学术报告厅

营养与食品卫生研究所 杨月欣


  "抗性淀粉(Resistant Starch , RS)"是近年来发展起来的一个新概念。但实际上人类对不消化淀粉(undigestive starch )的认识起源于80年代初,当时曾有科学家注意到生淀粉乃至烹调过的淀粉仍有部分不能在多种动物种属( 包括人类)的小肠中消化和吸收,由于当时对大分子物质的分类学和化学分析测定等技术还存在众多的困难, 另外对碳水化物的营养作用的认识还存在严重不足, 以至使人类对不消化淀粉的认识延误了近10年。

  随着西方慢性病发生率的逐年升高,膳食纤维对人类的健 康作用得到越来越深刻的揭示。通过RS分析测定方法和制造方法的建立,RS的功能也很快得到人类营养学和医学界的认识和重视。 1992年,FAO 根据Englyst 和"欧洲抗性淀粉研究协作网 (EURESTA)" 的建议,将抗性淀粉定义为:"健康者小肠中不吸收的淀粉 及其降解产物"。近年的研究已初步证明,抗性淀粉不能在小肠消化吸收和提供葡萄糖;在结肠可被生理性细菌发酵,产生短链脂肪酸和气体。与膳食纤维(以前定义)比较,抗 性淀粉对人类健康具有更加广泛的有益作用。 FAO 和WHO1998年联合出版的"人类营养中的碳水化物"专家论坛一书中指出,"抗性淀粉的发现和研究进展,是近年来碳水化物与健康关系的研究中的一项最重要的成?quot;, 高度评价了 RS对人类健康的重要意义。本文就目前对RS的分类、食物来源和生理性质综述如下:

1. RS的分类:
  抗性淀粉至今尚无化学上的精确分类 ,因为抗性淀粉的定性与酶和淀粉的比例,酶的来源;水解条件等有关,所以需要一种优化的标准条件。目前大多数作者根据淀粉的来源和人体实验的结果,把RS分为4类:RS1为生理上不接受的淀粉,一般为较大的淀粉颗粒, 当咀嚼时,植物细胞壁不能被唾液和胰α-淀粉酶分解; RS2为有一定粒度的淀粉,通常为生的薯类和香蕉,物理和化学分析方法认为,RS2有特殊的构象或晶体结构(B-型x光衍射图谱)、对淀粉酶有高度抗性。 RS3为变性或老化的淀粉,如加工过程引起的淀粉化学结构、聚合度和晶体构象方面的变化等;RS4为改性淀粉,如基因改造或化学方法引起的分子结构变化。RS的分类仍在不断变化,但是需要强调的是RS1和 RS2; 或 RS1和RS3常常是共存于一种食物中的,RS2-4 均可以由淀粉在食物生产或食品加工过程中转化形成,不同类别的RS可能对食品风味和特点有着重要意义。

2.RS在食物中的含量
  抗性淀粉的定量分析可以通过两种方法,一是通过α-淀粉酶水解淀粉直接测定抗消化部分,另一种是通过测定样品中总淀粉的量减去消化的淀粉量,显然减法是不够准确的 。由于RS的定义指"小肠中"不能消化的淀粉的总和,而目前的分析方法常仅测定抗α-淀粉酶水解的淀粉。所以Champ等认为,即使直接测定法也不能全面地测定一种食物中4种RS的含量。目前仅有的几篇报道也很可能低估了食物中RS的实际含量和摄入量(表1和表2)。

  但无论如何,淀粉是发展中国家最容易得到和最便宜的供能物质,所有含淀粉的食物在食用前都要加工和烹饪。只要RS的健康意义被真正认识,通过生产工艺增加高RS食品或食品原料比较容易。而RS的生理性质和功能作用可能是人们更关心的问题。

表1 常见食物中抗性淀粉的含量1

  Englyst 和EURESTA报道的数据

表2 估计的欧洲居民抗性淀粉的消费量(g/ d)1

1 EURESTA报道的数据
  3.RS的生理学特性:RS在小肠不能被消化吸收, 但不消化部分在结肠内被细菌发酵后可重吸收。与不消化的 低聚糖和非淀粉多糖相比,RS与其有许多相似之处, 最新的FAO出版物中,RS现已为膳食纤维中的一分子。RS与纤维素的不同之处,是可100%在结肠发酵和重吸收, 不增加粪便量。 因此它的主要特点有如下几点。

1) RS的能量值
  Wisker的研究认为,混合膳食中的纤维可提供的能量值范围是3.3-2.2Kcal/g, 而低聚果糖是1Kcal/g,膳食中的蔬菜、水果和大豆中的纤维可提供0.7-0.8Kcal/g能量值。抗性淀粉含量高的食物,食物在小肠中部分消化吸收,葡萄糖的利用率较低。不消化的部分,到达结肠,在结肠细菌的帮助下,一般能够全部发酵,并产生可被吸收的短链脂肪酸,如乙酸、丁酸等,继续给机体提供能量。有研究认为这类食物能量的12%是由结肠发酵产物短链脂肪酸提供的。Tomlin的研究证明,当分别给予动物10.3g和0.86g抗性淀粉连续一周,由于RS的在结肠中发酵能力高,两组能量值是基本一致的。提示RS具有缓慢且完全的吸收方式。

2) RS的发酵
  在结肠可以发酵的食物包括非淀粉多糖、淀粉和蛋白质。在普通的西方饮食中,约有10%的淀粉不能在小肠消化而到结肠,食物抗性淀粉或者说结肠发酵物的多少取决于食物的加 工和烹调方式。抗性淀粉和非淀粉多糖的发酵产物主要有气 体(H2、CO2、 CH4)和短链脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、异戊酸、 2-甲基丁酸等)。与膳食纤维比较,抗性淀粉能完全发酵(100%),虽然多数膳食纤维组分发酵产物相似,但发酵率为20%-90%。不消化的蛋白质产生酚、胺类和吲哚等,与抗性淀粉的发酵产物及产量相比,可发现抗性淀粉有明显的健康效应。

  研究表明抗性淀粉发酵产物以丁酸和CO2的产生为主,并且有益生原的作用,可调节肠道有益菌群和降低粪便的pH值。流行病学研究表明,虽然食物中的胺类等毒素在结肠中积聚可能是结肠癌发生的一个重要原因,淀粉消费量高(>350克/天)的地区,结肠癌的发生率显著低于淀粉低的地区(<350克/天)。 淀粉类食物的摄入量与人类结肠癌的发生率呈高度的负相关( r=-0.76 ). 估计不消化的RS摄入量的增多是一个重要因素. RS在结肠中发酵,其代谢产物一方面维持肠道酸性环境,另一方面促进毒素的分解和排出,缩短了口肛转运时间,预防结肠癌的发生。

3)RS的血糖生成指数,血糖生成指数(GI)反映了食物最初消化和葡萄糖吸收的应答关系,有研究认为, 因为食物的血糖生成指数受许多因素的影响,如食物物理状况,温度,加工工艺,烹调方式等.所以很难发现各种食物的RS含量与血糖生成指数的直接相关的统计学数据.但在同样的来源、不同制作方法的同一食物中,却很容易得到相关的证据。如熟薯类的GI为70-98,RS的含量的含量为7%;而生薯类GI为40-60,RS的含量为50-60%。另一方面,FAO最新报告中认为RS是膳食纤维的一部分,能影响血糖生成指数和胰岛素的水平,这与其黏度增加,延缓胃排空有关。

4)RS与脂类代谢。
  RS与胆固醇、甘油三酯的确切关系还不清楚,但有作者观察到,用含40%RS的饲料喂养小鼠数周,小鼠的血浆胆固醇和甘 油三酯调整到正常水平。

  到目前为止,碳水化物仍然是人类的主要能源物质(70%左右),碳水化物包括淀粉和抗性淀粉、非淀粉多糖(NSP,膳食纤维的主要成分)、低聚寡糖和糖,其化学结构相似但生理效应不同。但人类对碳水化物特别是对RS 的认识还远不如其他营养素那么清楚,各国的科学家均把提高碳水化物的摄入量、减少脂肪的摄入量作为各国的膳食指南,但如何提高碳水化物的摄入量仍然是一个科学上悬而未决的问题。RS的发现和研究将为碳水化物的深入研究开创一个良好开端。