《Food Chemistry》：Changes in structure, digestion, and curcumin release properties of starch constructed by protein fibrils-OSA starch interactions
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乳清蛋白纤维（WPIF）与辛基琥珀酰亚胺改性高直链玉米淀粉（OSA-HAS）的相互作用可显著提升抗性淀粉含量（31.52–42.85%）和姜黄素包封效率（43.14–51.13%），其机制源于疏水作用引发的淀粉结构改变（结晶度降低、短/长程有序结构破坏），并发现WPIF/OSA-HAS比例为0.4时酶解抵抗性最强而姜黄素释放最慢。
金丹妮|王晓燕|李一辉|龙金叶|黄正宇|林勤璐|丁永波
国家水稻及副产品深加工工程技术研究中心，湖南省特种医用加工食品重点实验室，湖南省林业可食用资源安全与加工重点实验室，中南林业科技大学食品科学与工程学院，中国湖南长沙410004
摘要
本研究探讨了乳清蛋白分离物纤维（WPIF）对辛烯基琥珀酸酐（OSA）修饰的高直链淀粉（OSA-HAS）的消化性和释放特性的影响，重点分析了WPIF与OSA-HAS之间的相互作用。结果表明，添加WPIF后，抗性淀粉含量（31.52–42.85%）和姜黄素的包封效率（43.14–51.13%）增加，同时相对结晶度和1047 cm?1/1022 cm?1比值降低，这是通过WPIF与OSA-HAS之间的疏水相互作用实现的。不同WPIF/OSA-HAS比例下复合体的酶抗性顺序为r = 0.10 < r = 0.20 < r = 0.30 < r = 0.50 < r = 0.40，而姜黄素的释放速率则呈现相反的顺序。值得注意的是，WPIF-OSA-HAS的相互作用依赖于WPIF/OSA-HAS的比例，其中WPIF/OSA-HAS比例为0.4时效果最佳。这些发现为WPIF-OSA-HAS复合体对酶消化的抵抗机制提供了初步见解，并为开发基于抗性淀粉的载体提供了可能。
引言
姜黄素是一种天然存在的亲脂性多酚，具有多种生物活性，并具有调节结肠炎症反应的潜力（Didat等人，2025年）。然而，姜黄素在加工、储存和通过胃肠道过程中的稳定性较差，导致其在人体内的生物利用度较低（Alavi和Ciftci，2025年；Zhan等人，2024年）。辛烯基琥珀酸酐（OSA）修饰的淀粉（OSA-淀粉）由于其高比表面积和两亲性，成为一种有效的姜黄素载体材料，并已获得FDA的食品使用批准（Bist等人，2025年；Fan等人，2025年）。许多研究表明OSA-淀粉是一种有效的递送载体。例如，Cao和Lu（2025年）使用OSA修饰的多孔淀粉（OSAPS）来装载和维持纳aringin的释放，并观察到较高的取代度可以增强保护作用并延缓在小肠中的释放。同样，Xu等人（2024年）在基于乳液的递送系统中使用糊化的OSA修饰的蜡质薏苡仁淀粉来递送虾青素，有效保护了其在口腔、胃和小肠中的消化。总之，虽然关于OSA-淀粉的研究主要集中在开发新型载体以保护疏水性生物活性物质免受小肠消化的影响，但针对结肠靶向释放姜黄素的专门抗性淀粉载体的研究仍较为缺乏。
因此，必须对OSA-淀粉进行改性，以实现姜黄素的控释和结肠靶向释放。带负电荷的OSA-淀粉可以与带正电荷的蛋白质相互作用，从而影响淀粉的消化速率和程度（Wang等人，2025年）。此前已有报道指出OSA-淀粉与蛋白质（如乳清蛋白）之间会形成静电复合物（Lin等人，2024年）。这种相互作用也可能涉及蛋白质纤维，这是一种新型纳米材料，具有棒状结构和高长宽比，是通过蛋白质在高温和低pH条件下的纤维化形成的（Eslami等人，2025年；Zhao等人，2025年）。假设蛋白质纤维的独特性质可能增强对淀粉消化的控制。事实上，研究表明蛋白质纤维与淀粉之间的相互作用对消化的影响比天然蛋白质更显著（Zhang等人，2023年）。尽管已经广泛研究了OSA-淀粉与蛋白质的复合系统在体外降低淀粉消化方面的潜力，但OSA-淀粉与蛋白质纤维相互作用调节淀粉消化的具体机制仍不清楚。
值得注意的是，Niu等人（2023年）证实乳清蛋白分离物纤维（WPIF）和OSA-淀粉在pH 3.0–5.0范围内可以形成静电复合物。然而，据我们所知，很少有研究关注利用OSA-淀粉与蛋白质纤维共同开发基于抗性淀粉的载体及其在姜黄素结肠靶向递送系统中的应用。因此，为了减少姜黄素在胃和小肠中的泄漏，我们认为利用OSA-淀粉与蛋白质纤维之间的相互作用可以增强淀粉的消化抗性，从而改善其结肠靶向和控释性能。这种方法可能会减缓姜黄素的释放速率，最终提高其口服生物利用度并最大化其生物活性。
因此，本研究首次探讨了由蛋白质纤维与OSA-淀粉相互作用形成的淀粉在结构、消化和释放特性方面的变化，研究了蛋白质纤维与OSA-淀粉相互作用的关系、蛋白质纤维-OSA-淀粉复合物的结构特征、它们的消化性以及它们对姜黄素的结肠靶向控释行为。这些发现有望为设计高抗性淀粉含量的蛋白质纤维-OSA-淀粉复合物提供理论基础，以应用于结肠特异性递送系统。
材料
本研究中使用的高直链玉米淀粉（HAS，粗蛋白含量：0.23 ± 0.01%，脂肪含量：0.22 ± 0.01%，灰分含量：0.14 ± 0.01%）由Ingredion（美国新泽西州）提供。乳清蛋白分离物（WPI，纯度：80%）由浙江银诺生物技术有限公司（中国浙江）提供。姜黄素（纯度≥95%）购自上海瑞阳生物技术有限公司（中国上海）。KBr购自富辰化学试剂有限公司（中国天津）。NaOH由国药化学公司采购。
FTIR光谱
图1A中清晰地观察到了WPIF的纤维形态，证实了其成功形成。Niu等人（2023年）也报道了冻干WPIF的类似纤维结构。WPIF、HAS、OSA-HAS和WPIF-OSA-HAS复合体的FTIR光谱见图1B。WPIF的特征吸收峰位于1642.31 cm
?1和1542.56 cm
?1，分别对应于肽键的C=
O伸缩振动和β-折叠聚集（Zhang等人，2023年）
结论
本研究揭示了WPIF-OSA-HAS相互作用与淀粉酶消化抗性之间的关系，重点关注了结构变化。WPIF-OSA-HAS相互作用可能导致颗粒聚集增加以及淀粉短程有序结构和长程有序结构的减少；因此，这些结构变化使得WPIF-OSA-HAS复合体的体外消化抗性增强。
CRediT作者贡献声明
金丹妮：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，验证，监督，软件使用，方法学，实验设计，数据分析，概念构思。
王晓燕：验证，监督，软件使用，资源获取，实验设计，数据分析，概念构思。
李一辉：软件使用，方法学，实验设计，数据分析，概念构思。
龙金叶：软件使用，方法学，数据分析。
黄正宇：资源获取，项目协调。
利益冲突声明
作者声明他们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
本研究得到了湖南省自然科学基金（项目编号：2025JJ50147）和湖南省自然科学基金（项目编号：2024JJ6714）的财政支持。
