《Food Bioscience》：Structural Regulation and Digestibility Modulation of Starch-Chlorogenic Acid Complexes via Different Physical Processing Methods: Insights into Intermolecular Interactions and Multi-Level Structures
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玉米淀粉-绿原酸复合物的多级结构调控及其消化特性研究，通过热处理、超声处理和高压均质制备不同结构复合物，发现热处理和超声处理形成V型复合物（疏水作用）和更小颗粒尺寸，高压均质增强氢键和有序结构，抗性淀粉含量分别提升11.05%、8.92%和12.79%，证实结构变化与消化抑制正相关，为开发低GI淀粉基食品提供理论依据。
Jinlei Li|Xiang Huang|Yue Li|Song Zhu|Dejian Huang
江南大学食品科学与技术学院，中国无锡，214122
摘要
本研究旨在探讨通过不同的加工方法制备的玉米淀粉-绿原酸（CHA）复合物的多层次结构对淀粉消化特性的影响及其作用机制。结果表明，经过热处理和超声处理的复合物通过疏水相互作用形成了V型结构。与糊化玉米淀粉相比，热处理-玉米淀粉-CHA复合物（HT-CHA）和超声处理-玉米淀粉-CHA复合物（UT-CHA）的粒径分别从313.50 μm减小到127.07 μm和39.75 μm，而结晶度分别从13.99%增加到14.46%和14.46%。高压均质化-玉米淀粉-CHA复合物（HP-CHA）主要通过氢键结合。HP-CHA的粒径减小到12.28 μm，其长程有序结构得到增强，结晶度提高到15.70%，热稳定性也有所提高。微观结构观察显示所有复合物都具有致密的结构。HT-CHA、UT-CHA和HP-CHA的抗性淀粉（RS）含量分别增加了11.05%、8.92%和12.79%。相关性分析表明，RS含量与直链淀粉含量呈正相关，这导致与CHA的相互作用更强，从而形成了更紧凑的结构。这些发现为理解不同加工方法对淀粉-多酚复合物多层次结构和消化特性的调控机制提供了理论基础。
引言
玉米淀粉（CS）是一种广泛消费的主要碳水化合物。然而，由于其易消化性及较高的血糖指数，它与糖尿病等慢性疾病的风险增加有关（Zhang等人，2023年）。研究表明，淀粉可以通过非共价作用与蛋白质、多酚和脂质等食品成分形成复合物，这些复合物可以延缓淀粉的消化（Tan & Kong，2020年；Zhang等人，2024A年）。近年来，多酚在淀粉复合物系统中的应用受到了越来越多的关注（Yu等人，2023年；Yuan等人，2024年）。多酚的加入改变了淀粉的结构，进一步影响了其消化过程。
研究发现，食品成分可以通过特定的相互作用调节淀粉的消化。多酚可以通过氢键、疏水相互作用和静电相互作用与淀粉形成包合物和非包合物（Yu等人，2022年）。在存在小疏水分子的情况下，淀粉可以形成单螺旋结构，使这些分子部分或完全嵌入疏水腔中（Buléon等人，1998年）。这些发现表明，不同的相互作用可以诱导形成具有不同结构的复合物，并对其功能产生不同的影响。绿原酸（CHA）是一种由咖啡酸和奎宁酸酯键合而成的酚类化合物，其结构包含一个苯环和多个羟基，使其能够通过多种非共价作用力与淀粉分子形成复合物（Clifford等人，2017年）。这一结构特性使其能够通过多种分子间作用力引导形成多层次的复合物结构，从而调节其物理化学性质和微观结构。
加工方法是改变淀粉-成分复合物结构形成的关键因素之一（Wu等人，2024年）。通过热处理，淀粉的双螺旋结构会展开，使客体分子能够进入颗粒内部并与淀粉链相互作用（Chi等人，2022年）。超声处理的空化效应加速了溶剂的渗透并破坏了淀粉颗粒，改变了反应分子之间的碰撞概率（Raza等人，2021年；Vijayakumar等人，2024年）。高压均质化可以通过高压增强客体分子的分散。强烈的机械剪切和湍流改变了淀粉的结晶度，促进了淀粉和客体分子的重排（Chutia & Mahanta，2021年；Luo等人，2024年）。CHA处理与不同加工方法结合的效果需要进一步研究。具体来说，加工方法会通过调节分子间相互作用来改变复合物的结构特性，进而影响淀粉的消化性。
在本研究中，分别通过热处理、超声处理和高压均质化制备了CS-CHA复合物，并对其物理化学性质进行了检测。确定了复合物中的分子间相互作用，并进一步分析了复合物的多层次结构，包括粒径分布、晶体结构、短程有序结构及样品的形态。结合体外消化实验，系统阐明了各种加工方法对淀粉多层次结构和消化特性的影响机制。本研究为加工方法在淀粉-多酚复合物中的应用以及开发消化缓慢的淀粉类食品奠定了基础。
材料
玉米淀粉（CS）购自上海Canspec科技有限公司（中国上海）。绿原酸（98%）购自Adamas（中国上海）。α-淀粉酶（A7095，≥260 U/mL）和胰酶（P7545，8*UPS）购自Sigma-Aldrich（中国上海）。用于测量淀粉消化过程中葡萄糖产生的葡萄糖试剂盒购自上海荣盛生物制药有限公司（中国上海）。其余试剂购自国药集团。
直链淀粉含量
直链淀粉含量显著影响了淀粉-多酚复合物的结构（Yang等人，2024年）。玉米淀粉的直链淀粉含量为22.57%（表1）。超声处理后，直链淀粉含量增加到23.56%。超声通过产生空化效应破坏了大分子量的支链淀粉，从而降低了淀粉的分子量并增加了直链淀粉含量（Peres等人，2015年）。与超声处理相比，高压均质化对直链淀粉含量的影响更为显著。
结论
本研究采用了三种加工方法制备了CS-CHA复合物。结果表明，不同的加工方法调节了CS与CHA之间的分子间相互作用，改变了复合物的多层次结构，进而影响了CS的体外消化性。热处理和超声处理主要通过疏水相互作用形成了V型复合物，并减少了抗性淀粉（RDS）的含量。超声处理还略微调节了分子间相互作用，形成了更加有序的结构。
作者贡献声明
Xiang Huang：撰写、审稿与编辑、验证。
Jinlei Li：撰写、审稿与编辑、验证、方法学设计、实验研究、数据分析、概念构建。
Yue Li：撰写、审稿与编辑、项目监督、概念构建。
Dejian Huang：项目监督、实验研究。
Song Zhu：撰写、审稿与编辑、资源协调、方法学设计
未引用文献
Dai等人，2024年；Wang等人，2024年；Zhang等人，2024年；Zhang等人，2024年。
利益冲突
作者声明与本手稿所述工作无利益冲突。
利益冲突声明
作者声明没有利益冲突。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：32272314、32172197）和中国“江苏省食品安全与质量控制协同创新中心”项目的财政支持。
