全 文 ：文章编号 :100028551 (2006) 012060204
抗性淀粉及预防糖尿病和肥胖症功能稻米研究进展
吴　伟1 　刘　鑫1 　杨朝柱2 　舒小丽2 　吴殿星2
(11 浙江省种子总站 , 浙江 杭州　310020 ; 21 浙江大学核农所 IAEA 合作中心 , 浙江 杭州　310029)
摘 　要 :抗性淀粉 (Resistant starch , RS)是指不被健康人体小肠所吸收的淀粉及其降解产物的总称。本文
在简述 RS 的定义、分类、检测及其生理功能与影响 RS 形成因素的基础上 ,介绍了富含 RS 功能食品的
研发途径、富含 RS 稻米制品及利用诱变技术选育富含 RS 水稻品种的最新进展。
关键词 :抗性淀粉 ;生理功能 ;诱发突变 ;水稻
PROGRESSES IN THE STUDY OF RESISTANT STARCH AND FUNCTIONAL RICE
FOR PREVENTION OF DIABETES AND HYPERLIPIDEMIA
WU Wei1 　LIU Xin1 　Yang Chao2zhu2 　SHU Xiao2li2 　WU Dian2xing2
(1. Zhejiang Provincial Master Seed Station , Hangzhou , Zhejiang 　310020 ;
2. IAEA Collaborating Center , Institute of Nuclear Agricultural Sciences , Zhejiang University , Hangzhou , Zhejiang 　310029)
Abstract :Resistant starch (RS) is defined as the sum of starch and its metabolites not to be absorbed in the small intestine of
healthy individuals of humanbeing. The definition , classification , determination of RS , its physiological function , and the
factors influencing its formation were briefly reviewed. The latest progresses in approaches to develop the RS2enriched
functional foods , RS enriched rice products , and breeding for rice high in RS through induced mutation was introduced.
Key words :Resistant starch ; Physiological function ; Induced mutation ; Rice
收稿日期 :2005202223
基金项目 :浙江省重点项目 (功能型淀粉与啤酒专用早籼稻研究与利用) ;浙江省重大攻关项目 (稻米成分改良与功能型新品种培育) ;国际原子
能机构合同项目 (诱变剂对控制直链淀粉含量基因序列的影响) ;浙江新安生物技术有限公司 (防治糖尿病功能水稻新品种选育)
作者简介 :吴　伟 (1960-) , 男 , 浙江义乌人 , 主要从事农作物品种特性与管理工作。吴殿星为通讯作者 , dxwu @zju. edu. cn , Tel & Fax : 05712
86971202
　　随着社会经济的迅速发展和人民生活水平的日益
提高 ,糖尿病、心血管疾病和部分癌症的发病率逐年上
升 ,成为死亡的“第一杀手”。青少年的肥胖现象也引
起了人们的高度警觉。科学合理的膳食结构 ,是预防
该类疾病发生的关键。人要维持基本的生命活动和活
力 ,需要能量供应。淀粉为人类最重要的碳水化合物
来源和首要的能量来源[1 ] 。抗性淀粉 ( RS) 为健康人
小肠中不吸收的淀粉及其降解产物[2 ] 。RS 概念的出
现 ,不仅丰富了淀粉的分类 ,而且使淀粉在人和动物体
内被完全消化和吸收的传统观念受到了挑战。在营养
概念发生巨变的今天 ,人们注重的不仅是解决生存和
温饱的问题 ,更关心的是自身健康和减少疾病威胁 ,兼
顾功能与营养的 RS 引起了食品、医药和农业等领域
的极大兴趣 ,成为功能食品研究的热点[3 ,4 ] 。
1 　抗性淀粉的定义、分类和检测
111 　RS 的定义
从消化的角度看 ,淀粉进入体内后 ,绝大部分被小
肠消化吸收 ,一小部分可逃避胰腺淀粉酶和普鲁兰酶
等淀粉酶的水解而进入大肠 ,被大肠微生物利用 ,最终
排出体外 ,前者叫可消化淀粉 (digestible starch , DS) ,后
者叫抗性淀粉 (resistant starch , RS) [5 ] 。RS 的概念最早
由 Englyst 提 出[6 ] 。欧 洲 抗 性 淀 粉 研 究 协 会
(EURESTA)对 RS 作了更明确的定义 :在健康个体的
小肠中不能被吸收的淀粉或淀粉降解产物[2 ] 。研究表
明 ,RS 不能在小肠消化吸收和提供葡萄糖 ,在大肠可
被生理性细菌发酵 ,产生短链脂肪酸和气体。RS 可以
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说是一种新型的膳食纤维 ,在某些方面远优于普通膳
食纤维。在体外实验中 ,RS 的定义是不能被α2淀粉酶
消化的淀粉。RS 由结晶区和无定形区组成。结晶区
主要由直链淀粉双螺旋相互叠加而构成 ,无定形区由
无序排列的淀粉构成。RS 抗淀粉酶消化的能力源于
直链淀粉晶体[7 ] 。
112 　RS 的分类
目前 ,尚无 RS化学上的精确分类 ,多数学者按淀粉
来源和抗酶解性的不同 ,将 RS 分成 4 类 :RSl、RS2、RS3
和 RS4[8 ] 。RS1 指物理难接近淀粉 (Physically inaccessible
starch) ,指被锁在植物细胞壁上或机械加工包埋而淀粉
酶无法接近的淀粉 ,常见于轻度碾磨的谷类、豆类等籽
粒或种子中 ;RS2 指抗性淀粉颗粒 (Resistant granules) ,主
要指一些生的未经糊化的淀粉 ,如生的薯类、香蕉、生
米、生面等中的淀粉 ; RS3 指回生淀粉 ( Retrograded
starch)或老化淀粉 ,是凝沉的淀粉聚合物 ,主要由糊化
淀粉冷却后形成 ; RS4 是化学修饰淀粉 ( Chemically
modified starch) ,主要由基因改造或化学方法引起的分
子结构变化产生 ,如乙酰基、热变性淀粉及磷酸化的淀
粉等[9 ] 。上述各类型中 ,RS3 具有很大的商业价值 ,是
最主要的 RS ,也是国内外 RS研究的重点。
113 　RS 的检测
RS的定量分析主要采用二种方法 :直接法和间接
法[10 ] 。直接法最早由 Englyst 等提出[8 ] ,是先通过α2淀
粉酶水解淀粉将食物中的 DS 除去 ,测定残留部分所
含的淀粉 ;间接法是由 Bjorck 等提出[7 ] ,是通过测定食
物中的总淀粉和 DS ,以二者之差表示。由于 RS 的定
义指小肠中不能消化淀粉的总和 ,是以活体为背景的 ,
而目前的分析方法只是体外测定抗α2淀粉酶水解的淀
粉 ,测定结果严格意义上是酶抗性淀粉的含量。
Champ 等[11 ]认为 ,即便是直接法也不能全面地测定食
物中 4 种 RS 的含量。
根据α2淀粉酶的种类不同 ,RS 的测定方法可分为
使用胰腺α2淀粉酶的 PPA 法和使用耐高温α2淀粉酶
的 TSA 法 2 类。目前 ,普遍接受和常用的方法是经
GÊni 等改进后的直接法[12 ] 。该方法不仅适合于 RS 含
量高的食品 ,也适用于 RS 含量低于 1 %的样品。与间
接法比较 ,该方法模拟了肠胃的条件 ,具有速度快、成
本低、重现性好的优点 , 获得的 RS 也便于其它实验应
用[13 ] 。
2 　抗性淀粉的生理功能
RS具有重要的生理功能 ,表现在 : (1) 降低血糖。
食用富含 RS 食品后 ,血糖的升高和血糖总量显著低
于食用其它碳水化合物 ,这对改善 H 型糖尿病的代谢
控制具良好的作用[14 ,15 ] ; (2) 降血脂和控制体重。RS
作为减肥保健食品添加剂 ,对心血管疾病和节制饮食、
减肥、通便十分有益[5 ] ; (3) 有利于肠道健康。RS 比膳
食纤维更易被大肠中的微生物所发酵 ,产生挥发性的
短链脂肪酸 ,能抑制癌细胞的生长 ,防止便秘 ,预防胃
肠道疾病尤其是结肠癌等[4 ,16 ,17 ] ; (4) 促进矿物质的消
化和吸收[18 ,19 ] ; (5) 增加营养。RS 在大肠内发酵可产
生多种短链脂肪酸 ,且肠道的大肠杆菌还能合成泛酸、
尼克酸、核黄素等人体不可缺少的生命物质。联合国
粮农组织 (FAO)和世界卫生组织 (WHO) 1998 年在《人
类营养中碳水化合物专家论坛》一书中指出 :“抗性淀
粉的发现及其研究进展 ,是近年来碳水化合物与健康
关系的研究中一项最重要的成果”。
3 　影响 RS形成的因素
影响食物中 RS 含量的因素很多 ,依其性质可分
为内因和外因[20 ] 。内因是指与食物中淀粉性质和食
物组分有关的因素 ,外因则指食品加工条件、处理方式
和食物形态等。
311 　RS 形成的内因
RS 形成的内因包括直链淀粉与支链淀粉的比率、
淀粉颗粒大小、分子聚合度及链长等。一般食物中直
链淀粉与支链淀粉的比率越大 , RS 含量就越高[21 ] 。
不同来源的淀粉颗粒大小差异较大 ,其中马铃薯淀粉
颗粒较大 ,而豌豆、小麦和玉米粒较小 ,前者与后者的
表面积相差约 20 倍。假设淀粉酶的作用发生在淀粉
粒的表面 ,这必然导致同样条件下马铃薯淀粉水解速
率低于其它淀粉。与淀粉粒大小一样 ,淀粉分子的链
长也影响 RS 的形成。Eerlingen 等[22 ] 研究表明 ,分子
平均聚合度越小 ,RS 含量越低 ,且平均聚合度还与 RS
的聚合度和淀粉粒的结构有关。
Chandrashekar 和 Kirleis[23 ] 研究发现 ,蛋白质严格
保护淀粉粒 ,只有将这些蛋白质去除后 ,淀粉粒才能发
生老化。Holin 等[24 ] 也发现小麦制品有相当数量的淀
粉被蛋白质所包裹。Escarpa 等[21 ]细致研究发现 ,外加
蛋白质能与直链淀粉分子形成氢键而使淀粉分子被束
缚 ,从而抑制直链淀粉的老化 ,降低食物中的 RS 含
量。
脂质是食物中的又一主要成分[25 ] 。Escarpa[21 ] 研
究表明 ,在谷类食物中加入棕榈油 ,会使 RS 含量降
低。Mercier[26 ]还认为支链淀粉与脂质复合体可能在食
16　1 期 抗性淀粉及预防糖尿病和肥胖症功能稻米研究进展
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品加工过程中产生。
可溶性糖是常用的食品甜味剂。Kohyama 和
Niashinari [27 ]研究发现 ,添加可溶性糖可降低糊化淀粉
的重结晶度 ,导致 RS 含量降低。Eerligen 等[28 ] 发现 ,
高蔗糖添加量虽使小麦淀粉的 RS 含量显著降低 ,但
却使高直链淀粉玉米中 RS 含量增加。Escarpa 等[21 ] 研
究表明 ,在糊化淀粉中添加钙、钾等食品微量营养素可
降低淀粉老化后形成凝胶中的 RS 含量。Torre 等[29 ]研
究表明 ,可溶性纤维素和不溶性纤维素的存在将降低
RS 含量 ,但下降幅度很小。
312 　RS 形成的外因
RS形成的外因主要包括处理方式、处理工艺、食
品形态以及非常规食品添加剂等。Parchure 和
Kulkani[30 ]比较了常压蒸煮、高压蒸煮、焙烤、挤压、煎
炸和转鼓干燥等对蜡质玉米 RS 形成的影响 ,发现常
压和高压蒸煮的 RS 含量比其它处理高。Lijeberg
等[31 ]研究不同焙烤条件对 RS 形成的影响 ,发现低温
长时间烘烤制的面包中 RS 比一般烘烤的高。温度对
RS形成的影响体现在温度对淀粉结晶的影响 [32 ] 。
Lijeberg等[31 ] 研究发现 ,添加乳酸能促进 RS 形成 ,而
添加酶母提取物对 RS 形成无明显影响。
4 　富含 RS食品的研发途径
早期人们注意到东非当地人肠癌、肠炎、便秘等肠
道疾病发生几率远比欧洲人低 ,后来发现这与当地的
饮食习惯有关。东非人膳食中粗粮比重大 ,含膳食纤
维和 RS 等多种不消化的成分[15 ] 。从营养和保健的角
度 ,推荐食用淀粉等复杂的碳水化合物代替蔗糖和脂
肪可降低预防心脏疾病和糖尿病[5 ] 。
Niba 总结了开发 RS 功能食品的主要途径[33 ] : ①
筛选高 RS 原料生产感观品质好受消费者喜爱的食
品 ; ②采用加工技术提高食品中 RS 含量 ; ③开发自然
界存在的 RS 基础产品 ; ④保持食品中 RS 水平的稳
定 ; ⑤遗传改良直链淀粉和支链淀粉的比例。目前 ,绝
大多数的研究重点集中于以高直链含量的淀粉为原
料 ,通过加工提高 RS。开发的 Novelose 等 RS 产品 ,只
作特殊人群的辅助食品利用[2 ] 。
5 　富含 RS稻米的研究进展
三大粮食作物中 ,稻米中淀粉含量最高。稻米适
口性好 ,是我国的传统主食[3 ,4 ] 。RS 的开发 ,是淀粉研
究领域的崭新课题。当以 RS 作为食物原、配料时 ,除
提供多种健康功能外 ,因其不像一般纤维成分会吸收
大量水分 ,当添加于低水分的产品时不影响其口感 ,也
不改变食物风味 ,且可作为低热量的食物添加剂[34 ] 。
目前 ,RS 功能产品价格昂贵 ,绝大多数的研究集中于
加工提高 RS ,RS 产品也仅为辅食在特殊人群中食用 ,
至今未见以主食产品的开发和遗传改良的研究报道。
511 　利用加工方法提高稻米中的 RS 含量
目前美国和欧洲兴起了淀粉研究开发的热潮 ,其
中一项重要的研究内容是应用现代生物技术 ,将包括
碎米和陈籼稻在内的稻米转化为 RS。美国农业部研
究开发的米淀粉产品“Ricemic”,就是以大米粉原料 ,
先经过分离蛋白质 ,然后再用加热和酶处理加工制成
100 %延缓消化、50 %加快消化以及 50 %延迟消化的改
性淀粉制品。经临床试验证实 ,改性淀粉可有效改善
糖负荷 ,将成为一种糖尿病患者的新食品。
我国江南大学针对稻米淀粉具有颗粒小 ,直链淀
粉含量比例恰当的结构特点 ,以籼米及其碎米为原料 ,
分别对籼米淀粉的抗性淀粉的制备方法、形成机理、功
能特性进行了研究。
用淀粉原料制成的食品 ,在加工过程中部分淀粉
可发生回生转化成 RS。例如我国南方地区十分流行
的米粒就是一个典型的例子。最近 ,有“中国粮食第一
股”之称的“金健米业”应用现代科技和装备生产的“小
背篓”鲜湿米粉即将上市 ,它其中 RS 含量在 5 %～
10 %左右。
512 　利用诱变技术选育富含 RS 水稻品种
普通稻米中 RS 含量很低 ,尤其是人们日常食用
的热米饭 ,RS 含量低于 1 % ,即便冷米饭中 RS 含量也
仅为 1～211 %[20 ,35 ,36 ] 。由于 RS 的测定需多种酶的连
续处理 ,过程复杂且成本昂贵 ,至今未见国内外对不同
遗传背景种质资源和品种间 RS 含量的差异分析筛选
富含 RS 水稻的研究报道。
浙江大学对我国常规籼稻、粳稻和杂交水稻等
200 以上不同类型水稻品种热米饭中 RS 含量作了测
定[37 ] 。研究表明 ,与以往研究相类似 ,绝大多数水稻
品种 RS 含量均在 1 %左右 ,极个别水稻品种 RS 含量
接近 3 %。因此 ,直接从主栽水稻品种中筛选富含 RS
主食存在较大难度 ,从遗传改良的角度有待深入发掘。
在该背景下 ,着眼于无需经过特殊的加工 ,仅按照
一般家庭烧饭方式就能食用高 RS 稻米 ,成为大众化
的主食 ,适用于健康人群和特殊人群 ,有效实施日常饮
食的预防策略。本课题组在建立高效间接富含 RS 稻
米筛选技术的基础上 ,培育了首个高 RS 早籼稻突变
新品种‘浙辐 201’,并以我国主推杂交水稻恢复系
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© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
R7954 为起始材料 ,经航天搭载诱变 ,筛选创造了富含
RS的突变体 RS111[38 ] 。研究表明 ,突变体 RS111 热米
饭中 RS 的含量是一般普通品种的 3～5 倍。采取优化
蒸煮方式 ,其热米饭中 RS 含量可高达 10 %。最近 ,利
用诱变技术和生物技术 ,本课题组又从我国主栽优质
高产水稻和小麦品种中直接筛选系列富含 RS 的突变
新种质。
为建立富含 RS 稻米育种体系 ,正开展 RS111 中淀
粉的形态、大小、结构、合成代谢谱及其遗传控制与分
子定位的相关研究。同时 ,配合富含 RS 功能稻米的
开发 ,与医学和食品学科协作 ,正进行离体评价试验、
临床医学评价和加工方式优化的研究。
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36Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2006 ,20 (1) :60～63
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DH株系。相关的研究正在进行之中。
致谢 :本研究供试材料由中国农业科学院品种资
源研究所张京博士提供 ,特此感谢 !
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