支链淀粉－脂质复合物超分子自组装机制及对淀粉消化性能的影响

One of the main factors that influence starchy food processing and nutritive value of final products is the formation of complex between starch and lipid during processing. Although it is generally thought that amylose in starch can form complex with lipid, the formation of amylopectin-lipid complex is also very important for food processing and nutrition, especially for waxy starches. Consequently, a deeper study of interaction mechanism of amylopectin-lipid complex and its effect on starch functionality and digestibility is of high importance for better understanding the effect of formation of starch-lipid complex on food processing and nutrition. This project will be the first study to systematically investigate the effect of structural characteristics lipid and experimental conditions on complex index and structural characteristics of amylopectin-lipid complex. This study will reveal which is the key factor in influencing the formation of amylopectin-lipid complex. In this project, the molecular simulation technique will also be used to probe the interaction forces formed between amylopectin and lipid. By doing so, the molecular mechanism of self-assembly of amylopectin and lipid complex will be elucidated. The effect of lipid addition on the functional properties of waxy starch will also be investigated. The outcome of this project will provide a theoretical base for deep understanding how the formation of starch-lipid complex influences food processing and nutrition.

影响淀粉类食品加工及营养价值的一个重要因素是淀粉在加工过程中与脂质之间形成的复合物。尽管一般认为是淀粉中的直链淀粉与脂质形成复合物，支链淀粉－脂质复合物的形成及对食品加工和营养产生的影响也是不能忽视的，尤其是对于蜡质淀粉而言。因此，深入研究支链淀粉－脂质复合物的相互作用机制及对淀粉功能性质和消化性能的影响对于全面理解淀粉－脂质复合物的形成对食品加工和营养的影响具有重要意义。 本项目拟研究脂质的结构特征以及复合的实验条件对支链淀粉－脂质复合物复合指数和结构特征的影响，明确影响支链淀粉和脂质之间形成复合物的因素，并结合分子模拟技术阐明二者之间的相互作用机制。研究脂质的加入对蜡质淀粉功能性质的影响，为全面理解食品加工过程中淀粉－脂质复合物的形成对食品加工和营养的影响提供理论依据。

.本项目的主要研究内容包括支链淀粉－脂质复合物的构建及相关的结构表征（主要通过X-射线衍射、红外光谱等结构表征手段对支链淀粉与脂质之间是否能够形成复合物），脂肪酸的加入对蜡质淀粉功能性质（溶胀力和溶解性、凝胶化和回生、糊化性质以及体外酶消化性质）的影响。通过一年时间的研究，本项目的核心研究内容已经完成。通过选取普通小麦和我国自行培育的蜡质小麦为实验材料，从小麦中提取到了普通小麦淀粉和蜡质小麦淀粉，并对淀粉的结构和功能性质进行了表征，相关的研究结果已经投稿。研究了三种不同链长度的饱和脂肪酸的添加对普通小麦淀粉和蜡质小麦淀粉功能性质的影响。结果表明，脂质的加入会和直链淀粉形成包合配合物，从而影响普通小麦淀粉的功能性质。脂质的加入降低了淀粉的溶胀力和溶解性，提高了淀粉的凝胶化转变温度（尤其是起始转变温度），降低了凝胶化转变焓。此外，淀粉的糊粘度性质也收到了显著的影响。脂质的加入降低了淀粉的峰值粘度，提高了终止粘度和糊化温度。X-射线衍射和红外光谱表明，淀粉在脂质存在的条件下，加热后会形成直链淀粉－脂质复合物晶体结构，且复合物的形成与脂肪酸的链长度有相关性，脂肪酸链长度越长，越难形成复合物。相比较而言，脂肪酸的加入对蜡质淀粉功能性质的影响没有对普通小麦淀粉影响大。除了糊粘度变化较为明显以外，蜡质小麦淀粉的其他功能性质没有随着脂肪酸的加入而显著改变。尽管X-射线衍射和红外光谱表明支链淀粉和脂质之间可能会形成一定量的复合物，但是由于数量非常少，还不足以显著改变淀粉的功能性质。有关这些研究结果的论文目前正在整理，将于近期完成投稿。本研究对于全面了解食品加工过程中脂质的存在对于淀粉功能性质的影响及产品品质的改善具有重要的理论指导意义。.在自然科学基金的支持下，除了完成上述工作以外，还开展了与本课题密切相关的其他研究工作。例如淀粉的退火处理、淀粉的凝胶化转变机制、板栗淀粉的结构和功能表征以及碱处理诱导的淀粉功能性质的变化等。这些研究成果分别发表在Food Chemistry, LWT-Food Science & Technology, Food Hydrocolloids和Journal of Agricultural and Food Chemistry等国际知名期刊上。.