海带多糖对不同晶型淀粉短期回生过程中多尺度结构及消化特性的差异化调控机制研究

本研究针对不同晶型淀粉（A型玉米淀粉/CS、B型马铃薯淀粉/PS、C型莲子淀粉/LS）与海带多糖（LM）在短期回生过程中的相互作用机制展开探索。通过多尺度结构分析结合体外消化实验，首次揭示LM对CS有序结构形成呈浓度依赖性抑制，而对PS/LS则表现为促进效应，并阐明了这种差异化调控对慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）含量的影响规律，为精准调控淀粉基食品品质提供新思路。

　　

淀粉作为植物中主要的碳水化合物储备，不仅是人类重要的葡萄糖来源和能量底物，还在食品工业中具有广泛应用。然而，淀粉在加工或储存过程中发生的回生现象，往往会导致食品质地硬化、口感劣化等问题。更为复杂的是，天然淀粉存在A型、B型和C型三种不同的晶体多态性，这些不同的晶体结构会显著影响淀粉的理化性质和消化特性。例如，A型淀粉由于其分支点分布在无定形区和结晶区，更容易被酸和酶水解；而B型淀粉的分支点几乎全部位于无定形区，表现出不同的消化特性。C型淀粉则具有更复杂的混合A/B型晶体结构，使其表现出独特的性质。

针对淀粉回生这一关键问题，福建农林大学的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》上发表了一项创新性研究。该研究聚焦于海带多糖（Laminarin，LM）与不同晶型淀粉（A型玉米淀粉/CS、B型马铃薯淀粉/PS和C型莲子淀粉/LS）在短期回生过程中的相互作用，系统考察了这种相互作用对淀粉多尺度结构和消化特性的影响。研究发现，LM对不同晶型淀粉的回生过程表现出截然不同的调控作用：在CS中抑制有序结构形成，而在PS和LS中则促进有序结构形成。这些发现为精准调控淀粉基食品的品质和营养特性提供了重要的理论依据。

研究人员采用了多种先进的分析技术开展此项研究。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和拉曼光谱分析短程有序结构，X射线衍射（XRD）测定晶体结构，¹³
C核磁共振（¹³
C NMR）表征螺旋结构，并结合体外消化实验评估消化特性。所有淀粉样品均经过标准化的糊化和回生处理，LM添加浓度设置为0%、2%和4%（w/w）。

FT-IR光谱分析显示，随着LM浓度的增加，CS的有序结构（如短程有序、晶体和螺旋结构）形成受到抑制，而PS和LS的有序结构形成则得到促进。在PS中，2%LM的促进作用最为显著，而在LS中，促进作用与LM浓度呈正相关。

XRD结果进一步证实了这些发现。CS-LM复合物的相对结晶度随LM浓度增加而降低，而PS-LM和LS-LM复合物的相对结晶度则有所提高。特别是在PS中添加2%LM时，相对结晶度达到最大值。

¹³
C NMR分析揭示了LM对不同晶型淀粉螺旋结构的影响差异。CS的螺旋结构含量随LM浓度增加而减少，而PS和LS的螺旋结构含量则有所增加。

体外消化特性研究表明，CS-LM复合物中慢消化淀粉（SDS）含量增加，而PS-LM复合物中SDS含量减少、抗性淀粉（RS）含量增加。对于LS-LM复合物，RS含量随LM浓度增加而显著提高。

这项研究得出了几个重要结论：首先，LM对不同晶型淀粉的短期回生过程具有差异化调控作用，在CS中抑制回生，而在PS和LS中促进回生。其次，这种调控作用与LM浓度密切相关，且在不同晶型淀粉中表现出不同的浓度依赖关系。第三，多尺度结构的变化直接影响淀粉的消化特性，有序结构的破坏导致CS-LM中SDS含量增加，而有序结构的增强则使PS-LM中RS含量增加、SDS含量减少，以及LS-LM中RS含量增加。

该研究的创新性在于首次系统阐明了LM与不同晶型淀粉分子在短期回生过程中的差异化相互作用机制。这些发现不仅丰富了我们对多糖-淀粉相互作用的理解，还为开发具有特定消化特性的淀粉基食品提供了理论指导。例如，通过选择特定晶型的淀粉并调控LM添加量，可以定向设计具有特定营养特性的食品，如增加抗性淀粉含量以开发低血糖指数食品，或调整慢消化淀粉含量以控制能量释放速率。

此外，这项研究也为解决淀粉基食品在储存过程中的品质劣变问题提供了新思路。通过合理利用LM对不同晶型淀粉回生过程的差异化调控作用，可以更精准地控制淀粉基食品的质构特性和储存稳定性，从而提高产品质量和延长货架期。

这项由Jinhan Su等人完成的研究，不仅具有重要的理论价值，在食品工业实践中也具有广阔的应用前景，为开发新一代功能性淀粉基食品奠定了科学基础。