从米糠中提取的低分子量阿魏酸寡糖通过抑制其自身聚集作用，增强了其对大米淀粉消化的抑制效果

《Carbohydrate Polymers》：Low-molecular-weight ferulic oligosaccharides derived from rice bran enhance the inhibitory effect on rice starch digestion by attenuating self-aggregation

通过分级沉淀法从稻米副产品制备了三种分子量不同的 ferulic oligosaccharides（RBFOs），系统研究了其结构特性、聚集行为及对米饭淀粉消化抑制效果。结果表明，分子量降低时RBFOs颗粒尺寸减小，自聚集性增强，其中90%乙醇沉淀的RBFOs因分子量最小（4698 Da）、自聚集较弱且分散性更好，对淀粉水解率抑制最显著（降至44.04%），为开发低GI淀粉基食品提供了理论依据。

　　

常梦伟|朱光素|刘坤仑

河南工业大学食品科学与工程学院，郑州，河南，450001，中国

摘要

本研究通过分级沉淀法使用50%、70%和90%的乙醇从米糠中制备了三种不同分子量的阿魏酸寡糖（分别命名为50%RBFOs、70%RBFOs和90%RBFOs），系统研究了它们的结构、聚集行为以及对大米淀粉消化的影响。结果表明，随着分子量的降低，颗粒尺寸从278.03 ± 12.71 nm减小到170.77 ± 7.12 nm，Zeta电位的绝对值也随之降低。50%RBFOs、70%RBFOs和90%RBFOs的分子量分别为35,130 Da、9,185 Da和4,698 Da，主要由阿拉伯糖、木糖、半乳糖和甘露糖组成。90%RBFOs呈现松散且破碎的结构，而50%RBFOs则呈现密集的聚集状态。热分析显示，其热稳定性随分子量的降低而降低。体外消化实验发现，RBFOs能够有效抑制大米淀粉的消化，使淀粉水解率分别降低了79.54 ± 0.60%至68.00 ± 0.42%、62.19 ± 0.50%和44.04 ± 0.94%。淀粉消化动力学进一步支持了这些发现。由于90%RBFOs的自聚集能力较弱且分散性较好，能够充分暴露活性位点与淀粉结合，从而有效减缓消化过程。这为开发基于米糠的低消化速率淀粉提供了新的理论基础。

引言

淀粉是膳食碳水化合物的主要来源，其消化行为与餐后血糖水平的调节密切相关。大米是世界上超过一半人口的主食，其淀粉含量通常在70%到80%之间（Wu等人，2025年）。然而，大米淀粉中含有较高比例的支链淀粉，其高度分支的结构容易被消化酶分解，导致快速消化的淀粉比例较高（No & Shin，2023年）。这种快速消化会导致餐后血糖水平迅速上升，并伴随胰岛素分泌峰值（Nadia, Bronlund, Singh, Singh, & Bornhorst，2021年）。长期摄入高血糖指数的食物会增加代谢综合征的风险，包括肥胖、2型糖尿病和心血管疾病（Chang & Liu，2024年；Zhuang, Zhu, Cheung, & Li，2024年）。因此，实施饮食调节策略以减缓大米淀粉的消化速率至关重要。

最近的研究表明，淀粉的消化行为不仅受其内在结构的影响，还受到共存膳食成分（包括多糖和多酚）的显著调节（Guo, Zheng, Yang, & Chen，2024年；Yu, Li, & Li，2025年；M. Zhang, Wang, Yu, Copeland, & Wang，2025年；Zhu等人，2025年）。水胶体在调节淀粉的消化特性方面起着关键作用。这些水胶体的分子量直接影响其溶解性、构象、与淀粉的相互作用方式以及最终的消化抑制效果（Shen等人，2025年；Zhao, Jin, Wu, & Chen，2023年）。低分子量的水胶体通常具有良好的溶解性和空间可及性，使它们能够通过分子间力更容易与淀粉相互作用，从而延缓酶促水解过程。相反，高分子量的水胶体倾向于形成物理屏障，影响淀粉的消化速率（Santamaria, Garzon, & Rosell，2023年）。Wang等人（Wang等人，2024年；Wang等人，2024年）发现，高分子量的水胶体可以在短期冷藏过程中调节豌豆淀粉的成分，有效延缓淀粉的消化。此外，Zheng等人（Zheng等人，2025年）的研究表明，它们可以在玉米淀粉周围形成屏障，分别使其可接触表面积减少55.8%和16.5%，从而抑制其有序结构的形成。值得注意的是，高分子量的水胶体在减少快速消化淀粉含量方面效果最为显著，表明它们在抑制淀粉消化方面具有优越性。总体而言，这些研究表明，不同分子量的水胶体成分对淀粉消化具有不同的抑制作用。

米糠是大米加工的主要副产品，富含膳食纤维、蛋白质和生物活性成分（Li, Liu, Cai, Yang, & Ngo，2024年）。然而，其资源利用率仍然较低，因为大部分被用作动物饲料或作为废物处理，这阻碍了其营养和功能潜力的充分发挥（Tan, Norhaizan, & Chan，2023年）。从米糠中提取的阿魏酸寡糖（RBFOs）是通过寡糖和阿魏酸的酯化反应生成的衍生物（Rudjito等人，2024年），结合了多糖的保水性能和阿魏酸的抗氧化活性（Wang等人，2024年；Wang等人，2024年）。研究表明，FOs的分子量与其生物活性密切相关（Zhang等人，2025年；Zhang等人，2025年；Zhang等人，2025年）。例如，从小麦糠中提取的低分子量FOs具有比高分子量FOs更强的抗氧化能力，其抗氧化活性与相对分子质量显著负相关（Wang等人，2024年；Wang等人，2024年）。在淀粉系统中，Yu等人（Yu等人，2024年）发现FOs可以通过氢键与淀粉分子发生物理交联，从而改变淀粉的聚集结构。Wang等人（Wang等人，2024年；Wang等人，2024年）进一步研究并指出，来自大麦的FOs可以有效抑制豌豆淀粉的糊化过程，并通过干扰直链淀粉的重排和双螺旋关联来延缓淀粉的短期再生。这种效应主要归因于FOs中的活性基团与淀粉之间的氢键相互作用和链缠结行为，增强了两者之间的结合。这些现象表明FOs在调节淀粉的结构和消化特性方面具有显著潜力。然而，不同分子量的FOs对淀粉消化的影响尚未得到系统研究。因此，它们分子量与功能之间的精确关系仍有待确定。

本研究旨在制备不同分子量的RBFOs（50%RBFOs、70%RBFOs、90%RBFOs），并系统研究了它们对大米淀粉体外消化性的影响。此外，通过结合RBFOs的结构表征和形态分析，阐明了分子量差异影响淀粉消化行为的机制。总体而言，这项工作为米糠的高值利用和开发低血糖响应型淀粉基食品提供了理论基础。

材料

米糠来自中国新乡金巴斯米业有限公司。大米淀粉来自中国上海的源叶生物科技有限公司，其中淀粉含量为97.91%（直链淀粉16.77%），蛋白质1.75%，脂质0.16%，灰分0.18%（Chen & Wang，2025年）。α-淀粉酶购自中国上海的Macklin生化有限公司。此外，还使用了α-葡萄糖苷酶、高温α-淀粉酶（CSA: 9001-19-8）、淀粉葡萄糖苷酶（CSA: 9032-08-0）和碱性蛋白酶（CSA: 9014-01-1）。

RBFOs的化学组成

分析了50%RBFOs、70%RBFOs和90%RBFOs的化学组成，结果见表1。三种RBFOs的中性糖含量分别为57.68 ± 0.23%、61.48 ± 0.34%和84.87 ± 0.85%，而尿酸含量分别为6.10 ± 0.07%、1.08 ± 0.07%和5.83 ± 0.22%。值得注意的是，50%RBFOs和70%RBFOs的总糖含量超过了60%，而90%RBFOs超过了90%，表明这三种RBFOs都含有

结论

本研究通过分级醇沉淀法制备了三种不同分子量的RBFOs，其分子量分别为35,130 Da、9,185 Da和4,698 Da。随着分子量的降低，平均颗粒尺寸从278.03 ± 12.71 nm减小到170.77 ± 7.12 nm，Zeta电位的绝对值也呈下降趋势。单糖组成的分析显示，三种RBFOs都含有阿拉伯糖和木糖。

CRediT作者贡献声明

常梦伟：撰写——原始草稿、软件使用、方法学设计、数据整理、概念构建。朱光素：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取。刘坤仑：撰写——审稿与编辑、监督、资源提供、资金获取。

资助

本研究得到了国家自然科学基金（32472381）、河南省重点研发项目（231111111800、251111113400）、河南省重点研发与推广项目（科学技术领域）（242103810078）以及中国博士后科学基金（2024 M750794）的支持。

未引用参考文献

Wang等人，2026

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。