酶修饰淀粉合成多分枝的簇状链结构及慢消化营养特性

慢消化淀粉是一种具有持续释放能量、维持血糖稳态的功能因子，富含慢消化淀粉的功能食品对于预防和治疗各种与饮食相关慢性疾病(如糖尿病、糖原贮积症、肥胖等)具有重要意义。本项目基于新型淀粉酶的水解/转苷原理，通过筛选合适的酶对淀粉分子链进行修饰重组，设计具有低血糖功能的慢消化淀粉超分子结构聚集体，从而达到调控淀粉生物降解性能的目的。通过淀粉酶协同作用于淀粉分子，分析酶与淀粉链之间的相互作用模式，探讨适当的酶水解/转苷作用对淀粉结构的影响规律及反应机制，通过体外和体内试验，考察含不同比例α-1,6-糖苷键的簇状结构的营养特征，进而阐明淀粉簇状链结构与其功能特性间的相互关系，为慢消化淀粉类食品开发提供理论依据。通过上述研究，旨在确定具有慢消化特性的簇状淀粉链结构、营养特性并建立酶法合成体系，构建的技术平台不仅促进天然资源的深加工，也对低血糖谷物作物优化育种具有重要的指导意义。

慢消化淀粉（SDS）是指那些在小肠中被完全消化吸收但速度较慢的淀粉。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。本项目研究探讨了SDS的结构特征和酶法修饰合成机制，这对食品加工行业开发利用我国丰富的淀粉资源，提高食品营养品质具有重要的意义。其主要研究内容如下：.通过凝胶色谱技术分析淀粉精细结构，发现支链淀粉的链长分布也与SDS密切相关，即长链FrⅠ(DP>30)、中长链FrⅡ(13<DP<30)分别与SDS含量呈显著正相关，短链FrⅢ(DP<13)与SDS含量呈显著负相关。在玉米淀粉体外模拟消化过程中，随着水解时间的延长，残余淀粉样品中SDS含量几乎保持不变，RDS含量增加而RS含量减少；淀粉酶水解模式为由内向外逐层消化，在酶消化过程中淀粉无定型区和结晶区同时被水解；SDS由无定片层和结晶片层构成，并且大部分位于接近颗粒表面的外围区域。蜡质玉米淀粉经温和酸解处理后，淀粉颗粒被破坏形成小片断聚集体，晶体结构仍保持A型，但淀粉颗粒中无定型层和无定型背景发生酸降解消失。酸解处理后不同营养片断的比例发生变化，RDS增加，SDS与RS均降低；这表明无定型层和无定型背景对SDS有重要影响。.通过β-淀粉酶单一或β-淀粉酶和转葡糖苷酶复合处理玉米淀粉来制备成多分枝慢消化的簇状链结构淀粉。β-淀粉酶处理的产物中，加酶量为0.032%、处理时间为2 h样品SDS含量为最大值22.38%，相应的平均链长为16.16，分支密度为6.19%；β-淀粉酶、转葡糖苷酶复合处理的产物中，酶处理时间为8 h的样品SDS含量到达最大值33.52%，相应的平均链长为14.36，分支密度为6.96%。同时，考察了麦芽淀粉酶对原淀粉的处理，发现酶处理产生了强烈的转糖基和水解双重作用，获得了最大SDS含量为38.07%的样品，对应的处理条件为加酶量40 ppm、处理时间16 h，其平均链长为10.95，分支密度为9.13%。.相关研究成果已经发布论文10篇，其中SCI论文4篇，中文核心期刊6篇，申请专利7项，其中已授权4项，获2012年度高等学校科学研究优秀成果科技进步二等奖、2010年度中国粮油学会科学技术二等奖、2010年江苏省优秀博士论文等6项奖励。