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目前对 RS3 体内消化结构变化研究不足,研究人员以微型猪为模型,对比不同淀粉。发现 RS3 在体内消化时部分晶体结构水解,部分具抗酶解性。该研究为高 RS 含量 RS3 的开发提供依据。
在健康饮食备受关注的当下,抗性淀粉(Resistant Starch,RS)逐渐进入大众视野。它是一种特殊的淀粉,不会在人体小肠被消化,而是跑到结肠进行微生物发酵,产生对人体有益的短链脂肪酸。RS 被分为五类,其中 3 型抗性淀粉(RS3)凭借烹饪后卓越的抗酶解能力,成为开发功能性食品的热门选择。
不过,RS3 的研究之路并非一帆风顺。尽管它的抗酶解特性得益于紧密排列的双螺旋有序晶体结构,但目前对于 RS3 在体内消化过程中的结构变化,我们的了解还十分有限。此前的体外模拟消化研究发现,RS3 的部分晶体结构会在模拟消化过程中被破坏。然而,体外模拟系统存在局限性,它无法涵盖从口腔到大肠的所有消化步骤,也难以完全模拟人体胃肠道的复杂环境。现有的体内研究多使用大鼠和小鼠模型,但这些模型与人类消化系统存在差异,无法实时动态收集胃和十二指肠的消化物。从人体收集消化物的方法,又面临技术、经济和伦理等多重阻碍。因此,急需更贴近人类消化系统的动物模型来深入探究 RS3 在体内消化时的结构变化。
为了填补这些研究空白,国内研究人员开展了一项意义重大的研究。他们以微型猪为研究对象,因为微型猪的消化道在解剖和生理上与人类极为相似。研究人员使用十二指肠和回肠插管的微型猪,给它们喂食不同的淀粉,包括自制的 Longwan 7(RS3,RS 含量 68.8%)、普通玉米淀粉(RS 含量 7.6%)和高直链玉米淀粉(RS2,RS 含量 37.0%),通过收集不同时间点胃和小肠的消化残渣,分析其晶体结构和微观结构的变化,以此来研究 RS3 在体内消化时的结构变化情况。该研究成果发表在《Carbohydrate Polymers》上。
研究人员主要运用了 X 射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)两种关键技术。利用 XRD 分析消化残渣的晶体结构,通过观察衍射峰的变化,了解晶体结构在消化过程中的改变;借助 SEM 对消化残渣的微观结构进行成像,直观呈现其形态变化。同时,研究人员还测量了消化残渣中的淀粉含量,以此确定 RS3 的水解程度。
在体外淀粉消化率实验中,不同淀粉样品的消化曲线呈现出相似的指数增长模式。普通玉米淀粉、HA70 和 Longwan 7 的水解率分别达到 92.3%、63.8% 和 28.8%,这一结果与之前的研究相符。
在体内消化实验中,研究人员发现,在口腔 - 胃消化阶段,淀粉的无定形区域很容易被水解,这使得相对结晶度增加。在整个口腔 - 胃肠道消化过程中,与普通玉米淀粉和 HA70 相比,RS3 的晶体结构保持得更为完整。其中,部分 V 型多晶型(以 12.7° 和 19.7° 的衍射峰为特征)和部分 B 型多晶型(以 5.2° 和 16.8° 的衍射峰为特征)更容易发生水解。而与 B 型多晶型相关的 10.3°、22.3° 和 26.0° 衍射峰对应的晶体结构,被推断具有抗酶解性。直到 300 分钟,RS3 完整的聚集体结构仍存在于小肠消化物中。未被消化的 RS3 进入大肠,被结肠细菌发酵。
这项研究意义非凡。它明确了 RS3 在体内消化过程中结构变化的特征,找到了具有抗酶解性的晶体结构特征,为高抗性淀粉含量的 RS3 靶向开发提供了关键依据。这不仅有助于食品行业开发出更优质的功能性食品,满足消费者对健康饮食的需求,也为抗性淀粉在生命科学和健康医学领域的进一步研究奠定了坚实基础,推动相关领域不断向前发展。