抗性淀粉(RS)是一种膳食纤维,在小肠中无法被消化,以原始形式到达结肠,由于其潜在的减少能量吸收、控制代谢疾病和促进肠道健康的作用而受到广泛关注(DeMartino & Cockburn, 2020; Li & Hu, 2023; Wen, Li, Hu, Tan, & Nie, 2022)。根据来源和抗酶机制,RS通常分为五类。其中,RS2指的是具有紧密晶体结构的天然颗粒淀粉,能够抵抗酶的消化。RS5则是由脂质包裹在直链淀粉的单螺旋疏水腔内形成的V型晶体复合物。从机制上看,淀粉-脂质复合物的形成可以改变淀粉的晶体和非晶区域,影响其回变、粘弹性和消化性(Agyei-Amponsah, Macakova, DeKock, & Emmambux, 2019)。特别是与不饱和脂肪酸的复合可以增强淀粉对淀粉酶水解的抵抗力,调节肠道微生物群落,并改善肠道微生态(Kawai, Takato, Sasaki, & Kajiwara, 2012; Wang et al., 2025)。
高直链淀粉玉米淀粉(HAMS)同时具有RS2和RS5的双重抗性潜力。作为RS2,由于其紧密的晶体颗粒结构,HAMS天然具有抗消化性,因此可以以这种形式商业化。然而,常压烹饪会破坏超过一半的天然晶体(Sun et al., 2022)。此外,HAMS的相变温度高于普通或蜡质玉米淀粉,且膨胀能力受限(Buckow, Jankowiak, Knorr, & Versteeg, 2009),导致其感官品质较差。目前大多数研究者将HAMS作为淀粉-脂质复合物(RS5)的制备原料。由于HAMS无法通过常压烹饪完全糊化,大多数研究采用化学试剂或高压处理来使其完全糊化,从而释放出直链淀粉并降低其分子量,有利于淀粉-脂质复合物的形成。例如,Di Marco, Ixtaina和Tomás(2023)使用NaOH溶液实现了HAMS的完全糊化;其他研究者则利用高温(130°C)和高压(Qin et al., 2019; Seok, Lee, Lim, & Reddy, 2019)或DMSO(Zhou, Guo, Gladden, Contreras, & Kong, 2022)来糊化HAMS,然后与脂肪酸形成复合物。但这些方法不可避免地会造成环境污染和额外的能源消耗。更重要的是,完全糊化会破坏HAMS的B型晶体结构,使其失去RS2特性。
值得注意的是,HAMS的B型晶体结构具有显著的热稳定性。在常压烹饪下,部分耐热的B型晶体得以保留,而热不稳定的非晶区域会发生糊化,导致整体结晶度降低和抗酶消化性减弱。这一看似矛盾的现象表明,完全糊化可能并非必要;相反,常压糊化可以在保留耐热B型晶体的同时(维持RS2骨架),将热不稳定的非晶区域转化为另一种耐热的V型晶体结构。这可能是提高HAMS抗消化性和热稳定性的新方法。
因此,我们假设通过常压烹饪保留HAMS的耐热部分,并利用其不耐热部分与脂肪酸形成强V型晶体,可以改善其抗消化性。实验中采用常压烹饪处理HAMS,同时保留其天然的耐热B型晶体(RS2特性),并允许部分溶解的直链淀粉与不饱和脂肪酸形成V型包合物(RS5),构建B型与V型复合晶体结构。这种策略不仅可以避免高压/化学处理带来的能源消耗和污染问题,还能通过B型晶体(双螺旋紧密堆积)和V型晶体(单螺旋疏水包裹)的协同作用抑制淀粉酶的催化作用。HAMS-FA复合物在质地和可消化性方面的差异可以通过其结构和理化性质来解释。此外,先前的研究表明,脂肪酸饱和度的增加可以提高链排列的有序性并减缓消化速率(Cai, Tian, Sun, & Jin, 2022; Li et al., 2021)。不饱和脂肪酸形成的RS5不仅可以保护易氧化的脂质,还能为食品提供额外的营养价值。然而,不饱和脂肪酸在常压烹饪下的复合行为及其对复合体热稳定性和抗消化性的影响仍不明确。因此,也研究了脂肪酸饱和度的影响。这些信息为使用低能耗和简单方法制备耐热HAMS-脂质复合物提供了新的思路。