近日，天津科技大学食品学院王书军教授和河北科技师范学院杨越冬教授在国际期刊《Carbohydrate Polymers》发表了题为“Effect of debranching on the formation and in vitro digestibility of high amylose maize starch-C18 unsaturated fatty acid complexes”的研究性论文。

研究背景

在各种抗性淀粉中，具有独特 V 型晶体结构的 5 型淀粉 - 脂质复合物因其潜在的功能特性和营养特性而备受关注。体外粪便发酵研究表明，与其他类型的抗性淀粉相比，淀粉 - 脂质复合物能够通过促进产生丁酸的细菌增殖，从而产生更多的短链脂肪酸（SCFAs），尤其是丁酸。在合适的介质中，淀粉与脂肪酸（FAs）主要通过范德华力和疏水相互作用相互作用，形成左旋单螺旋复合物，该复合物可进一步堆积成轮廓清晰、直径约为 5 微米的 V 型晶体片状结构。与饱和脂肪酸相比，不饱和脂肪酸被认为具有更多有益作用，包括降低患糖尿病和心血管疾病的风险。因此，有人提出淀粉 - 不饱和脂肪酸复合物除了具有较低的酶消化率外，还具有其他营养益处，在过去二十年里这引起了人们的极大兴趣。例如，大米淀粉 - 油酸复合物可显著降低高脂饮食喂养大鼠的体重，改善其血脂状况和肝脏代谢，并改变肠道菌群组成。人们对淀粉 - 不饱和脂肪酸复合物进行了大量研究，但关于脂肪酸不饱和度对复合物结构和体外酶消化率的影响，研究结果却并不一致。一般来说，复合物的热稳定性会随着脂肪酸不饱和度的增加而降低，这可能是因为双键的空间位阻不断增大，抑制了复合物的有序排列。然而，对于不饱和度对淀粉 - 不饱和脂肪酸复合物结构和酶消化率的影响，却有不同的研究结果报道。一些研究表明，随着不饱和度的增加，复合物的结构有序性下降，酶消化率上升；而另一些研究则得出了相反的结果。此外，由于不饱和脂肪酸中双键的存在限制了其与淀粉的复合，淀粉 - 不饱和脂肪酸复合物的制备仍然是一个挑战。

 研究表明，淀粉的脱支作用能够促进淀粉包合物的形成，这是因为支链淀粉会产生直链，并且脱支作用还能改善复合物的功能特性。然而，关于淀粉脱支对淀粉 - 不饱和脂肪酸复合物形成及性质的影响，相关信息却很少。目前仅有一项关于脱支处理对淀粉 - 共轭亚油酸复合物形成影响的研究。为了更深入地了解脱支作用对淀粉 - 不饱和脂肪酸复合物形成的影响，本研究选用了不饱和度从 0 到 3 的 C18 脂肪酸作为代表性脂质。我们假设脱支作用能够促进淀粉 - 不饱和脂肪酸复合物的形成，进而增加复合物的结构有序性，并降低其体外酶消化率。为了验证这一假设，本研究以硬脂酸（SA）作为对照，用高直链玉米淀粉（HAMS）和 C18 不饱和脂肪酸制备了淀粉 - 不饱和脂肪酸复合物。本研究中获得的信息对于高效制备淀粉 - 不饱和脂肪酸复合物以实现潜在的健康益处具有重要意义。

结论与展望

本研究探究了高直链玉米淀粉（HAMS）的脱支处理对使用不同不饱和度的 C18 不饱和脂肪酸制备的 V 型淀粉复合物的形成及性质的影响。脱支处理提高了淀粉与不饱和脂肪酸的复合程度。与有限的（6 小时）和过度的（24 小时）脱支处理相比，一定程度的脱支处理（12 小时）更有利于形成具有更高结晶完善度的 V 型结晶复合物。同时，用脱支 12 小时的淀粉制备的复合物，相比用未处理的淀粉以及脱支 6 小时和 24 小时的淀粉制备的复合物，更不易被淀粉酶水解。复合物的消化速率和程度主要由 V 型结晶完善度决定。本研究表明，对淀粉进行一定程度的脱支处理有利于制备淀粉与不饱和脂肪酸的复合物，这或许能更多选择淀粉 - 脂质复合物潜在应用于功能性食品中。

图文赏析

图形摘要

Fig. 1. GPC-RI chromatogram (A) and molecular weight distribution (B) of high amylose maize starch (HAMS) and debranched high amylose      maize starch (DHAMS). DP: degree of polymerization.

Fig. 2. Snapshots of conformational changes of (A) AM-SA, (B) AM-OA, (C) AM-LiA and (D) AM-ALA complexes during molecular dynamics(MD)simulations. The blue and white spherical molecules with the red polar carboxyl head represent FAs, and the long chain with red and blue represents amylose (AM).

Fig. 3. Van der Waals forces (A), electrostatic interaction (B), hydrogen bonds numbers (C), and binding free energy (D) of the AM-SA, AM-OA, M-LiA and AM-ALA systems.

Fig. 4. XRD patterns of De-SA complexes (A), De-OA complexes (B), De-LiA complexes (C) and De-ALA complexes (D).

Fig. 5. FTIR spectra of De-SA complexes (A), De-OA complexes (B), De-LiA complexes (C) and De-ALA complexes (D).

Fig. 6. DSC curves of De-SA complexes (A), De-OA complexes (B), De-LiA complexes (C) and De-ALA complexes (D).

Fig. 7. In vitro digestion curves of De-SA complexes (A), De-OA complexes (B), De-LiA complexes (C) and De-ALA complexes (D).

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2025.123445