学术动态

2024年5月31号，我院李江涛、韩文芳副教授团队在食品领域国际期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（Q1, IF=7.7）在线发表题为“Comparison of structural and in vitro digestive properties of autoclave-microwave treated maize starch under different retrogradation temperature conditions”的研究性论文。我院2020级硕士生江佳妮为第一作者，通讯作者为稻谷及副产物深加工国家工程研究中心李江涛副教授和韩文芳副教授。

抗性淀粉（RS）指在小肠中未被消化吸收的淀粉组分，对于预防糖尿病、促进肠道健康以及降低心血管疾病风险具有重要作用。在抗性淀粉的多种类型中，回生淀粉（RS3）因其卓越的理化特性（出色的抗酶性、安全性和稳定性）而受到特别关注。回生是淀粉在冷却和储存过程中的一个不可避免的现象，对于制备RS3至关重要。这一过程的本质是淀粉分子在糊化后重新排列，形成有序的微晶结构。根据聚合物结晶的经典动力学模型，淀粉的回生过程包括三个连续阶段：(i) 成核；(ii) 结晶生长；(iii) 成熟或晶体的完善。结晶速率主要受前两个阶段的影响。已有研究表明，这些过程受到多种内部因素（如直链淀粉和支链淀粉的比例，以及其他膳食成分）和外部因素（如温度、回生时间和水分含量）的影响。

温度在淀粉回生过程中起着至关重要的作用。通常，淀粉分子在接近玻璃化转变温度时更有利于成核，而晶体生长则在接近晶体熔化温度时得到加强。在储存糊化淀粉的过程中，这两个温度之间的循环可能会加速回生过程。有研究指出，在特定时间内，在适宜的成核温度和晶体生长温度之间进行循环，可以促进结晶区域的生长和晶体的完善。因此，我们假设在RS3形成过程中，温度循环可以改变其再结晶行为，进而影响RS3的形成及其结构稳定性。在先前的研究中，我们评估了通过不同方法获得的RS的结构和性质，发现高压-微波组合处理有助于RS的形成（Starch - Stärke, 2018, 70, 1800060）。然而，回生条件在这一过程中的具体作用尚未被充分探讨。本研究深入探讨了高压-微波处理后回生温度条件对RS3形成过程中淀粉结构特征和消化率的影响。我们发现，与等温回生相比，温度循环回生在促进RS3的短程有序结构和结晶结构形成方面具有更大的潜力。此外，通过温度循环制备的回生淀粉展现出更高的双螺旋含量、更低的无定形含量、更低的膨胀力和更少的直链淀粉浸出率。淀粉消化率受到这些结构变化的影响，尤其在直链淀粉含量较高的淀粉的回生过程中尤为明显。本研究为有效管理高压-微波处理后的淀粉回生过程提供了理论基础，有望促进富含抗性淀粉（RS）的健康功能成分的生产，进而推动食品健康功能成分的发展应用。

研究亮点

l  通过温度循环产生的回生淀粉具有更高的螺旋结构和结晶度。

l  在 4℃/40℃的温度循环下，淀粉的有序结构达到最佳状态

l  淀粉的消化特性与结晶度和螺旋结构含量有关。

研究结论

温度循环回生与等温回生引起的不同回生行为，导致了淀粉结构和理化性质的显著差异，进而影响了淀粉的消化率。这些差异主要取决于淀粉含量和循环回生的温度条件。与普通玉米淀粉（NM）相比，高直链玉米淀粉（HAM）更倾向于形成更有序的晶体结构。具体来说，在4℃/40℃的温度循环下，淀粉的有序结构最为理想，这有利于形成完美的晶体结构，从而提高RS的含量。本研究的结果表明，高压-微波处理与温度循环回生的协同应用，可以成为食品工业中生产富含RS3产品的创新技术。通过温度循环有效管理高压-微波处理后的回生过程，可以促进富含高RS的健康功能配料的生产。

Graphical Abstracts