《Food Hydrocolloids》:β-Lactoglobulin fibrils: An effective modulator of lotus seed starch–lauric acid complexation
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•蛋白质衍生的纤维能有效调节淀粉–月桂酸包合。•天然BLG纤维在促进包合物形成方面优于工程化纳米纤维。•含纤维的淀粉包合体系表现出增强的两亲性。引言淀粉–脂肪酸包合物是一种有序的超分子组装体,由直链淀粉通过疏水作用将脂肪酸招募至其螺旋空腔中形成(Oyeyinka et al.
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蛋白质衍生的纤维能有效调节淀粉–月桂酸包合。
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天然BLG纤维在促进包合物形成方面优于工程化纳米纤维。
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含纤维的淀粉包合体系表现出增强的两亲性。
引言
淀粉–脂肪酸包合物是一种有序的超分子组装体,由直链淀粉通过疏水作用将脂肪酸招募至其螺旋空腔中形成(Oyeyinka et al., 2021)。这种V型晶体结构通过空间位阻降低了糖苷键对淀粉酶的易接近性,使包合物成为抗性淀粉的重要来源(Chen et al., 2024; Zhu et al., 2025)。然而,脂肪酸在水中的溶解性较差,通常导致淀粉包合后残留大量游离脂肪酸(Ahmmed et al., 2026; Wang et al., 2024)。此外,淀粉与脂肪酸之间的分子缔合主要由疏水作用驱动,而它们的结合缺乏特异性识别或定向组装力。为解决这些局限性,迫切需要探索具有两亲结构的食品功能分子,以调节聚集行为并提高淀粉–脂肪酸包合效率(Haziman et al., 2025; Jia et al., 2025)。
淀粉样纤维是一类在酸–热处理条件下通过蛋白质自组装形成的纤维状聚集体。此类纤维不仅保留了其前体蛋白固有的两亲特性,还表现出卓越的功能性能,其乳化性、起泡性和凝胶性质的提升即为明证(Cao & Mezzenga, 2019)。与颗粒状蛋白质相比,淀粉样纤维具有更高的比表面积和增强的构象柔性,从而能更有效地与其他食品分子相互作用。因此,它们可作为界面桥梁或结构构建模块,在特定环境中促进分子识别和层级组装(Knowles & Mezzenga, 2016; Wei et al., 2017)。此外,淀粉样纤维的介观结构可在多个长度尺度上进行调节(Cao et al., 2021)。这种结构适应性在复杂异质体系中尤为有利,因为淀粉链长和脂肪酸种类的变化要求纤维具有相应的尺寸,以确保最佳相容性和自适应组装行为。凭借其多功能性和高分子相容性,这些纤维可为淀粉–脂肪酸包合提供额外的动力学驱动力。已有大量证据表明,天然球状蛋白质可参与淀粉和脂肪酸三元包合物的形成(Li et al., 2023; Wang et al., 2024)。然而,尽管纤维蛋白具有独特的结构特征和界面性质,但纤维蛋白能否促进抗消化性淀粉–脂肪酸包合物的形成仍不清楚。在我们近期的研究中(Liu et al., 2026),我们发现蛋白质纤维能有效抑制莲子淀粉的回生,值得注意的是,当纤维含量超过某一临界阈值时,V型衍射强度增加。这一发现提出了纤维化蛋白质可能具有促进淀粉–脂肪酸包合的内禀能力这一可能性。尽管有这些启示,蛋白质纤维对淀粉–脂肪酸包合的贡献以及所得包合物的性质仍知之甚少。
本研究制备了β-乳球蛋白(BLG)纤维,随后通过超声处理将其生成纳米纤维。将这两种纤维体系以不同的质量分数(10、30和50%,w/w)引入莲子淀粉–月桂酸体系中。研究了所得包合物的结构、功能特性和体外消化性。所得结果有助于更好地理解蛋白质纤维如何调节淀粉–脂肪酸包合,这对于功能性包合物的开发具有重要意义。
章节摘要
材料
根据我们此前报道的方法,从冷冻莲子中提取脱脂莲子淀粉(LS),其直链淀粉与支链淀粉之比为5:7(Liu et al., 2026)。LS的颗粒大小和晶型类型等附加结构特征见我们此前的研究(Zhang et al., 2014)。脱脂LS的主要组分为13.82% ± 1.58%水分、0.07% ± 0.01%蛋白质和0.18% ± 0.01%灰分。
来自牛乳的BLG(纯度≥90%;产品编号)。
BLG纤维的表征
在本研究中,BLG被用作淀粉样纤维形成的前体,随后通过超声处理将所得纤维碎化生成纳米纤维(图1a)。如图1b所示,BLG纤维及其超声衍生的纳米纤维在制备的分散体中被成功生成。经过纯化和冷冻干燥后,这些蛋白质纤维被引入莲子淀粉基质中,以研究其对淀粉–月桂酸包合的影响(图1)。
结论
BLG纤维比其工程化纳米纤维更能增强淀粉–月桂酸体系的结晶度和分子有序度,主要是通过促进与包合物相关的V型多晶型的形成来实现的。BLG纤维和纳米纤维均显著抑制了淀粉回生,B型多晶型比例的降低即为证据。与不含纤维的体系相比,掺入BLG纤维的包合体系表现出更强的两亲性,并且
CRediT作者贡献声明
刘惠芳:撰写初稿、方法论、形式分析、概念构思。曾裕鑫:形式分析。曾宏亮:指导、形式分析。郑宝东:指导、形式分析。张怡:指导、形式分析。郑怡鑫:撰写-审阅与编辑、指导、项目管理、方法论、概念构思。
利益冲突声明
?作者声明,他们不存在已知的竞争性经济利益或个人关系,这些关系可能对本论文所报道的工作产生不当影响。
致谢
本研究得到中国国家自然科学基金委–区域创新发展联合基金(U23A20262)和国家"万人计划"(KRC19007A)的支持。
刘惠芳|曾裕鑫|曾宏亮|郑宝东|张怡|郑怡鑫