慢消化态淀粉超分子的可控自组装规律与机制

持续缓慢消化食品具有维持餐后血糖稳态、降低胰岛素抵抗、预防和治疗糖尿病、肥胖症及代谢综合症的生理学功能，是近年来国际食品科学研究领域的前沿热点。基于分子识别和控缓释共聚物的设计理念，本项目以淀粉颗粒为对象，引入食品基质组分（蛋白质、脂质或多糖），通过分子间多种相互作用与协同效应来调控其生物可利用性，设计结构明确、性能可控的慢消化态自组装超分子。通过各种先进分析技术，如SEC-MALLS-RI、FT-IR、NMR等系统地研究淀粉的内因(链长、分子量及其分布等)和外场(温度、pH值、组分性质等)对超分子自组装过程及所形成的纳/微米结构和生物降解性的影响，同时结合实验测试与计算模拟，建立超分子聚集体构效的定性规则与定量关系模型，从而摸索慢消化食品设计与制备的可行方法。本项目的开展不仅在多组分食品结构与性能的基础研究方面有重要的学术价值，而且对控缓释淀粉基载体材料的研究与实际开发有显著的指导意义。

慢消化淀粉(slowly digestible starch, SDS)是指那些在小肠中被完全消化吸收但速度较慢的淀粉。根据淀粉生物可利用性分类，可将其定义为在体外模拟消化条件下(pH 5.2、37 ℃) 20～120 min内被混酶(胰α-淀粉酶、糖化酶与转化酶)消化的淀粉营养片断。作为一种新型的功能性食品，SDS具有缓慢消化吸收、持续释放能量、维持餐后血糖稳态、预防和治疗各种与饮食相关慢性疾病的特殊生理学功能，因而日益成为食品科学和现代营养学领域的一个研究热点。目前，SDS的研究机构主要集中在欧美国家，相关报道仅局限于制备方法与生理功能研究；国内在此领域研究并不多见。本项目通过研究明确食品加工中基质组分自组装来调控SDS形成的可控装规律与机制，这对食品加工行业开发利用我国丰富的谷物资源，增加食品中SDS比例，提高食品营养品质具有重要的意义。.首先，采用通过乳化离子交联法利用非淀粉多糖包埋淀粉，获得淀粉微球的SDS含量提高了12.42%。当淀粉微球与0.15%壳聚糖交联1 h后，其SDS含增长至36.32%。推断出淀粉微球外层的海藻酸钙和壳聚糖/海藻酸钙具有位阻效应和缓释性，阻碍酶与淀粉的接触作用，增强了淀粉的慢消化。其次，采用葡萄皮、绿茶提取物、茶黄素等植物化合物来调控淀粉生物利用度。由酶动力学、荧光猝灭和计算机对接研究结果显示，多酚类物质与淀粉消化酶易形成复合物，从而影响其催化水解底物的能力，而且多酚化合物中的苯环上羟基与淀粉酶的Asp300侧链通过氢键和范德华力相互作用。最后，采用不同淀粉酶添加到淀粉基食品来调控其消化性能。结果显示：分支酶、淀粉蔗糖酶、麦芽糖基淀粉酶等糖酶修饰合成了具有慢消化性的束状超分子结构，证实了高度支化或者长侧链的淀粉分子具有较佳的慢消化营养品质。目前，相关研究成果已发表论文23篇，其中SCI收录14篇(总影响因子超过50，影响因子大于3的12篇)，授权专利9项，先后获2010年度江苏省优秀博士学位论文、教育部高等学校自然科学二等奖和科技进步二等奖奖、中国轻工联合会科技进步二等奖、中国粮油学会科学技术二等奖各1项。