本期介紹江南大學金征宇院士等發表在《中國食品學報》第25卷第3期的論文《糖原分支酶改性不同晶型淀粉的結構與消化性》。
淀粉作為人類膳食中重要的能量來源，其消化特性與人體健康密切相關。傳統酶法改性淀粉多基于糊化體系，但高溫處理會破壞淀粉晶態結構，影響其加工性能。本研究采用來源于霍里科火球菌（Pyrococcus horikoshii OT3）的糖原分支酶（GBE），在非糊化體系下對三種不同晶型淀粉（玉米淀粉CS、馬鈴薯淀粉PS、豌豆淀粉PBS）進行改性，系統分析其結構變化與消化特性，以探索GBE在功能性淀粉開發中的應用潛力。
淀粉的晶體結構分為A型（谷物淀粉）、B型（塊莖淀粉）和C型（豆類淀粉），不同晶型淀粉的理化性質及消化特性差異顯著。現有酶法改性研究多集中于糊化體系，但高溫處理會破壞淀粉顆粒的天然結構。本研究旨在通過非糊化體系下的GBE改性，在維持淀粉顆粒完整性的同時，調控其分支結構與消化特性，為開發低升糖指數（GI）食品提供理論支持。實驗采用玉米淀粉（A型）、馬鈴薯淀粉（B型）和豌豆淀粉（C型），通過異源表達純化獲得Ph GBE，在60℃非糊化條件下進行酶促反應。利用掃描電鏡（SEM）觀察顆粒形貌，X射線衍射（XRD）分析長程有序結構，傅里葉紅外光譜（FTIR）表征短程有序性，高效陰離子交換色譜（HPAEC-PAD）測定鏈長分布，核磁共振（1H NMR）分析糖苷鍵比例，并結合體外消化模型和差示掃描量熱（DSC）評估消化特性與熱力學性質。
Ph GBE對不同晶型淀粉的改性效果依次為CS＞PBS＞PS。改性后，玉米淀粉、豌豆淀粉維持原晶型結構（A型和C型），而馬鈴薯淀粉因部分糊化導致B型特征峰減少。α-1,6糖苷鍵比例顯著提升：玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、豌豆淀粉的α-1,6糖苷鍵含量分別增加173.93%（4.45%→12.19%）、91.94%（3.85%→7.39%）和71.37%（5.66%→9.68%），表明GBE有效促進分支結構形成。鏈長分布優化：短鏈（DP＜13）比例增加（CS提升2.34%，PS提升3.89%），長鏈（DP＞25）比例減少，證實GBE優先水解長鏈并形成短分支。消化特性改善體外消化率降低：改性后玉米淀粉的快速消化淀粉（RDS）含量顯著下降13.05%（82.33%→69.28%），慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）比例分別提升至22.59%和7.68%；馬鈴薯淀粉與豌豆淀粉的RDS含量亦下降7.89%和7.52%。消化延緩機制：α-1,6糖苷鍵比例增加及短鏈比例提升，阻礙消化酶作用，從而降低淀粉水解速率。熱力學性質與顆粒穩定性：改性淀粉的峰值糊化溫度（Tp）均高于60℃，表明非糊化體系下顆粒結構保持完整。有序度降低：相對結晶度顯著下降（CS：22.2%→19.8%；PS：26.4%→14.6%；PBS：24.6%→16.0%），同時焓值（ΔH）減少，反映內部有序結構被破壞。
本研究證實，非糊化體系下Ph GBE可有效修飾不同晶型淀粉的分支結構，顯著提升α-1,6糖苷鍵比例并改善消化特性。玉米淀粉因A型結晶結構更易被GBE作用，改性效果最為顯著。該技術在不破壞淀粉顆粒形態的前提下，實現了消化特性的定向調控，為開發低GI食品及功能性淀粉基材料提供了新策略。未來可進一步探索GBE與其他酶的協同作用，優化改性工藝并拓展其在食品工業中的應用。
引用信息：廖海超, 龍杰, 高怡, 等. 糖原分支酶改性不同晶型淀粉的結構與消化性[J]. 中國食品學報, 2025, 25(03): 12-22. DOI:10.16429/j.1009-7848.2025.03.002.
原文鏈接
https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=En0qcdJbrGmA74vNu5Yj-xAt-gG_tAarITNS3eweB3-v12hPpKs3Z268ncaVaJzaHGgsKHlKgEjyk4O3SxJsb_dB7S7YEzOIpT2ihmS8W4cGbZWboMF5QD6yy4ifgZakKC260f7p1gSZ-NOzLo9wXXSm_VUmgLjxvV_2pcbS_KSiv_03OeJ_sg==&uniplatform=NZKPT&language=CHS
