综述：长链和短链直链淀粉形成的两类抗性淀粉III型的制备、结构和性质比较综述

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：A review on the comparison of preparation, structure and properties of two types of resistant starch type III formed from long and short-chain amylose

本综述系统比较了长链直链淀粉（LCA）和短链直链淀粉（SCA）形成的抗性淀粉III型（RS3）在制备方法、结构（分子量分布、形态、晶体结构）、热性质、消化性及发酵特性等方面的差异，揭示了淀粉链长对RS3形成的关键作用，为RS3分类及低血糖指数食品设计提供了重要理论依据（RS3, LCA, SCA, DP, DSC, To, Tp, Tc, ΔH）。

　　

抗性淀粉（Resistant Starch, RS）作为一种无法在小肠中被消化、而是进入大肠被肠道微生物发酵的淀粉类型，在调节血糖和改善结肠健康方面扮演着关键角色。根据其物理和化学特性的不同，RS被分为五种类型，其中RS类型III（RS3）主要由重结晶的直链淀粉分子构成，因其热稳定性和保留的营养功能而备受关注。直链淀粉作为RS3形成的前体，可根据其链长分为长链直链淀粉（Long-Chain Amylose, LCA）和短链直链淀粉（Short-Chain Amylose, SCA）。本综述旨在深入比较由LCA和SCA形成的两类RS3，从制备方法、结构到功能特性进行系统阐述，以揭示链长在RS3形成中的贡献机制。

制备方法

RS3的制备核心在于破坏淀粉的原始结构并促进直链淀粉分子的重新排列与结晶。对于LCA而言，其来源主要是天然高直链淀粉或普通淀粉，制备RS3通常采用物理处理方法，如高水分处理（High-Moisture Treatment, HMT）、高压灭菌、微波、高静水压（High Hydrostatic Pressure, HHP）、超声波以及挤压处理等。这些热驱动方法通过破坏淀粉颗粒的氢键，使LCA分子得以释放并重新排列成有序的双螺旋结构，进而形成抗消化的结晶区域。

相比之下，SCA并非天然存在，它需要通过酶法脱支获得。利用普鲁兰酶（Pullulanase）或异淀粉酶（Isoamylase）特异性切断支链淀粉（Amylopectin）的α-1,6糖苷键，将其侧链转化为线性的短链直链淀粉。SCA的平均聚合度（Degree of Polymerization, DP）远低于LCA，通常DP在6-36之间，其中B1链（DP 13-24）是主要组成部分。SCA形成RS3的过程同样需要经历糊化（Gelatinization）和回生（Retrogradation）步骤，但其重结晶动力学通常更快，易于自组装成微米或纳米颗粒。

分子量分布与形态

LCA来源的RS3在制备过程中，其分子量可能会因处理条件（如高温、高压）而显著降低。例如，在湿热高压处理中，随着糊化温度升高至100^oC以上，高直链玉米淀粉的重量平均分子量（M_w）会明显下降。这主要是由于分子链的断裂所致。形态上，LCA形成的RS3多呈现不规则块状或片层结构。

SCA由于其链长短，分子量本身较低，在回生过程中更易形成尺寸均一的球形微球或纳米颗粒。这种形态上的差异直接影响了其比表面积和后续的消化特性。SCA来源的RS3通常表现出更高的结晶度，因为短链更易于移动和排列成有序的晶体结构。

晶体结构

RS3的晶体结构主要为B型或V_h型晶体。LCA形成的RS3晶体通常为B型，其双螺旋结构排列较为松散。而SCA形成的RS3则倾向于形成更致密、更完整的B型晶体，有时在特定条件下（如与脂质复合）也可形成V_h型晶体。SCA-RS3的较高结晶度与其短链分子易于规整排列的特性密切相关。

热性质

通过差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry, DSC）可以测量RS3的热特性参数，包括起始温度（T_o）、峰值温度（T_p）、终止温度（T_c）以及焓变（ΔH）。重结晶后的SCA-RS3的糊化温度通常低于LCA-RS3，这表明其晶体结构相对不那么热稳定。然而，解离后的SCA-RS3表现出快速重结晶的特性，ΔH值较高，反映了其强大的重结晶能力。相比之下，LCA-RS3的热稳定性更高，需要更高的能量才能破坏其双螺旋结构。

消化性与发酵特性

RS3的核心功能在于其抗消化性。SCA形成的RS3由于其高结晶度和致密的颗粒结构，通常表现出比LCA-RS3更强的抗酶解能力。在体外消化模型中，SCA-RS3的RS含量往往更高。当未被消化的RS3进入大肠后，被肠道微生物发酵产生短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids, SCFA），如丁酸、丙酸等。这些SCFA有助于降低结肠pH值，抑制病原菌生长，并改善肠道屏障功能。研究表明，不同链长来源的RS3可能引导肠道菌群向不同的方向发酵，从而产生不同的健康效益。SCA-RS3由于其较小的颗粒尺寸和更大的比表面积，可能更易于被特定微生物利用，发酵速率更快。

结论

综上所述，由长链直链淀粉（LCA）和短链直链淀粉（SCA）形成的RS3在制备方法、分子结构、形态、晶体特性、热稳定性、消化率及发酵性能等方面均存在显著差异。LCA-RS3主要通过物理处理制备，分子量可能因加工而降低，形态不规则，热稳定性高；SCA-RS3则需酶法脱支，链短易结晶，可自组装成微纳颗粒，结晶度高，消化抗性更强，但热稳定性相对较低。这些差异根源于直链淀粉的链长，短链更易移动和有序排列，而长链则形成更稳定但可能有序度较低的结构。理解这些“链长-结构-功能”关系对于RS3的科学分类、基于目标功能选择合适淀粉原料（LCA或SCA）以及设计低血糖指数（Low Glycaemic Index）食品具有重要的理论指导意义。未来的研究可进一步探索不同链长RS3与特定肠道菌群的相互作用，以期在精准营养领域发挥更大作用。