近日，黃琪琳教授課題組在Carbohydrate Polymers雜志發(fā)表題為“Effects of wet-media milling on multi-scale structures and in vitro digestion of tapioca starch and the structure-digestion relationship ”的研究論文，該研究從“酶對(duì)淀粉的可及性”這一視角揭示了非糊化球磨改性淀粉高消化速率及高消化率的機(jī)制。

 

　　濕法球磨可有效將淀粉粒徑降低至納米級(jí)，進(jìn)而改變淀粉的顆粒形態(tài)和分子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致球磨淀粉獨(dú)特物化性質(zhì)的產(chǎn)生，如糊化溫度和糊粘度低、分散穩(wěn)定性好、比表面積大等，極大地拓寬了淀粉的應(yīng)用范圍。1879年，Brown和Heron首次發(fā)現(xiàn)，淀粉經(jīng)球磨處理后，其酶水解反應(yīng)顯著加快。而后，多數(shù)研究表明球磨淀粉某單一結(jié)構(gòu)的破損與淀粉消化（酶水解反應(yīng)）速率的增加存在高度相關(guān)性，但忽略了其他多尺度結(jié)構(gòu)的協(xié)同破損對(duì)提高球磨淀粉消化速率的貢獻(xiàn)。黃琪琳教授課題組前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在球磨過程中，顆粒結(jié)構(gòu)最先受損，其次是聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（包括同心環(huán)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶和非晶薄層結(jié)構(gòu)），最后是直鏈淀粉和支鏈淀粉的精細(xì)結(jié)構(gòu)。因此，研究推測(cè)多尺度結(jié)構(gòu)的階段性破壞將在不同程度上增強(qiáng)酶與破損部分結(jié)合，實(shí)現(xiàn)消化率的階段性增加。

 

　　相關(guān)結(jié)果證實(shí)了假設(shè)。由于同心殼結(jié)構(gòu)阻礙酶進(jìn)入顆粒，天然淀粉顆粒難以消化，呈現(xiàn)簡單線性消化模式，其消化速率僅為0.002。1 min的球磨處理破壞了淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)，使得酶從破壞的外殼屏障進(jìn)入到淀粉顆粒內(nèi)部，導(dǎo)致消化速率約63倍的增加。5-15 min的球磨處理可顯著破壞淀粉的短程有序結(jié)構(gòu)，并降低淀粉的分子量和尺寸，從而增強(qiáng)酶對(duì)受損淀粉的滲透和結(jié)合，導(dǎo)致球磨樣品消化速率的顯著增加。此外，30-420 min的球磨處理主要改變了分子鏈結(jié)構(gòu)，包括直鏈淀粉和支鏈淀粉，進(jìn)一步改善了酶對(duì)底物基質(zhì)的結(jié)合，但球磨樣品消化速率僅小幅增加。盡管球磨處理對(duì)多尺度結(jié)構(gòu)的破壞越來越嚴(yán)重，但淀粉中殼屏障的破損是提高消化率的最關(guān)鍵因素，其次是短程有序結(jié)構(gòu)的破損，最后才是直鏈淀粉和支鏈淀粉的分解。本研究進(jìn)一步完善了球磨淀粉多尺度結(jié)構(gòu)對(duì)體外消化速率的影響機(jī)制。

 

　　論文鏈接：doi:https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2022.119176；該論文由國家基金（31771996）資助。

 

　　通訊作者信息：黃琪琳（ hql@mail.hzau.edu.cn），博士，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。國家科技專家?guī)鞂＜?、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃評(píng)審專家、教育部科研基金和科技獎(jiǎng)勵(lì)評(píng)審專家、國家自然科學(xué)基金評(píng)審專家、湖北省科技廳專家?guī)鞂＜摇⒑笔〖Z油精深加工項(xiàng)目評(píng)審專家、中國食品衛(wèi)生安全教育專業(yè)委員會(huì)委員。致力于食品大分子的結(jié)構(gòu)、功能及交互作用，水產(chǎn)品加工、保鮮及風(fēng)味調(diào)控方面的研究。主持國家自然科學(xué)基金2項(xiàng)、人才項(xiàng)目2項(xiàng)，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題、十二五國家科技支撐計(jì)劃子課題、中央高?；究蒲匈Y金、高校博士點(diǎn)基金、武漢市應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目等20余項(xiàng)。以第一或通訊作者發(fā)表論文52篇，其中 SCI論文35篇，EI論文6篇，14篇IF>9.0，均篇IF>7.0；省科技成果鑒定7項(xiàng)，授權(quán)國家發(fā)明專利6件。擔(dān)任Journal of Aquaculture and Research和Green and Sustainable Chemistry期刊的編委，是20余個(gè)SCI期刊的評(píng)審專家。先后入選閩江學(xué)者講座教授、市級(jí)人才工程和青年晨光計(jì)劃。

 

　　第一作者信息：李栩栩，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院2019級(jí)博士研究生，導(dǎo)師為黃琪琳教授，研究方向?yàn)榈矸叟c蛋白的結(jié)構(gòu)、功能及其交互作用。