《Food Chemistry》：Study on the mechanism of starch granule-associated proteins in fermented barley on starch digestibility
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•发酵会显著改变SGAPs和SGCPs的蛋白质组成。•SGAPs通过双重机制调控淀粉的消化过程。•发酵通过结构优化提升淀粉的抗消化性。•去除SGAPs会显著影响淀粉的消化率。引言作为谷物中的主要营养成分，淀粉因其消化特性而长期成为食品科学研究的重要对象（Obadi & Xu, 2
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发酵会显著改变SGAPs和SGCPs的蛋白质组成。
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SGAPs通过双重机制调控淀粉的消化过程。
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发酵通过结构优化提升淀粉的抗消化性。
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去除SGAPs会显著影响淀粉的消化率。
引言
作为谷物中的主要营养成分，淀粉因其消化特性而长期成为食品科学研究的重要对象（Obadi & Xu, 2021; Yazid et al., 2018）。由于淀粉的特性会显著影响以淀粉为基料的食品的功能性，因此降低其消化率对于开发低血糖指数食品至关重要（H. Li et al., 2024; Obadi & Xu, 2021）。淀粉在调节葡萄糖和脂质代谢方面具有重要意义，而提升淀粉的抗消化性则成为健康科学饮食研究中的重点。大麦的淀粉含量可高达70%，有一些大麦基因型以及以大麦为基料的食品表现出相对较低的体外淀粉消化率，这为开发低GI食品提供了可能（Chen et al., 2023; Kaur et al., 2018）。先前的研究表明，Lactiplantibacillus plantarum dy-1（L. plantarum dy-1）发酵能显著降低大麦淀粉的消化率，这一效应既与淀粉结构的改变有关，也与它与内源成分的相互作用有关（Liu et al., 2024; J. Zhang et al., 2025）。
淀粉与蛋白质、多糖和脂质等内源成分之间的相互作用会显著影响淀粉的稳定性、结构及消化率（Khatun et al., 2020; Liu et al., 2024; J. Zhang et al., 2025）。其中，蛋白质对发酵后大麦淀粉的消化率影响最为显著（Liu et al., 2024）。研究表明，淀粉颗粒相关蛋白（SGAPs，包括淀粉颗粒表面蛋白SGSPs和淀粉颗粒通道蛋白SGCPs）含有参与晶体结构形成、颗粒形态维持以及酶反应调控的关键功能蛋白（Dhital et al., 2019; Xing et al., 2016）。这些功能共同使得SGAPs能够调控淀粉颗粒的结构和组织以及其消化特性（Luo & Wang, 2022）。我们之前的探索性研究发现，L. plantarum dy-1发酵会改变SGAP的提取率，并降低淀粉的消化率。去除SGAPs或SGCPs会显著降低抗性淀粉的水平并加速酶促水解，这凸显了它们在限制淀粉消化率方面的关键作用。此外，发酵导致的这些蛋白质的去除主要影响的是淀粉的晶体结构，对整体颗粒形态和粒径的影响较小（J. Zhang et al., 2026）。同时，它还会改善淀粉的有序结构（J. Zhang et al., 2026）。针对小麦淀粉的研究表明，SGAPs具有双重抗消化机制：其在淀粉表面形成物理屏障，减少酶与底物的接触；某些SGAPs还能直接抑制α-淀粉酶的活性（H.-T. Li et al., 2020）。然而，L. plantarum dy-1发酵对大麦淀粉中SGAPs和SGCPs的具体组成影响、这些组成变化与消化特性的关联，以及SGAPs所介导的抗消化机制，目前还缺乏足够的研究。我们推测，L. plantarum dy-1发酵是通过改变淀粉结构以及SGAP的组成来降低大麦淀粉的消化率，而SGAPs则是通过限制酶的接近以及含有抑制α-淀粉酶的蛋白来抑制该酶的活性。本研究的创新之处在于结合定性蛋白质组学分析、α-淀粉酶结合的直接可视化以及酶动力学分析，从而明确SGAPs和SGCPs在调控发酵后大麦淀粉消化过程中的各自作用。
因此，本研究采用液相色谱-串联质谱技术对SGAPs和SGCPs进行精准分析，旨在识别与淀粉消化率相关的关键功能蛋白。研究还利用UniProt、GO和KEGG数据库进行生物信息学分析，系统比较发酵前后蛋白质组成的变化。此外，研究采用了荧光标记酶技术来追踪α-淀粉酶与淀粉的结合动态，评估SGAPs的物理屏障作用。通过在有和没有去除SGAPs的模拟条件下对比消化动力学，进一步明确了它们对消化速率的影响。这些综合方法旨在揭示发酵后大麦淀粉抗消化性增强的内在机制。
章节节选
材料
大麦品种扬芝麦3号是从中国盐城的双增农业科技有限公司购买的。Lactiplantibacillus plantarum dy-1（CGMCC 6016）是在我们的实验室中分离并鉴定出来的。α-淀粉酶、β-巯基乙醇和荧光异硫氰酸酯（FITC）是从美国密苏里州圣路易斯的Sigma-Aldrich公司购买的。十二烷基硫酸钠（SDS）则从中国上海的桑根生物科技有限公司获得。Tris和甘油则是从上海购买而来
发酵前后蛋白质类型的变化
蛋白质组学分析显示，经L. plantarum dy-1发酵后，SGAPs和SGCPs的蛋白质组成发生了显著变化。在对原始数据进行处理后，未发酵的大麦淀粉颗粒相关蛋白（B-SGAPs）和通道蛋白（B-SGCPs）中分别鉴定出了670种和628种蛋白质。而经过发酵后，发酵后的SGAPs（F-SGAPs）中鉴定出的蛋白质数量显著增加至842种，发酵后的SGCPs（F-SGCPs）中则为1356种。这一数值增加了25.7%
结论
本研究系统研究了发酵处理对大麦SGAPs的影响，并利用蛋白质组学方法探讨了SGAPs调控淀粉消化的机制。研究结果表明，L. plantarum dy-1发酵通过改变SGAPs的蛋白质组成，增强了其对淀粉消化酶的抑制作用。发酵使得可检测到的SGAPs种类增加了25.7%，同时还检测到了新的蛋白F2E8J4
CRediT作者贡献说明
张佳燕：撰写——审阅与编辑、方法学、研究实施、数据整理。程晨：撰写——初稿、方法学、研究实施、正式分析、数据整理。刘宇豪：项目管理、数据整理。赵彦生：资源获取、方法学、正式分析。朱颖：方法学、研究实施。白娟：资源获取、方法学。范松涛：验证、正式分析。杨悦：可视化、验证。肖翔：撰写——审阅与编辑、监督
未引用参考文献
Villa Zabala, 2020
Yu et al., 2018
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。
致谢
本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号：32572552）、江苏省重点研发计划（BE2022353）、镇江创新能力提升计划——学科重点实验室建设项目（SS2024005）、镇江市科技计划（现代农业）项目（SNY20230130055），以及江苏省高等学校重点学科建设计划和重点研发项目的支持
Jiayan Zhang|Chen Cheng|Yuhao Liu|Yansheng Zhao|Ying Zhu|Juan Bai|Songtao Fan|Yue Yang|Xiang Xiao
