抗性淀粉(RS)是一种在肠道中无法被消化、以原始形式到达结肠的膳食纤维,因其潜在的降低能量吸收、控制代谢疾病和促进肠道健康的益处而受到广泛关注(DeMartino & Cockburn, 2020; Li & Hu, 2023; Wen, Li, Hu, Tan, & Nie, 2022)。根据来源和抗酶机制,RS通常被分为五类。其中,RS2指的是具有紧凑晶体结构、能抵抗酶消化的天然颗粒淀粉;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,影响其回溶、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)同时具备RS2和RS5的抗性淀粉特性。作为RS2,由于其紧凑的晶体颗粒结构,HAMS天然具有抗消化性,因此可以商业化应用。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,且膨胀能力较低(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)形成的底物。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,从而释放直链淀粉并降低其分子量,便于形成淀粉-脂质复合物。例如,Di Marco, Ixtaina和Tomás(2023)使用NaOH溶液实现了HAMS的完全糊化;其他研究者则采用高温(130°C)和高压(Qin et al., 2019; Seok, Lee, Lim, & Reddy, 2019)或DMSO(Zhou, Guo, Gladden, Contreras, & Kong, 2022)进行糊化,随后与脂肪酸复合形成淀粉包合物。但这些方法不可避免地会导致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;常压糊化可以保留耐热B型晶体(维持RS2骨架),同时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,HAMS经过常压烹饪处理,保留了其天然的耐热B型晶体(RS2特性),同时允许部分溶解的直链淀粉与不饱和脂肪酸复合形成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降解。HAMS-FA复合物在质地和可消化性方面的差异通过其结构和物理化学性质得到了解释。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)。此外,由不饱和脂肪酸形成的RS5不仅保护了易氧化的脂质,还为食品提供了额外的营养价值。然而,不饱和脂肪酸在常压烹饪下与HAMS的复合行为及其对复合体热稳定性和抗消化性的影响尚不明确。因此,本研究还探讨了脂肪酸饱和度的影响,为采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。