综述：淀粉与香气化合物之间的相互作用：形成机制、调节因素及感官感知的综合综述

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Interactions between starch and aroma compounds: A comprehensive review of formation mechanisms, modulating factors, and sensory perception

　　

摘要

背景

淀粉–香气分子相互作用（SAMIs）对香气的释放、稳定性和感官感知特征具有显著影响。随着对SAMIs的研究重心从"最大化静态结合效率"转向"精准调控释放"，阐明香气结合与动态释放的机制变得至关重要。

范围与方法

本综述提出了一种理论框架，将分子相互作用、结构演变、香气释放和感官感知联系起来。我们系统综述了用于阐明相互作用机制的多维度表征技术，包括色谱法、光谱法、热力学和计算模拟。此外，我们考察了淀粉多尺度结构、香气分子的理化性质以及加工条件对复合物形成和释放行为的影响。同时，阐明了唾液α-淀粉酶诱导的口腔香气释放机制以及人工智能驱动的风味设计路径。

主要发现与结论

SAMIs的形成是由疏水相互作用、氢键和范德华力协同驱动的。由直链淀粉形成的单螺旋V型包合复合物作为香气稳定的关键结构基础。在口腔加工过程中，唾液α-淀粉酶对淀粉基质的酶促降解促进了吞咽阶段香气化合物的快速释放，从而显著增强鼻后嗅觉感知。未来研究应关注复杂食品基质而非简单的二元体系，整合数字化口腔模拟与机器学习以构建精准的风味预测模型，并开发可编程、刺激响应的载体以实现靶向风味释放。

引言

在淀粉基质中精准调控香气化合物的保留与动态释放是现代风味化学和食品制造面临的主要挑战。香气化合物的结构多样性（图1A）影响产品的特征风味轮廓并决定消费者的感官接受度（Ni等，2026）。然而，这些化合物在热加工（如烘焙、挤压和灭菌）和长期储存过程中极不稳定，易发生挥发、降解和氧化，从而降低风味质量（Zhang等，2023）。这些现象不仅影响感官体验，还给食品工业带来了重大挑战，包括缩短货架寿命、批次间风味稳定性不一致以及对外源性风味补充剂的依赖增加。

有效的风味调控策略必须在加工和储存过程中牢固保留香气化合物，同时确保其在口腔加工过程中快速释放，以实现期望的风味感知。淀粉是自然界中最丰富的多糖之一，是构建食品质构的基本骨架，在调控食品风味方面发挥着至关重要的作用（Shen等，2021）。与依赖合成胶体的传统微胶囊化技术相比，利用淀粉固有的结构特性实现风味稳定提供了一种清洁标签且经济高效的方法，符合消费者对天然食品成分的需求偏好。这种可行性基于已确立的发现，即直链淀粉可以通过疏水相互作用、氢键和范德华力与香气化合物相互作用，形成结构稳定的V型包合复合物（Wulff等，2005）。

近年来，"空"V型淀粉制备技术的进步和对淀粉–香气相互作用机制的深入理解，推动了该领域的研究显著增长。文献计量分析（图1B）显示，2015年至2025年间研究论文数量增加了约3.75倍，尤其关注谷物淀粉系统中香气化合物的吸附、包埋和控释。尽管在淀粉–香气络合方面取得了巨大进展，但目前综述主要关注静态指标，如包埋效率和储存稳定性。该领域的核心挑战已从最大化静态结合效率演变为精准调控动态和靶向释放。仍缺乏系统理论框架以及对多尺度淀粉–香气相互作用如何在口腔加工过程中影响香气释放行为的机制性理解。

因此，本综述旨在建立一个综合理论框架，整合"分子相互作用、结构演变、动态释放和感官感知"。具体而言，本综述旨在：(1) 系统总结并评估SAMIs的多尺度表征技术；(2) 阐明淀粉精细结构、香气分子特性和外部加工条件在调控复合物形成方面的构效关系；(3) 考察口腔加工过程中酶介导的香气释放机制及其对感官感知的影响；以及(4) 讨论人工智能（AI）整合数字化口腔模拟用于可编程刺激响应风味载体的未来前景。本综述将进一步深化风味化学的理论理解，为解决淀粉基食品加工过程中香气损失问题提供新见解，并为开发天然、持久和感官响应的新一代淀粉基食品提供理论支持。

章节摘要

多尺度表征技术

理解SAMIs对于阐明淀粉基食品中香气保留、释放和感知机制至关重要（Emmanouil等，2025）。由于淀粉–香气相互作用涉及多种复杂机制，包括物理包埋、疏水结合和氢键形成，单一表征技术不足以阐明这些相互作用。为解决这一挑战，研究人员逐步开发了多尺度表征

影响SAMIs的因素

淀粉与香气分子之间的相互作用是一个复杂的物理化学过程。SAMIs的形成效率和稳定性受客体分子特性、宿主结构和外部环境的协同调控。

影响香气释放的因素

口腔加工涉及从进食到吞咽过程中发生的一系列物理化学变化。在淀粉基食品系统中，香气释放是一个动态过程，受基质流变学、唾液α-淀粉酶（SA）介导的水解以及个体口腔生理参数的综合作用调控（Meng等，2026）。SA是口腔加工过程中最重要的酶，通过破坏结构在启动香气释放中发挥着关键作用

实际应用

对SAMIs机制和影响因素的深入理解推动了工业技术创新。如图5所示，理论成果已成功应用于多个领域，展示了其在工业生产和科学研究中的有效性。

结论

全面理解SAMIs对于控制风味稳定性、释放行为和感官感知至关重要。本综述概述了从加工或储存过程中的静态结合到口腔加工过程中动态释放的转化机制。香气化合物的理化性质、淀粉结构和外部加工条件的综合作用决定了淀粉基质中的香气结合亲和力和释放动力学。综合作用

未引用参考文献

Bozkurt-Girit和Kilic, 2025; Chen等, 2024; Chen等, 2025; Chen等, 2024; Chen等, 2024; Hu等, 2024; Li等, 2024; Wang等, 2022; Wang等, 2023; Wang等, 2023; Wang等, 2025; Wang等, 2023; Wang等, 2023; Wang等, 2024; Ya?c?和Altan, 2022; Zhao等, 2024; Zhu等, 2026。

伦理声明

作者无需报告。

数据可用性

本研究未使用任何数据。

作者贡献声明

李六轩：撰写 - 原稿，撰写 - 审阅与编辑，概念化和可视化。罗清辰：撰写 - 原稿，软件。张敏：指导，资金获取和资源。

资助信息

本研究受国家自然科学基金委员会资助[编号：31371830]。

利益冲突声明

作者未报告潜在的利益冲突。

李六轩|罗清辰|张敏

北京工商大学，食品与健康学院，北京市阜成路11号，北京，100048，中国