纤维素纳米材料尺寸对热塑性淀粉复合材料晶体结构与性能的影响及其抗消化性提升机制研究

本研究创新性地采用α-淀粉酶（α-amylase）与普鲁兰酶（pullulanase）协同处理技术，通过双螺杆挤压工艺成功构建大米粉-单甘酯复合物（EERF-MG），显著提升抗性淀粉（RS）含量至60.22%。该研究为连续化生产低升糖指数（GI）食品提供了新策略，对糖尿病膳食干预具有重要应用价值。

　　

Highlight

材料与化学试剂

大米粉（RF）购自安徽丰硕农业科技有限公司（安徽，中国），籼稻品种为04YK-17。单硬脂酸甘油酯（MG_C18:0，纯度90%）购自山东绿森化工有限公司（山东，中国）。中温α-淀粉酶（最适温度75?°C）购自北京戈瑞森科技有限公司（北京，中国）。普鲁兰酶（编号P889304，酶活1000?U/g）购自上海麦克林生化科技有限公司（上海，中国），酶活单位定义为在pH?5.0、40?°C条件下每分钟从普鲁兰多糖释放1?mg还原糖所需的酶量。

直链淀粉含量分析

大米粉（RF）的直链淀粉含量为22.38%，而制备的挤压米粉（ERF）达到67.51%，增幅达201.65%。大米淀粉颗粒的糊化温度在60-80?°C之间。本研究首次挤压温度设置为65?°C，此时淀粉开始糊化形成胶状溶液。α-淀粉酶通过不规则剪切淀粉中的α-1,4糖苷键，快速降低胶状溶液粘度，为普鲁兰酶创造了理想的作用环境。普鲁兰酶特异性水解α-1,6糖苷键，释放大量直链淀粉片段。双酶协同作用显著提高了直链淀粉产率，为后续与单甘酯（MG）的复合奠定了基础。

Conclusion

本研究开创性地利用普鲁兰酶和α-淀粉酶的协同作用，通过挤压加工促进单甘酯（MG）与大米淀粉的高效相互作用。该方法在首次挤压中实现淀粉高效脱支，并在二次挤压中促使短链直链淀粉与MG形成复合物。MG的添加有效缓解了挤压对淀粉热稳定性的负面影响，显著提升了EERF-MG复合物的结晶完整性和抗性淀粉（RS）含量。随着MG含量增加，复合物的溶解度和膨胀度呈现先降后升的趋势，在6%添加量时达到最低值。该技术为功能性低消化性淀粉材料的工业化连续生产提供了创新性解决方案。