多肽-大米淀粉复合物响应胃肠环境刺激自组装调控淀粉慢消化的机制研究

The complexes formed by starch and other food ingredients, such as protein, fatty acid, etc., can improve the content of slowly digestible starch (SDS), which is effective for the homeostasis of postprandial plasma-glucose. Due to the specific molecular structure, polypeptides can provide broad sites for combining with starch, and are also highly sensitive and responsive to the environment. However, the effects of polypeptides on the digestion characteristics of starch are not clear. Based on this, our research group successfully constructed a slowly digestible grass carp protein hydrolysates-starch complexes in our previous work. Therefore, in this project, firstly, the homogenization in combination with spray drying was used to form polypeptides-rice starch complexes (PRSCs) by regulating the type and structure of polypeptides as well as the processing parameters. Then, the microscopic morphology, crystalline structure, and molecular orientation of PRSCs were correlated to explain the binding mechanism of polypeptides and rice starch. Thirdly, the self-assembly mechanism of PRSCs was clarified by studying changes in electric potential, morphology and structure of internal ordered aggregate under the stimulation of gastrointestinal environment. Finally, the interaction process between the self-assembled PRSCs and porcine pancreatic α-amylase and other enzymes were elucidated and identified to reveal the mechanism of SDS. The findings will provide not only new ideas and methods for the preparation of SDS, but also a theoretical basis for the mechanism of polypeptides regulating the slowly digestible rice starch.

淀粉与其他食品组分（如蛋白质、脂肪酸等）形成的复合物，能提高其慢消化淀粉的含量，有利于餐后血糖的稳态化。多肽特殊的分子结构为其与淀粉分子结合提供广阔位点的同时，也使其对环境具有高度的敏感性和响应性。但目前多肽对淀粉消化特性的影响尚不明晰。因此，在课题组前期成功构建出慢消化草鱼蛋白肽-大米淀粉复合物的基础上，本项目首先采用均质联用喷雾干燥技术，通过调控多肽的来源与结构以及加工参数，构建慢消化多肽-大米淀粉复合物，并与其微观形态、晶态结构和分子取向等进行关联，探明多肽与大米淀粉的结合机制。然后，在胃肠环境刺激下，研究电位、形貌和内部有序聚集态结构等变化，明确多肽-大米淀粉复合物的自组装规律。最后，阐明复合物自组装体与猪胰α-淀粉酶等酶分子相互作用过程的确认与识别，揭示其调控淀粉慢消化的机制。预期研究结果可为制备慢消化淀粉提供新方法和新思路，并为多肽调控大米淀粉慢消化的机制提供理论依据。

为深入研究多肽与大米淀粉之间相互作用及其对大米淀粉消化性能的影响，本项目首先选用不同来源和结构的多肽与大米淀粉进行结合，研究影响复合物形成的关键因素，阐明多肽-大米淀粉的结合机制。然后，进一步探明多肽-大米淀粉复合物响应胃肠环境刺激自组装的行为规律，及其对大米淀粉慢消化的调控机制。主要研究结果如下：.（1）不同低聚肽，如豆类肽（豌豆肽和大豆肽），以及谷物蛋白肽（小麦肽、大米肽、玉米肽）与大米淀粉之间相互作用，不仅可以改善大米淀粉的糊化等理化性质，也能降低其消化速率。但由于低聚肽性质（如氨基酸组成、分子量大小等）的不同，改善的效果也有所不同，其中大豆肽的效果最显著。.（2）不同低聚肽，如豆类肽（豌豆肽和大豆肽），以及谷物蛋白肽（小麦肽、大米肽、玉米肽），均可以抑制α-葡萄糖苷酶的活性，其中豆类肽要比谷类肽拥有更好的抑酶能力，其主要的原因在于其主要成分的氨基酸含量不同。此外，金属离子，如Mg2+、Zn2+、Fe2+能够协同上述低聚肽增强其对α-葡萄糖苷酶活性的抑制力度，而Ca2+则削弱。.（3）不同低聚肽（小麦肽、玉米肽、大豆肽、豌豆肽、草鱼鱼皮肽）协同不同食用胶（阿魔芋胶、海藻酸钠、微晶纤维素、羧甲基纤维素钠等）均能显著降低大米淀粉的消化速率，其中草鱼鱼皮肽协同羧甲基纤维素钠的效果最佳。.（4）与单独的高压均质结合喷雾干燥处理相比，草鱼鱼皮肽的添加使得大米淀粉结构出现显著差异，如形态、相对结晶度、短程有序结构、无定形构象的相对比例、峰全宽等，进而使得其中慢消化淀粉和抗性淀粉的含量增加，淀粉消化率降低。此外，草鱼鱼皮肽能与释放的直链淀粉、支链淀粉和颗粒残留物等结合，阻碍淀粉水解。.本项目研究结果为制备慢消化淀粉提供新方法和新思路，并为多肽调控淀粉慢消化的机制提供理论依据。项目所发明的一种蛋白肽-慢消化淀粉颗粒及其制备方法，已转让给上海奕方农业科技股份有限公司，并已应用于该公司产品中。