荔枝，主要生长在热带和亚热带地区，果肉呈乳白色半透明状，汁多香甜，营养丰富；果核呈圆形或椭圆形，褐色，光滑。数据表明，2017年，我国荔枝种植面积和产量均占世界比例的65%以上，[1-2]。广西共有荔枝品种62个，主要优良品种有桂味、大造等[3]。荔枝一直备受人们的喜爱，近年来荔枝果肉被开发成各式各样的产品，而加工余留下的荔枝核越来越多，荔枝核的运用并不广泛，除少量药用外其余大部分被丢弃。荔枝核中有黄酮类、甾体类、萜类等多种活性成分，其药理作用有抗炎、抗氧化、降血糖等[4]。目前对于荔枝核的研究主要集中在其活性成分及其药理作用方面，对荔枝核营养成分和荔枝核淀粉的研究较少。荔枝核主要成分有淀粉、还原糖、水分、粗纤维等，其中淀粉含量超过50%[5]，淀粉是一种多糖，分为直链淀粉和支链淀粉。这两类淀粉的含量和比例会影响淀粉整体理化性质，如糊化、老化情况、功能及营养特性等[6-7]。淀粉是我国居民主食主要的成分和能量来源，除供食用外，淀粉还是常用的工业原料[8]。荔枝核淀粉作为一种新型淀粉且在荔枝核干重中占比大，近年来，国内外对荔枝核淀粉的研究较少且未见深入研究报道。
目前各种淀粉的提取多采用湿法提取[9-10]，汤桂梅等采用超声波辅助提取荔枝核淀粉，提取率在55%以上，最高可达60.3%，研究表明其糊化温度比马铃薯淀粉和玉米淀粉高[11]。Hug等在比较木菠萝、龙眼、琵琶、荔枝、芒果5种水果核淀粉的研究中，浸泡液中加入了0.5%焦亚硫酸钠，最终荔枝核淀粉的得率为52.8%，荔枝核淀粉晶型为C型，区别于玉米淀粉的A型及马铃薯淀粉的B型[7]。Rahul Thory等在芒果核淀粉与荔枝核淀粉的比较中发现，荔枝核淀粉的直链淀粉含量为19.2%，其溶胀能力和黏滞特性弱于芒果核淀粉[12]。吴国宏等研究表明，荔枝核淀粉的溶解度在一定温度范围内随着温度升高而增大[13]。李宝珍等研究发现，荔枝核淀粉颗粒大部分呈椭圆形或多角形，粒径普遍小于常见淀粉[14]。
本试验在研究荔枝淀粉部分理化性质的基础上着重研究其体外消化特性，将荔枝核淀粉的理化性质与体外消化特性结合在一起讨论，初步探索其理化性质与消化特性的关联性，为荔枝核淀粉益生性和实际应用提供理论指导。同时为枇杷核、龙眼核、芒果核等所提淀粉的体外消化特性研究提供一定的参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
荔枝核：合浦果香园；马铃薯淀粉、玉米淀粉：市售；淀粉酶（4 000 U/g）、胰蛋白酶（3 000 U/g）、胃蛋白酶（3 000 U/g）：河南万邦实业有限公司；磷酸二氢钾：成都市科龙化工试剂厂；3，5-二硝基水杨酸：成都科隆化学品有限公司；丙三醇：天津市富宇精细化工有限公司。以上化学试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
超声波清洗器（KH-500B）：昆山禾创超声仪器有限公司；显微镜（BM1800）：南京江南永新光学有限公司；台式低速离心机（TD-5）：四川蜀科仪器有限公司；电子水分测定仪（DSH-50-10）：上海越平科学仪器有限公司；紫外可见分光光度计（752N）：上海仪电分析仪器有限公司。
1.3 方法
1.3.1 荔枝核淀粉的提取
1）晒干的荔枝核粉碎过40目筛，用自封袋包装备用。
2）称取10 g荔枝核粉，加20倍水，超声辅助提取20 min，过120目筛，重复提取3次，合并滤液。
3）将滤液离心（4 000 r/min，15 min）。
4）弃去上清液，将沉淀置于烘箱40℃烘干，研钵研磨过筛，即得荔枝核淀粉。
工艺流程图如图1所示。
用下列公式计算荔枝核淀粉的提取率：
1.3.2 淀粉颗粒形态观察
称取0.5 g 3种淀粉（荔枝核淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉），配制成1%的淀粉乳，于显微镜下选择清晰的视野进行详细观察，并拍摄淀粉的颗粒样貌。
1.3.3 溶解特性测定
称取1.0 g淀粉样品，配制2%的淀粉乳，置于60℃水浴中不断搅拌 30 min，离心（4 000 r/min，15 min）将上清液转移到烘干至恒重的蒸发皿（记质量为m1）中，置于100℃烘箱中烘干加上蒸发皿中淀粉的质量，记为 m2，得到被溶解淀粉质量 A（g）=m2-m1，按下列公式计算溶解率[15]：
图1 荔枝核淀粉的提取工艺流程图
Fig.1 Extraction process flow chart of litchi kernel starch
溶解率/%=A/W×100
式中：W为淀粉样品的质量（测定前已烘干至恒重），g。
1.3.4 酶解特性测定
准确称取1.000 0 g淀粉样品，加入30 mL 0.2 mol/L磷酸缓冲溶液，调节pH值至6.0，沸水浴中搅拌30min。待冷却到50℃左右，加入5.0 mL 200 g/L α-淀粉酶液，60℃振荡酶解4 h，加入30 mL 1.0%的硫酸溶液进行灭酶处理。将酶解液离心。上清液置于200 mL容量瓶中定容，取1 mL该溶液用3，5-二硝基水杨酸（3，5-dinitrosalicylic acid，DNS）法测定还原糖含量。将所测得的样液的吸光度值代入葡萄糖标准曲线中求得样液中葡萄糖含量，质量记为X。酶解的淀粉质量记为P（mg）按下列公式计算：
P=X×200×0.9
再按下列公式计算酶解率：
1.3.5 透光率测定
称取0.5 g淀粉样品，加水定容至50 mL搅拌均匀。于沸水浴中加热并搅拌30 min，加热过程中不断加水以保持淀粉乳的体积不变。静置24 h，弃去上清液，以蒸馏水作为空白，利用分光光度计测量凝沉淀粉糊在620 nm下的透光率[16-17]。
1.3.6 凝沉性测定
前处理方法同1.3.5。待冷却至室温（25℃）后，移入50 mL量筒中静置，记录24 h后的沉降体积，以沉降物体积所占的百分比表示其凝沉性[18]。
1.3.7 体外消化特性测定
配制人工胃液、肠液：参考药典[19]。准确称取淀粉样品1.000 0 g，加入50 mL人工胃液（肠液），于37℃水浴中保温4 h，并不时搅拌。离心，弃去上清液，将沉淀转移至烘干至恒重的蒸发皿中，一起放入烘箱，烘干后称重，减去蒸发皿质量后即得被消化淀粉质量。用以下公式表示人工胃液（肠液）消化特性：
2 结果与分析
2.1 荔枝核淀粉的提取
采用1.3.1的方法多次提取，提取率如表1所示。
表1 荔枝核淀粉的提取率
Table 1 Extraction rate of litchi kernel starch
提取次数 荔枝核粉质量/g 荔枝核淀粉质量/g 提取率/%第1次 10.0 3.6 36第2次 10.0 3.4 34第3次 10.0 3.4 34第4次 10.0 3.6 36第5次 10.0 4.0 40
由表1可得出荔枝核淀粉的提取率为（36±2.2）%。若在实际生产中，采用本试验所用方法提取淀粉，1 t荔枝核原料大约可提取360 kg淀粉，此方法简单易行、耗费少、得率可观。P.Jaiswal等在荔枝核淀粉的研究中采用超声辅助提取，加入0.3%的柠檬酸提取得到酸改性淀粉，加入0.5%NaOH提取得到碱改性淀粉，酸改性淀粉的得率为12.6%，碱改性淀粉的得率为11%[20]；彭小燕等在高速剪切辅助碱法从龙眼核中提取淀粉的研究中发现龙眼核淀粉的提取率可达25.12%[21]；陈江萍的研究中发现枇杷核淀粉的提取率可达84.67%[22]；彭玉娇等发现莲子淀粉的提取率可达83.1%[23]；聂红梅等研究中发现芒果核淀粉的提取率可达79.45%[24]。因为荔枝品种、产地、提取所用的仪器不同等都会影响得率，但总体来说，经工艺优化后荔枝核淀粉的提取率较高，说明荔枝核淀粉含量非常丰富，并且易提取。
2.2 荔枝核淀粉的形态
按步骤1.3.2操作，于光学显微镜（×40）下拍摄淀粉的颗粒形状见图2。
图2 3种淀粉颗粒的光学显微镜图（×40）
Fig.2 Optical microscope photos of three kinds of starch granules（×40）
A.荔枝核淀粉；B.马铃薯淀粉；C.玉米淀粉。
由图2可知，荔枝核淀粉颗粒形态呈不规则圆形及椭圆形，肉眼可见中心的黑点可能为荔枝核淀粉的偏光十字，图中颗粒上可能有少量的脂肪和蛋白质附着。与马铃薯淀粉和玉米淀粉相比，荔枝核淀粉颗粒粒径小、边缘粗糙。粒径小、结构致密可能会导致其溶解度小于马铃薯淀粉和玉米淀粉，增加其抗消化能力，可能也是导致其糊化困难的一个重要原因。
2.3 溶解特性
3种淀粉的溶解率如表2所示。
表2 淀粉的溶解率
Table 2 Dissolution rate of starch
淀粉种类 溶解率/%马铃薯淀粉 9.65±0.99玉米淀粉 6.23±0.12荔枝核淀粉 2.06±0.29
由表2可知，荔枝核淀粉在60℃的溶解率为（2.06±0.29）%，低于60℃时马铃薯淀粉溶解率（9.65±0.99）%和玉米淀粉溶解率（6.23±0.12）%。由此可知，荔枝核淀粉的溶解率低于一般淀粉，根本原因为淀粉中支链淀粉和直链淀粉含量及比例的影响。国内外研究都一致认为荔枝核淀粉的支链淀粉含量远高于直链淀粉含量，支链淀粉含量高且比例大，溶解性能就会差。另一原因可能因为荔枝核淀粉颗粒粒径小，结构致密，不易释放进入水中。还有可能因为荔枝核淀粉颗粒有少量脂肪和蛋白质附着，改变其本身结构特性，使其不易溶于水。不可控因素如荔枝的品种、产地、实验室的差异、操作步骤的差异等都会造成测定结果有一定的差异。但综合比较，荔枝核淀粉溶解特性较差，这一特性可能会增强其黏结性、抗消化能力等。
2.4 酶解特性
酶解之前用磷酸缓冲溶液对3种淀粉进行糊化处理，目的在于使淀粉充分吸水，以便于与酶溶液接触，各淀粉的酶解率见表3。
表3 3种淀粉酶解率
Table 3 Enzymatic hydrolysis rates of the three starches
淀粉种类 酶解率/%马铃薯淀粉 52.76±0.77玉米淀粉 42.65±0.51荔枝核淀粉 27.91±0.18
由表3可知，荔枝核淀粉的酶解率为（27.91±0.18）%，低于马铃薯淀粉的酶解率（52.76±0.77）%和玉米淀粉的酶解率（42.65±0.51）%。根本原因在于酶解所用的酶为α-淀粉酶，对α-1，4-葡萄糖苷键作用。而荔枝核淀粉中含α-1，4-葡萄糖苷键是最少的。另一原因可能为荔枝核淀粉颗粒结构致密的直链部分蜷曲其中，不能充分与酶接触。淀粉颗粒表面附着有少量脂肪和蛋白质，也会影响其与酶的接触。消化道中对淀粉起作用的酶主要是α-淀粉酶，荔枝核淀粉酶解率低，可初步说明其抗消化能力强。
2.5 透光率
淀粉的来源、品种、栽培技术等不同会使得淀粉颗粒的性质有差异，会影响淀粉糊化后的颗粒分子存在状态，从而影响光线照射下的折射、穿透等情况。因此会有不同的透光率，马铃薯淀粉、玉米淀粉、荔枝核淀粉的透光率如表4所示。
由表4可见，荔枝核淀粉的透光率为0.089%，同等情况下荔枝核淀粉的透光率远小于马铃薯淀粉的透光率（57.74±2.53）%和玉米淀粉的透光率0.34%。淀粉的透光率与水结合的能力呈正相关。影响淀粉透光率大小的根本因素是淀粉的结构特性。马铃薯淀粉颗粒粒径大，结构疏松，淀粉颗粒中被透光率大的水充盈，使马铃薯淀粉透光率变大。马铃薯淀粉吸水性强的原因还在于其结构中有亲水基团存在，其颗粒表面光滑，不附着脂肪酸等[25]。荔枝核淀粉透光率低的原因在于其本身颗粒粒径小、结构致密，水分子很难进入结构中，并且荔枝核淀粉结合有少量脂肪酸、蛋白质等杂质，无亲水基团与其结合。淀粉与水结合的能力能够反映出淀粉的黏滞特性，结果说明荔枝核淀粉黏性在3种淀粉中最大。淀粉的透明度还能反映淀粉的老化情况，一般透明度较低的淀粉易老化，结果说明荔枝核淀粉属于易老化淀粉。
表4 淀粉的透光率
Table 4 Light transmittance of starch
淀粉种类 A620 nm 透光率/%马铃薯淀粉 0.239±0.019 57.74±2.53玉米淀粉 2.474±0.000 0.34±0.00荔枝核淀粉 3.051±0.000 0.089±0.00
2.6 凝沉性
3种淀粉糊化后静置24 h凝沉情况和凝沉体积占比见图3和表5。
图3 3种淀粉糊化后静置24 h凝沉情况
Fig.3 Setting conditions of three kinds of starch gelatinized and left for 24 h
表5 3种淀粉凝沉体积占比
Table 5 Ratio of coagulation volume of three kinds of starch
淀粉种类 凝沉体积占比/%马铃薯淀粉 96.5±1.5玉米淀粉 26.0±0.0荔枝核淀粉 16.0±0.0
由图3可见，淀粉糊化后放置24 h，淀粉糊分层，上层为清澈溶液，下层为沉淀物，不同的淀粉糊化后放置一段时间下层沉淀物凝沉的体积会有所不同。由表5可知，荔枝核淀粉凝沉体积占比最小，为16.0%，马铃薯淀粉沉淀物凝沉体积占比最大，为（96.5±1.5）%。凝沉体积占比反映了淀粉颗粒的吸水性及保水性。放置时间、温度、淀粉糊浓稠程度等也会影响淀粉的凝沉情况。放置时间久，原本与淀粉结合的水会析出，由此可反映淀粉的保水性质。可知荔枝核淀粉糊化后保水性差，当完成糊化时吸水量远小于马铃薯淀粉，也小于玉米淀粉。可推测其在人体内的消化作用弱于马铃薯淀粉和玉米淀粉。
2.7 体外消化特性
人工胃液和人工肠液的主要蛋白酶有较大区别，所以3种不同的淀粉在不同蛋白酶的作用下的失重率会有明显的差别，具体结果见图4。
图4 3种淀粉体外消化特性
Fig.4 In vitro digestion characteristics of three starches
由图4可知，荔枝核淀粉在人工胃液中的失重率为（2.32±0.25）%，低于马铃薯淀粉和玉米淀粉，可见人工胃液对荔枝核淀粉的消化作用不大。人工胃液的主要成分是盐酸和胃蛋白酶，胃蛋白酶对淀粉几乎没有作用，荔枝核淀粉在人工胃液中质量减小是由于低pH值的盐酸存在，对淀粉有一定的侵蚀作用和水解作用。荔枝核淀粉在人工肠液中的失重率为（1.45±0.02）%，低于马铃薯淀粉和玉米淀粉，人工肠液的主要成分是磷酸二氢钾和胰蛋白酶，胰蛋白酶只对蛋白质起作用，几乎不对淀粉起作用，可能磷酸亲水基团与淀粉结合导致淀粉溶于水造成质量的减少，而荔枝核淀粉因为结构特性的原因与亲水基团结合得少，导致其失重率小。综合来看，可能是由于荔枝核淀粉支链淀粉含量高，溶解度低、保水性差、难糊化、颗粒小、结构致密等因素造成其在人工胃液和人工肠液中的失重率低，从而推测其抗消化能力强于马铃薯淀粉和玉米淀粉。但是试验所使用的溶液只是粗略的模拟液，而人体内消化环境极其复杂，还需要建立更符合人体环境的模型进行验证。
3 结论
本试验以荔枝核为原料，采用超声波辅助提取荔枝核淀粉，提取率为（36±2.2）%，在显微镜下，荔枝核淀粉的颗粒呈不规则椭圆形及圆形，与马铃薯淀粉和玉米淀粉相比边缘粗糙，粒径小于马铃薯淀粉和玉米淀粉。60℃时荔枝核淀粉的溶解率为（2.06±0.29）%，低于马铃薯淀粉和玉米淀粉。α-淀粉酶对荔枝核淀粉的酶解率为（27.91±0.18）%，低于马铃薯淀粉和玉米淀粉，消化道中对淀粉起作用的主要是α-淀粉酶，由试验结果可初步推断荔枝核淀粉抗消化能力强。可运用支链淀粉酶将荔枝核淀粉体外水解后再进行运用。荔枝核淀粉糊化后放置24 h，分层后底层淀粉糊的透光率为0.089%，凝沉体积占比为16.0%，较马铃薯淀粉和玉米淀粉低，说明荔枝核淀粉与水结合能力差，保水性差，同时反映其凝胶能力强，可将其运用于食品工业中。荔枝核淀粉在人工胃液中的失重率为（2.32±0.25）%，在人工肠液中的失重率为（1.45±0.02）%，两种模拟液中的失重率都低于马铃薯淀粉和玉米淀粉，可能是由于荔枝核淀粉支链淀粉含量高，溶解度低、吸水能力低、保水性差、难糊化、颗粒小、结构致密等因素造成。可初步推断其消化特性较差，抗消化能力强。
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