基于分子特征的高原大麦阿拉伯木聚糖调控淀粉回生与消化性的结构-功能关系研究

本研究发现高原大麦阿拉伯木聚糖（HBAXs）的分子特征（分子量Mw和分支度A/X）显著影响大麦淀粉（HS）的回生（retrogradation）和消化特性。高Mw低分支的S20通过抑制结晶度（XRD）和水分迁移（LF-NMR）降低快消化淀粉（RDS）至30.31%，提升慢消化淀粉（SDS）至42.36%；而高分支的S80反而促进回生。研究为低升糖指数（low-GI）食品开发提供了理论依据。

　　

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Materials

本研究使用的高原大麦品种ZQ 2000由西藏自治区农业科学院（中国西藏）提供。三种不同分子量（Mw）和阿拉伯糖-木糖比（A/X）的HBAXs组分通过碱提分级醇沉法从大麦麸皮中提取（方法参见Mu等学者2024年研究）。HBAXs包括：S20（Mw = 390.4 kDa, A/X = 0.47）、S60（Mw = 498 kDa, A/X = 0.75）和S80（Mw = 173.5 kDa, A/X = 0.96）。猪胰腺α-淀粉酶（类型VI-B）和淀粉葡萄糖苷酶购自Sigma-Aldrich公司（美国密苏里州）。所有其他化学试剂均为分析纯。

RVA properties

HS糊的快速粘度分析仪（RVA）谱图（图S1(A)）显示，HBAXs的添加以浓度和AX类型依赖性方式改变了淀粉的糊化粘度。值得注意的是，所有样品的糊化温度均未发生显著变化（表1），表明HBAXs未干扰淀粉的初始糊化过程。

峰值粘度（PV）反映了淀粉颗粒膨胀和直链淀粉溶出程度，其值随HBAXs添加发生显著变化。S80在2%添加量下使PV降低最显著（从3852 cP降至2105 cP），归因于其高分支结构强大的水合能力竞争性抑制淀粉吸水膨胀。S20和S60则通过形成AX-淀粉复合物适度抑制PV下降。

Conclusion

本研究系统探讨了三种不同分子特征的HBAXs（S20、S60和S80）对大麦淀粉理化和消化特性的影响。所有HBAXs均通过结构依赖性的方式调控淀粉糊化、流变性、微观结构和回生行为：S20和S60通过降低结晶度（XRD）、抑制水分迁移（LF-NMR）和形成致密网络结构（SEM）有效延缓回生；而S80因高分支结构促进水分重排反而加速回生。体外消化分析表明，S20显著降低RDS含量（30.31%）并提高SDS含量（42.36%），凸显其在低GI食品应用中的潜力。