征促使其产生对健康有益的效果，但它的作用机制仍需进一步明确。抗性糊精较其他功能糖提取原材料广泛，并且易吸收、粘度低，其健康功效及其作用机制以及在保健食品、特殊医学用途配方食品中的应用，值得进一步研究。
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