链长分布和固体含量通过跨尺度分形网络组装决定了小麦淀粉凝胶的消化限制机制

《Food Hydrocolloids》：Chain-length distributions and solid content determine digestion-limiting mechanisms of wheat starch gels through cross-scale fractal network assembly

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摘要

众所周知，链长分布（CLDs）和固体含量会影响淀粉凝胶的消化性能。然而，链结构如何通过跨尺度网络组织转化为酶促消化过程中的不同限速特性仍不清楚。本研究使用富含长支链淀粉（L-Ap）、短支链淀粉（S-Ap）和长直链淀粉（L-Am）的淀粉，系统地探讨了CLDs特性和固体含量（10%、20%、30%、40%和50%）如何共同塑造淀粉凝胶网络，并进而决定酶促消化过程中的主要限速机制。固体含量的增加降低了水的流动性，并将快速水解转变为受限水解的转变时间从40分钟提前到30分钟。然而，这种转变的结构基础取决于链结构。L-Ap凝胶的 retrogradation 焦珀热（即链重排过程中的能量变化）从0.33 J/g 增加到0.72 J/g，这与更复杂的、相对开放的网络结构有关，这种结构特征与酶在凝胶基质中的传播受阻相符。S-Ap凝胶形成了局部聚集物和较不完整的网络，表明其消化主要受到初始阶段局部空间阻碍的影响，随后逐渐暴露出底物。在高浓度下，L-Am凝胶保持了最高的纳米级质量填充度（Dm = 1.32），并表现出更连续的内部骨架。总体而言，这些发现阐明了淀粉CLDs和固体含量如何共同塑造跨尺度凝胶网络结构，并揭示了与不同消化限制相关的分形结构特征，为定制基于淀粉的凝胶的消化性能提供了依据。

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