在抗消化性和淀粉-蛋白水解肽复合物的肽释放行为方面，由加工过程驱动的多尺度结构起着主导作用

《Carbohydrate Polymers》：Processing driven multi-scale structures dominate the anti-digestibility and peptide release behavior of starch-proteolytic peptide complexes

淀粉-蛋白肽复合物的多尺度结构调控及其消化行为研究。采用共胶束化、高压均质和酒精热处理三种方法调控淀粉与WPP的相互作用，发现共胶束化形成高结晶度抗性淀粉（RS 23.33%）和稳定释放结构，高压均质通过氢键增强形成松散网络（RS 15.37%），酒精热处理诱导V型晶型（结晶度20.44%）实现长效缓释。

　　

黄翔|胡宇轩|李月|朱松|黄德健

江南大学食品科学与技术学院，中国无锡214122

摘要

本研究探讨了不同的加工处理方法对淀粉与小麦蛋白肽（WPP）之间相互作用的影响，这些相互作用决定了复合体内部多尺度结构的形成，进而影响了其消化性和肽的释放行为。结果表明，共凝胶化作用形成了由疏水相互作用主导的短程有序（R_1047/1022 = 0.69）的非晶聚集体。该复合体的复合指数最高（37%），抗性淀粉（RS）含量为23.33%。消化后WPP的释放率为55.2%，消化产物的分子量为4.7 × 10³ Da。高压均质化显著增强了氢键，但形成了长程无序的松散网络。这种结构对酶的抵抗力较低（RS 15.37%），导致WPP快速释放（肠道释放率59.08%）。消化后，淀粉链发生大量降解，最终肠道消化产物的分子量降至4.6 × 10³ Da。酒精热处理增强了疏水作用，促使WPP被包裹在螺旋空腔中，形成了结晶度高（20.44%）且具有厚纳米层结构（d_{Bragg = 16.11 nm）的V型晶体，从而使RS含量提高到29.58%。在消化残渣中，该结构的分子量仍较高（5.1 × 10³ Da），长链（B3, DP ≥ 37）的比例也高于其他消化样品，实现了WPP的持续释放（34.76%）。}

引言

作为主要的膳食碳水化合物，易消化淀粉的消化特性对餐后血糖调节至关重要。近期研究广泛关注了淀粉与多种食品成分之间的相互作用，包括蛋白质（Zhang等人，2023年）、多酚（Yu等人，2024年）和脂质（Tan等人，2025年）。这些成分通过氢键和疏水相互作用等非共价力与淀粉结合，形成减缓淀粉消化速率的复合体（Zhang, Zhu, Saqib等人，2024年）。近年来，分子量较小、结构更灵活的蛋白肽在淀粉复合体系统中的应用潜力逐渐受到关注。小麦蛋白肽作为蛋白肽的代表类群，由于其低分子量而具有优异的溶解性和扩散性，有助于在加工过程中与淀粉分子充分接触。更重要的是，酶解后暴露出的丰富氨基酸侧链提供了形成氢键的极性位点和疏水相互作用的非极性基团。这种两亲分子结构使小麦蛋白肽具有通过与淀粉通过多种非共价作用（如氢键、疏水相互作用和离子键）形成结构多样复合体的独特潜力（Lu等人，2022年；Zhang, Zhu, Zhong等人，2024年）。这些结构差异对其消化行为有显著影响，其背后的机制需要深入研究。

通过不同的加工处理方法可以调节淀粉与食品成分之间的相互作用（Yu等人，2023年；Yu等人，2024年；Zhao等人，2024年）。共凝胶化促进了分子间交联结构的形成。高压均质化通过剪切力改变了复合体的聚集状态。酒精热处理通过调节系统极性增强了疏水相互作用，诱导了有序晶体结构的形成。Zheng等人（2024年）指出，挤压处理在强烈剪切和高温作用下促进了淀粉与阿魏酸之间的A + V型结晶。这种结构通过加强氢键和稳定晶体阻碍了酶的进入。Sun等人（2021年）提出，酒精热处理促进了12至14碳链脂肪酸与淀粉之间的V型结晶，增强了疏水相互作用，显著提高了复合体中的RS含量并延缓了酶解过程。通过比较这三种方法，可以研究氢键和疏水相互作用等不同作用，这些作用分别调节了淀粉-肽复合体的多尺度结构，从而直接关联了它们最终消化特性和肽释放行为的变化机制。然而，不同处理方法调节淀粉与蛋白肽之间相互作用的方式，以及这些作用如何诱导多级结构演变并影响其消化特性的机制尚未完全阐明。

淀粉复合体的多尺度结构在消化过程中会发生动态变化，直接影响其最终性质和功能因子的释放行为。Zhu等人（2021年）发现，在消化过程中，淀粉复合体中的EGCG通过空间位阻效应延缓了酶对淀粉颗粒的侵蚀和分子量的降低，减缓了分子链的断裂，优先保护了中长链（DP ≥ 12）免受水解。Liu, Cheng等人（2024年）证明，由淀粉-月桂酸复合体形成的V型晶体和疏水界面在消化过程中能抵抗酶的降解。这种复合体作为一种动态稳定的屏障，延缓了酶的渗透和姜黄素的释放。这些结果表明，系统地分析这些复合体在消化过程中的结构动态变化和释放行为对于理解其消化调节机制至关重要。

本研究采用三种处理方法制备了淀粉-蛋白肽复合体：共凝胶化、高压均质化和酒精热处理。利用X射线衍射、小角X射线散射、傅里叶变换红外光谱和差示扫描量热法表征了复合体的多尺度结构，并分析了这些结构与消化特性之间的内在关系。结合体外模拟消化实验，研究了消化过程中淀粉分子量、链长分布、形态特征和肽释放的动态变化，阐明了结构演变与消化行为之间的相关性。基于以上研究，假设特定的加工方法会主导淀粉与蛋白肽之间的相互作用力，这种分子间作用力的差异将决定不同多尺度结构的形成。最终，这些结构多样的复合体有望调节淀粉的抗消化性以及消化过程中肽的控释特性。本研究为淀粉-蛋白肽复合体的消化调节机制提供了新的见解，并为开发具有持续释放功能的食品成分提供了理论支持。

材料

普通玉米淀粉（MS）购自Cargill公司（美国明尼苏达州韦扎塔）。根据供应商的技术文档和我们的实验室测量结果，MS的基本结构参数如下：淀粉含量83.24%，直链淀粉含量25%，蛋白质含量0.36%，水分含量11.82%。其重均分子量（M_w）通过配备差示折射仪检测器的高效液相色谱法测定为2.9 × 10⁶ Da。

WPP的基本结构

WPP的基本结构为其功能提供了分子基础。酶处理显著改变了其疏水特性，总疏水氨基酸含量增加到0.98 g/100 g（表S1）。同时，分子量分布向低分子量组分（<500 Da，占56.76%）偏移（表S2），表现出极高的表面疏水性（4862.15）。这些结果表明，酶解有效地

结论

本研究通过共凝胶化、高压均质化和酒精热处理制备了具有不同主导相互作用力的淀粉-蛋白肽复合体，系统阐明了这些多尺度结构对消化和释放行为的调节机制。结果表明，高压均质化显著增强了形成的复合体中的氢键相互作用。尽管这一过程增强了短程有序性

CRediT作者贡献声明

黄翔：撰写——原始草稿、方法学、实验设计、数据分析。胡宇轩：撰写——审阅与编辑、方法学、实验设计。李月：方法学、资金获取、数据分析、概念构建。朱松：资源协调、方法学、数据管理、概念构建。黄德健：撰写——审阅与编辑。

未引用参考文献

Sun, Zheng, Liu, Huang and Chen, 2022

Wang, Zhu, Huang and Li, 2025

Zhu et al., 2024

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号32272314）、111项目（B0719028）、食品科学与技术国家一流学科计划（JUFSTR20180204）以及“江苏省食品安全与质量控制协同创新中心”的支持。