综述：抗性淀粉的结构-功能关系：从分子结构到肠道菌群互作

《Food Hydrocolloids》：The Structure-Function Relationship of Resistant Starch from Its Molecular Structure to Gut Microbiota Interactions

　　

摘要

抗性淀粉（RS）是能够在生理转运时间内在小肠中逃脱水解并被肠道菌群发酵的淀粉部分，其健康效应（例如血糖调节、改善肠道健康）从根本上取决于其亚型的层级结构。这些亚型（RS1-RS5）具有不同的结构特征。例如，RS1 依赖于物理包埋，RS2 和 RS3 分别依赖于天然或回生结晶度，RS4 通过化学修饰获得抗性，而 RS5 则源于与脂质、脂肪族醇和多酚等客体分子形成的不同 V 型包合物。这些特征通过分子重组或疏水相互作用影响酶抗性。这种结构多样性在很大程度上决定了葡萄糖释放模式和肠道微生物的底物特异性。虽然以前的研究总结了 RS 的类型、修饰方法和功能特性，但 RS 结构与营养结果之间的全面关系仍未得到完全理解。本综述通过检查评估其结构特性的方法，阐明 RS、肠道菌群和关键消化酶之间的相互作用，并进一步讨论食品成分（包括蛋白质、脂质和多酚）如何通过其与 RS 的相互作用来调节淀粉消化性，从而系统地探索 RS 的结构 - 功能关系。通过整合这些观点，本综述旨在为理解 RS 健康益处背后的机制提供理论基础，并支持其在精准营养和功能食品开发中的应用。

章节摘要

淀粉消化与抗性淀粉概述

根据消化速率，淀粉被分为快速消化淀粉（RDS）、慢速消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）（Englyst 等，1992）。RS 是在定义好的生理条件下在小肠中逃脱消化和吸收的淀粉及淀粉衍生物总和，并被肠道菌群部分或广泛发酵，产生短链脂肪酸（SCFAs）（Englyst 等，1992）。抗性不是...

结构评估方法

为了准确评估 RS 的结构和功能，使用多种互补技术来捕捉其在不同长度尺度上的层级组织，从分子构象到晶体片层再到宏观颗粒。借鉴聚合物表征原理，RS 被视为一种半结晶生物聚合物，其抗酶消化性源于其多尺度结构所产生的物理屏障。具体来说，在...

抗性淀粉、肠道菌群与关键酶的结构 - 功能关系

RS 复杂的发酵过程和微生物群介导的结构 - 功能效应与其不同的物理结构密切相关，导致不同 RS 类型在发酵模式、特征微生物分类群和淀粉降解酶系统方面存在显著差异。这些差异不仅存在于各种类型的 RS 之间，也存在于源自不同植物来源或在不同加工条件下制备的同一种 RS 类型内部。

食品成分相互作用对淀粉消化性的影响

在真实食品体系中，淀粉嵌入含有蛋白质、脂质、膳食纤维、多酚和其他成分的多成分基质中，形成复杂的物理化学系统。这些成分之间的相互作用可以显著改变淀粉的聚集结构和界面性质，从而影响其在人体胃肠道中的最终消化性。这些成分并非独立起作用。它们的影响取决于加工历史、空间...

抗性淀粉研究的未来方向

未来关于抗性淀粉的研究应该超越 RS 摄入量与健康结果之间的广泛关联，转向因果的、定量的和情境依赖的结构 - 功能模型。RS 的定义是其在生理转运时间内部分逃脱小肠消化，而不是由单一的分子或晶体结构定义的。因此，仅凭 RS 类型或表观结晶度无法预测其消化和发酵行为。植物来源，...

结论

抗性淀粉的结构特征从根本上决定了其消化性、微生物利用率和营养效应。不同的结构影响消化酶的可及性和催化效率，并作为特定底物塑造不同的肠道微生物群落及其代谢产物（例如短链脂肪酸），从而驱动不同的生理效应。

此外，在真实食品基质中，其他成分如蛋白质、脂质，...

CRediT 作者贡献声明

Rongrong Ma：监督，项目管理。Haitao Jiang：概念化。Xiaohua Pan：监督，概念化。Tangqian Liu：撰写 - 初稿，数据整理。Chang Liu：撰写 - 审阅与编辑，资金获取。Yaoqi Tian：资金获取。Xiyu Wu：软件。Yiwen Fan：调查。Xuechun Zhang：撰写 - 审阅与编辑，形式分析。Hong Xu：方法论

利益冲突声明

作者声明他们没有任何已知的可能影响本文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到了食品科学与工程国家重点实验室研究项目，江南大学（编号：SKLF-ZZB-202503）的支持。

Tangqian Liu|Xuechun Zhang|Hong Xu|Xiyu Wu|Yiwen Fan|Haitao Jiang|Xiaohua Pan|Rongrong Ma|Chang Liu|Yaoqi Tian

江南大学食品科学与工程国家重点实验室，中国无锡 214122