Polygonatum多糖和低分子量果聚糖对淀粉糊化过程的抑制作用：蒸汽诱导的结构变化的影响

《Food Chemistry》：Inhibition of starch gelatinisation by Polygonatum polysaccharides and low-molecular-weight fructans: effects of steam-induced structural modifications

降低GI大米制品研究：蒸汽处理Polygonatum多糖及低分子量果糖有效抑制淀粉糊化（GI降8.08%-9.34%），分子量与单糖组成起关键作用。

　　

张玉洁|王子燕|程欢|陈世国|叶星倩|陈建乐

浙江大学生物系统工程与食品科学学院，智能食品技术与装备国家地方联合工程实验室，浙江省农业食品加工重点实验室，中国杭州310058

摘要

与饮食相关的慢性疾病日益普遍，这凸显了降低淀粉类食物血糖指数（GI）的必要性。本研究从蒸煮0–24小时的 Polygonatum 根茎中提取多糖和低分子量果聚糖，并将其加入米淀粉中，以评估其对米淀粉物理化学性质的影响。所有糖类处理均显著降低了糊状物的粘度，提高了糊化温度，并降低了糊化焓（p < 0.05）。蒸煮12小时后获得的多糖和低分子量果聚糖表现出最强的抑制作用，分别使糊化温度提高了7.6%和9.4%。这些效应受分子量和单糖组成的影响。添加了 Polygonatum 多糖和低分子量果聚糖的米糕，其血糖指数估计降低了8.08%和9.34%，同时未影响其硬度和弹性（p > 0.05）。本研究为开发富含 Polygonatum 糖类的低GI米制品提供了机制上的见解和实际指导。

引言

淀粉类食物是膳食能量的主要来源；然而，它们也是餐后血糖升高的主要原因，许多加工过的淀粉产品被归类为高血糖指数（GI）食品。随着全球糖尿病发病率的上升，降低富含淀粉的食物的GI已成为一个关键的研究领域。越来越多的证据表明，可溶性膳食纤维会干扰淀粉的糊化过程并延缓酶促水解（Zhang, Liu等人，2025年）。

Polygonatum（Polygonatum Mill.）是一种属于天门冬科的多年生草本植物，在中国长期以来被用作传统的药用和食用资源（常被称为“药食同源”）。其根茎富含多糖和低分子量果聚糖（LMW-Fructans），这两种物质都被认为是具有潜在代谢益处的可溶性膳食纤维（Mei等人，2025年）。由于草酸钙针刺引起的刺激，生 Polygonatum 很少被直接食用，因此采用蒸煮这一传统加工方法已有1400多年的历史，以减少草酸含量并提高口感（Li, Chen & Zhang, 2024年）。

将多糖加入淀粉系统中已被证明可以有效调节淀粉的物理化学性质和消化性（Gong等人，2025年）。此外，Polygonatum 衍生碳水化合物的结构特征和生物活性已被记录在案，蒸煮过程显著改变了 Polygonatum 多糖（Guan等人，2026年）和 LMW-Fructans（Mei等人，2025年）的含量和分子结构，后者被鉴定为龙舌兰型果聚糖（Si等人，2025年）。然而，不同蒸煮时间下米淀粉（RS）与 Polygonatum 多糖或 LMW-Fructans 之间的相互作用及其不同效应的机制仍需进一步研究。

本研究将蒸煮0–24小时的 Polygonatum 根茎中提取的多糖和 LMW-Fructans 加入米淀粉中，以评估其对淀粉物理化学性质的影响。对这些糖类的分子量分布和单糖组成进行了表征，以阐明其作用机制。基于这些结果，选择蒸煮12小时后获得的糖类作为代表性样品，并将其加入粳米粉中制备 Polygonatum 强化的米糕。然后对这些米糕的烹饪性能、质地特性和估计的血糖指数（eGI）进行了评估。本研究为 Polygonatum 衍生糖类的降GI潜力提供了机制上的见解，并从产品质量的角度为优化蒸煮时间提供了合理的依据。

材料

从中国山东省泰安市采集了5年生Polygonatum sibiricum（Delar. ex Red.）的新鲜根茎，采集时间相同。所有根茎均来自同一种植园，在相同的农艺条件下获得，以尽量减少变异性。收集的样本混合后形成一批代表性样品用于后续实验。我们之前的研究全面表征了原始根茎的基本化学组成

抑制淀粉糊化行为

在室温下，淀粉颗粒不溶于水，但在加热过程中会膨胀并部分溶解，导致粘度迅速增加（Kong等人，2020年）。如图1a所示，所有样品在初始阶段的粘度相当；然而，在加热过程中出现了明显差异，表明 RS 与 Polygonatum 糖类之间的相互作用主要发生在糊化过程中。

结论

从蒸煮0–24小时的根茎中提取的 Polygonatum 糖类显著改变了米淀粉的物理化学性质，降低了糊状物的粘度，提高了糊化温度（T_o、T_p 和 T_c），同时使 ΔH 降低了20.06–35.09%（p < 0.05）。值得注意的是，P12 和 L12 表现出最强的抑制作用，分别使糊化温度提高了7.6%和9.4%，而 P12 还使稳态剪切流变学 K 值降低了36.87%。除了分子量之外

CRediT 作者贡献声明

张玉洁：撰写——初稿，正式分析，数据管理。王子燕：研究，数据管理。程欢：撰写——审稿与编辑，概念构思。陈世国：监督，概念构思。叶星倩：撰写——审稿与编辑，监督，概念构思。陈建乐：撰写——审稿与编辑，监督，资金获取，概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了宁波市科学技术局（2023Z119）、山东省研发计划（2023TZXD025）以及龙泉市科技研究项目（2024CYNY-003）的财政支持。