学术动态

2024年5月21号，我院丁涌波讲师团队在食品领域国际期刊《Food Chemistry》（Q1, IF=8.5）在线发表题为“Effects of OSA-starch-fatty acid interactions on the structural, digestibility and release characteristics of high amylose corn starch”的研究性论文。我院2021级硕士生刘明月为第一作者，通讯作者为丁涌波讲师。

淀粉是一种生物相容性良好的多糖化合物，在各种植物中来源丰富，被广泛应用于食品工业、医药领域和生物材料研究。淀粉基载体可以被用来控制疏水性功能因子的释放，从而提高疏水性功能因子的生物利用度。姜黄素（Cur）是一种天然的疏水性功能因子，在结肠中可以发挥抗菌、抗炎和抗肿瘤等作用，但由于Cur的水溶性差、理化稳定性和生物利用度较差，导致其不能稳定到达结肠发挥作用。然而由于淀粉的亲水性和可消化特性，对Cur的荷载效率也并不高。

淀粉-脂肪酸（FA）复合物是一种抗性淀粉，可以逃避肠道消化，因此采用淀粉-FA复合物作为Cur的载体可以阻止Cur在上消化道的释放。然而，由于淀粉-FA复合物的亲水性质，使其对Cur的封装率并不高。在食品工业中，辛烯基琥珀酸酐（OSA）被药物管理局（FDA）批准作为食品添加剂，其最高添加量为3%。由于OSA淀粉具有两亲性和疏水性，已有研究用OSA淀粉来控制疏水性功能因子的释放。因此，采用OSA和FA同时修饰淀粉，利用淀粉、FA和OSA之间的相互作用形成三元复合物，可使淀粉具有抗消化性和两亲性，从而控制Cur在结肠的释放，提高对Cur荷载率的同时保护Cur不被破坏。由于淀粉、FA和OSA在食品中常用，因此不能忽视淀粉、FA和OSA三元复合物的形成及其相互作用。值得注意的是，OSA修饰和FA复合对淀粉理化性质的影响已被广泛研究，而利用淀粉、FA和OSA相互作用调控淀粉消化性能和释放特性的报道几乎没有。因此，淀粉、FA和OSA之间的相互作用值得进一步研究。因此，本研究利用FA对淀粉进行了抗消化修饰，并用OSA对淀粉进行了疏水改性，以此来调节淀粉对Cur的荷载和释放。深入探讨了不同FA碳链长度对OSA-高直链玉米淀粉（HAS）-FA复合物结构、消化和释放特性的影响，进一步分析了OSA-HAS-FA复合物中HAS、OSA和FA三者之间相互作用影响机制。结果发现HAS、OSA和FA三者之间相互作用提高了HAS的抗消化性和Cur封装效率，实现了Cur在结肠中的靶向缓释，为调节淀粉功能特性提供了新的途径。

研究亮点

l  HAS-FA的疏水作用促进了OSA-HAS与OSA-HAS-FA 的共价结合。

l  OSA、HAS和LA三者之间的相互作用最强。

l  OSA-HAS-FA增强了淀粉V型结晶与致密颗粒表面的形成。

l  OSA-HAS-FA三者之间的相互作用提高了HAS的抗消化性能和释放性能。

l  OSA-HAS-FA在SGF，SIF和SCF中能缓释Cur，可用于结肠靶向缓释。

研究结论

在OSA-HAS-FA三元体系中，与OSA-HSA和HAS-FA体系相比，FA可通过疏水作用与HAS结合，从而促进OSA与HAS的共价结合。此外，当FA链长为12时，OSA、HAS和FA之间的相互作用最强。OSA-HAS-FA分子之间的相互作用导致淀粉V型结晶结构增加，B型结晶结构减少，并使OSA-HAS-FA颗粒表面更加紧密，从而提高了OSA-HAS-FA的抗消化性和降低了Cur的释放速率。这些结果表明，OSA-HAS-FA具有在SGF、SIF和SCF中保护和缓释Cur的作用，从而实现结肠特异性递送疏水性功能因子的巨大潜力。

OSA-淀粉-脂肪酸分子相互作用调控淀粉结构、消化性和释放特性的机理示意图