木寡糖调控高水分大米淀粉凝胶的回生：从分子相互作用到多尺度有序结构的洞察

《Food Hydrocolloids》：Xylo-oligosaccharides modulate retrogradation in high-moisture rice starch gels: Insights from molecular interactions to multiscale ordered structures

　　

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  XOS（4%–20%）抑制了高水分米淀粉凝胶的回生。
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  XOS减少了直链淀粉析出并延缓了糊状网络的发展。
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  在16%时，XOS最有效地抑制了凝胶硬化和多尺度有序化。
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  16% XOS延迟了回生凝胶网络的屈服和破坏。
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  多点XOS–淀粉接触削弱了淀粉链的重新结合。

引言

新鲜米线、蒸米糕和速食米饭是广泛食用的水分含量较高的大米食品，其水分含量通常在40%至60%之间。由于消费者对无麸质主食和即食食品需求的增长，这类食品日益受到消费者青睐（Jiang等，2024）。然而，其质地可在储存1–3天内明显变硬，降低了食用品质并缩短了产品保质期（Zhang等，2025）。这种快速劣化与淀粉回生密切相关。

高水分米淀粉（RS）凝胶的回生行为与低水分烘焙食品和稀淀粉糊的回生行为不同（Ai等，2018）。烘焙食品中有限的水分供应限制了淀粉链的运动，而稀糊中过量的水分降低了分散链之间接触的概率（Dang等，2023）。高水分RS凝胶代表了一种中间状态，在这种状态下，水分提供了足够的链运动能力，同时淀粉相仍保持较高浓度。这些条件有利于储存期间链的重新结合（Liu等，2021）。析出的直链淀粉主要在冷却和储存早期快速强化网络结构，随后是支链淀粉链较慢的重排（Geng等，2025）。由此产生的结构发展涉及双螺旋形成、结晶堆积和纳米尺度聚集，这些共同促进了凝胶网络的逐步增强。

亲水胶体和低分子量糖已被广泛研究作为淀粉糊化和回生的调节剂。其作用通常与水分保持、限制颗粒膨润、减少直链淀粉析出以及干扰淀粉链重新结合有关（BeMiller，2011；Woodbury等，2023）。然而，在高水分淀粉凝胶中，淀粉凝胶硬化不仅取决于回生期间有序结构的形成程度，还取决于由淀粉链连接区形成的网络的连通性和稳定性（Ai等，2018）。功能性寡糖提供了一种独特的调节方法，因为其小分子尺寸允许与淀粉链紧密接触（Lu, Su等，2025；Su等，2020）。各种寡糖，如果聚糖、半乳寡糖、异麦芽寡糖和木寡糖（XOS），已被检验其对淀粉糊化和回生的影响（Wang等，2026；Kitagawa等，2026；Woodbury等，2023）。最近的研究进一步表明，XOS有效限制了小麦淀粉在反复冻融处理期间的结构重排，而寡糖的抗回生行为取决于分子大小和聚合度（Lu, Su等，2025；Guo等，2025）。这些发现确立了XOS调节淀粉回生的潜力，但尚未完全阐明其在高水分RS凝胶中的作用。

以往对XOS–淀粉体系的研究主要关注端点指标，如短程有序度和相对结晶度（Su等，2020；Yang等，2021）。对于水分含量代表高水分大米食品的RS凝胶，证据仍然有限。特别是，糊化相关的链释放、糊状网络发展、储存诱导的结构有序化以及回生网络的大变形响应之间的关系尚未得到系统建立。大变形行为尤为相关，因为凝胶质地不仅取决于网络刚度，还取决于其在应变下的屈服和破坏（Feng等，2023）。可能将XOS添加与限制淀粉链重新结合联系起来的分子相互作用也需要进一步阐明。

假设XOS将改变RS链的释放及其随后的重新结合，从而改变储存过程中有序结构的发展和凝胶的力学响应。在本研究中，制备了含有4%–20% XOS的RS凝胶，水分含量为50%，作为高水分大米食品的模型。考察了糊化行为、糊状网络发展和储存诱导的结构变化，同时使用大振幅振荡剪切（LAOS）表征回生网络的屈服和破坏。进一步应用分子动力学（MD）模拟评估XOS–淀粉相互作用和淀粉链重新结合。本研究旨在为合理使用XOS减轻高水分淀粉类食品的陈化提供分子基础。

部分片段

材料

RS（纯度91.25%；直链淀粉含量21.40%）和XOS（纯度95%；33% DP2、38% DP3、20% DP4、6% DP5和3% DP > 5）购自源叶生物技术有限公司（中国上海）。除另有说明外，使用分析级化学试剂和材料。

RS–XOS凝胶的制备

将RS与0%、4%、8%、12%、16%和20%（干RS重量的百分比）的XOS混合。然后加入蒸馏水，使水分占样品总质量的50%。相应地，总凝胶中的淀粉分数降低

膨润度和直链淀粉析出

膨润度表征了糊化过程中淀粉颗粒的水合和膨胀。XOS的添加略微降低了RS的膨润度，而直链淀粉析出则逐步减少，在20% XOS时比对照组低19.87%（P < 0.05；图1A和B）。这些结果表明，XOS对颗粒膨润的影响有限，但更明显地限制了直链淀粉向连续相中的释放。高分子量亲水胶体，包括阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖

结论

本研究提供了证据表明，XOS通过改变初始凝胶形成、随后的多尺度有序化以及50%水分RS凝胶中储存网络的大变形响应来调节RS回生。XOS减少了直链淀粉析出并延缓了加热过程中糊状网络的发展，从而限制了在冷却和储存期间可用于重新结合的淀粉链。整体最强的抑制作用出现在16% XOS时。20%时抑制作用的部分减弱表明

CRediT作者贡献声明

Libo Wang： 撰写–初稿、调查研究。Shunqi Sun： 调查研究。Zihan Jiang： 软件。Haoran Wang： 软件、方法论。Bei Fan： 监督指导。Lili Wang： 资源。Yang Li： 撰写–审阅与编辑、方法论、资金获取、概念化。Fengzhong Wang： 撰写–审阅与编辑、监督指导。Miao Zhang： 撰写–初稿、方法论、调查研究

未引用参考文献

Blazek and Gilbert, 2011; Collar and Armero, 2018; Dong et al., 2026; Lu et al., 2025; Wang et al., 2025; Wang et al., 2025; Wang et al., 2025; Woodbury and Mauer, 2022; Woodbury and Mauer, 2023; Zhang et al., .

利益冲突声明

? 作者声明，他们没有已知的可能影响本文所报道工作的竞争财务利益或个人关系。

致谢

本工作由中国国家重点研发计划（2025YFD2100104-2）资助。

Miao Zhang|Libo Wang|Shunqi Sun|Zihan Jiang|Haoran Wang|Bei Fan|Lili Wang|Yang Li|Fengzhong Wang