《Food Hydrocolloids》：Methanobactin-Cu mediated ferulic acid dimerization in starch helical cavities for constructing highly stable starch-ferulic acid complex
编辑推荐：
•Mb-Cu首次被用于在淀粉螺旋空腔内介导位点特异性的阿魏酸二聚化。•在淀粉亲水胶体中构建了V型包合与交联网络的双稳定体系。•该亲水胶体表现出增强的流变性、糊化性能、冻融稳定性和抗老化性能。•改性淀粉表现出更高的抗氧化活性和更慢的消化速率，且估计血糖指数（eGI）更低。•本研
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Mb-Cu首次被用于在淀粉螺旋空腔内介导位点特异性的阿魏酸二聚化。
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在淀粉亲水胶体中构建了V型包合与交联网络的双稳定体系。
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该亲水胶体表现出增强的流变性、糊化性能、冻融稳定性和抗老化性能。
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改性淀粉表现出更高的抗氧化活性和更慢的消化速率，且估计血糖指数（eGI）更低。
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本研究为制备高稳定性多功能淀粉亲水胶体提供了一条绿色途径。
引言
淀粉作为一种来源广泛且绿色可再生的天然高分子材料，在食品加工和功能食品开发领域占据着核心地位（Benalaya等，2024）。淀粉-酚酸复合物的构建可赋予淀粉抗氧化和抗菌功能，同时减缓消化速率，这已成为淀粉改性的关键研究方向。传统的制备方法主要依赖于物理共混、表面吸附或弱的疏水相互作用来形成复合材料（Raza等，2023）。然而，仅通过物理共混和表面吸附形成的复合材料通常表现出较弱的分子间结合亲和力和松散的微观网络结构。先前的定量研究表明，物理共混的淀粉-阿魏酸体系通常表现出较低的结合效率、在反复冻融循环过程中出现较高的脱水收缩现象，以及在热处理条件下抗氧化活性的快速丧失（Ma等，2022）。这些缺陷可能会限制其在食品中的实际应用。
尽管过氧化物酶和漆酶等酶可以介导酚酸的氧化交联，但其较大的分子尺寸使其无法有效渗透进入淀粉的疏水螺旋空腔中。反应主要发生在淀粉颗粒表面，改性效率低，且仅能实现单一的结合模式，难以精确调控淀粉超分子组装结构（Zhu等，2024）。因此，探索一种温和、高效且具有食品安全级的催化剂，使其能在淀粉颗粒内部发挥作用，是淀粉功能化研究中的关键挑战。
Mb-Cu是从甲烷营养微生物中分离得到的一种天然小分子铜-肽复合物。作为一种微生物铜伴侣蛋白，它专门负责捕获、转运和递送铜离子，而非像传统过氧化物酶那样发挥作用。Mb-Cu具有优异的类过氧化物酶催化活性和小分子尺寸，提示Mb-Cu具有渗透进入淀粉螺旋空腔并促进阿魏酸二聚化的潜力。在过氧化氢条件下，阿魏酸在催化空腔中发生自由基偶联形成二聚体。一方面，阿魏酸二聚体与直链淀粉形成稳定的V型包合结构；另一方面，通过氢键和疏水相互作用构建分子间交联网络，从而实现淀粉从内到外的多层次结构改性。
综上所述，本研究开发了一种基于Mb-Cu的催化路线，以诱导糊化淀粉基体中阿魏酸的原位氧化二聚化，克服了传统仅限表面催化改性的局限性。系统表征表明，阿魏酸二聚体的形成有效调控了淀粉亲水胶体的超分子组装、流变特性、贮藏稳定性、抗氧化能力和体外消化性能（Li等，2026）。这一温和、食品安全的催化方法为制备具有增强综合功能的高性能淀粉复合材料提供了新策略，有助于淀粉的温和结构改性和功能食品原料的开发。
章节摘要
材料
使用市售食品级小麦淀粉（植物来源：Triticum aestivum L.；直链淀粉含量：28.2±0.5%，由碘显色法测定；总淀粉含量：87.2±0.6%；非淀粉成分：水分12.1±0.3%，粗蛋白0.8±0.1%，粗脂肪0.2±0.05%）。选用小麦淀粉是因为其中等的直链淀粉含量可提供丰富的直链淀粉螺旋空腔供阿魏酸包合，且其内源性阿魏酸含量极低，可避免检测干扰。
结果与讨论
如图1所示，本研究成功构建了"V型包合复合物+交联网络"的双稳定淀粉超分子结构。由于其较小的分子尺寸，Mb-Cu能够渗透进入淀粉颗粒的无定形区域，并以高精度结合于直链淀粉螺旋内的疏水空腔中（DiSpirito等，2016）。在过氧化氢体系中，这实现了位点选择性催化，诱导在催化空腔内产生反应性自由基。
结论
本研究开发了一种绿色、生物启发的策略，通过利用Mb-Cu作为介导剂，有望在淀粉螺旋空腔内触发阿魏酸二聚化，从而制备高性能淀粉-阿魏酸复合物。得益于其小分子尺寸和铜离子转运能力，Mb-Cu能够渗透进入淀粉颗粒并促进阿魏酸二聚体的原位形成。所生成的阿魏酸二聚体有助于构建包含V型包合的双稳定体系。
CRediT作者贡献声明
谢金辉（Jin Hui Xie）：论文撰写——审阅与编辑，论文撰写——初稿，数据管理，概念构思。索博海（Bo Hai Suo）：数据管理，概念构思。王燕（Yan Wang）：可视化，概念构思。孙立瑞（Li Rui Sun）：验证，概念构思。毕海心（Hai Xin Bi）：调查研究，概念构思。辛佳莹（Jia Ying Xin）：可视化，概念构思。
伦理审批
本研究不涉及人体受试者或动物实验，因此无需伦理审批。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报道工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到了2023年市科技计划（2023ZCZJCG001）和黑龙江省自然科学基金（LH2020C063）的资助。
谢金辉 | 索博海 | 王燕 | 孙立瑞 | 毕海心 | 辛佳莹
