热调控糙米淀粉-蛋白质复合物：物理化学性质、功能特性及消化率研究

褐稻淀粉与蛋白复合物在热处理下的分子互作机制及其对消化特性的影响。研究通过热处理（100°C 40分钟等）制备BRS-BRP复合物，结合体外消化实验、膨胀功率测定、流变学分析、光谱及XRD分析，发现热处理显著抑制淀粉肿胀和溶 amylose，使RDS减少21.4%-35.8%，SDS和RS分别增加14.2%-28.9%、12.3%-19.5%。氢键与疏水作用驱动蛋白构象转变和淀粉晶体结构破坏，Zeta电位显示复合物表面负电荷密度升高至-16.75 mV，增强体系稳定性。

余若冰|邓玉洁|万颖|詹新艳|戴东健|颜飞|戴志华|欧阳丹|邢家莉|罗晓虎

中国宁波大学食品科学与工程学院农业产品加工与营养浙江-马来西亚联合研究实验室，宁波315832

摘要

本研究系统地探讨了在不同热处理条件下，糙米淀粉（BRS）与糙米蛋白（BRP）之间的分子相互作用对其理化性质和消化行为的影响。以4:1的BRS-BRP质量比制备复合物，然后在不同温度下进行热处理。体外消化实验表明，这些复合物中快速消化性淀粉的含量减少了21.4%-35.8%，而缓慢消化性淀粉和抗性淀粉的含量分别增加了14.2%-28.9%和12.3%-19.5%。通过膨胀力测定、流变学评估、光谱分析、X射线衍射和Zeta电位表征，结果发现热处理结合蛋白质复合作用显著抑制了淀粉的膨胀能力和直链淀粉的溶出。此外，流变学结果显示该复合物具有假塑性流体特性，而在100°C下加热40分钟形成的BRS-BRP复合物具有更高的储能模量，表明其形成了更紧密的凝胶网络。光谱和衍射分析证实，氢键和疏水相互作用驱动了蛋白质二级结构的改变，并破坏了淀粉的晶体结构。Zeta电位分析显示BRS-BRP复合物表面的负电荷密度增加（达到-16.75 mV），高温处理进一步提高了系统的稳定性。本研究为优化糙米功能食品的加工提供了理论基础。

引言

目前，以糖尿病和心血管疾病为代表的慢性疾病的发病率在全球范围内呈上升趋势。值得注意的是，这些疾病的发病机制和发展过程往往与长期不合理的饮食模式密切相关（Dong等人，2023年）。作为膳食碳水化合物的主要来源，淀粉提供了人体所需总能量的50%以上，并对血糖波动具有显著的调节作用（Zhu等人，2019年）。根据消化动力学，淀粉可分为快速消化性淀粉（RDS）、缓慢消化性淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS），其中RDS的含量是决定餐后血糖反应的关键因素（Wu等人，2024年）。然而，过量摄入RDS容易引发餐后高血糖，从而增加患慢性代谢性疾病的风险。相比之下，SDS和RS被视为更健康的替代品：SDS有助于维持血糖稳定并延长饱腹感，而RS则有助于改善肠道健康并促进有益代谢产物的生成（Qin等人，2021年）。这些独特的生理特性使它们在预防糖尿病和临床管理中具有重要意义。

在实际食品加工中，为了调节基于淀粉产品的消化行为，通常会在淀粉体系中添加多种物质，其中蛋白质起着关键的作用（Cai等人，2021年）。目前已有多种蛋白质被证实可以延缓淀粉的消化（Wang等人，2021年）。蛋白质调节淀粉消化的核心机制主要包括物理屏障的形成、蛋白质-淀粉相互作用以及α-淀粉酶的抑制（Zhang等人，2021年）。研究表明，水解豌豆蛋白和天然豌豆蛋白都能抑制淀粉的消化；水解大豆蛋白和天然大豆蛋白都能显著降低淀粉中的RDS含量（Baron等人，2017年）。Saleh指出，在制作米浆的过程中，米淀粉-蛋白质网络可以保持淀粉颗粒的完整性并形成屏障，从而减缓淀粉的消化速率（Saleh，2017年）。不同蛋白质抑制α-淀粉酶的机制也各不相同。Chen等人的研究表明，小麦麸皮和大豆蛋白分离物对α-淀粉酶的抑制作用既有竞争性也有非竞争性（Chen等人，2019年）。即使是同一来源的蛋白质，其抑制α-淀粉酶的机制也可能不同，这可能与蛋白质含量和非蛋白质成分的差异有关（Zhu等人，2021年）。

热处理是食品加工中常用的方法，它会影响淀粉成分之间的相互作用，从而影响淀粉的消化性；当系统中添加蛋白质时，这种效应更为显著（Van de Vondel等人，2021年）。根据Lu等人的研究（2023年），热处理可以有效地增强米淀粉与小麦蛋白水解物之间的结合，形成的更紧密的聚集体会作为屏障，减缓淀粉的体外消化速度。同样，内源性蛋白质与热处理共同作用，也会显著改变玉米面粉的理化性质和消化特性（Li等人，2023年）。

大米是世界上最重要的粮食作物之一。糙米只需去除米壳，因此保留了大米所有的天然营养成分（Wu等人，2022年）。随着人们对谷物食品健康功能的认识日益加深，糙米制品的种类也变得越来越多样化（Li等人，2025年）。基于此背景，本研究旨在探讨在不同热处理条件下糙米淀粉-蛋白质（BRS-BRP）复合物的分子相互作用机制，并探索这些相互作用如何调节复合物的理化性质和消化特性。通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、膨胀力测定、直链淀粉含量和溶出分析、流变学测量、体外淀粉消化实验以及Zeta电位表征等方法实现了这一目标。我们的研究结果有助于更深入地理解内源性BRS-BRP系统的热处理行为，并为优化糙米功能食品的加工技术提供了理论基础。

材料

糙米购自吴昌蔡桥米业有限公司。分析级化学品购自中国药科化学试剂有限公司。

糙米淀粉的提取

将糙米磨成粉末，与0.3%的NaOH以1:4（w/v）的比例混合，搅拌3小时后离心15分钟，保留中间的白色层。此过程重复多次。用去离子水洗涤直至无杂质残留后，将混合物冷冻干燥。

体外

淀粉的消化性（包括RDS、SDS和RS）具有重要意义，与餐后血糖反应和长期代谢健康密切相关（Yang等人，2023年）。表1显示了经过不同热处理的BRS和BRS-BRP复合物中的RDS、SDS和RS含量，包括煮熟和未煮熟的样品。

结论

本研究系统地研究了BRS和BRP之间的分子相互作用如何在不同热处理条件下调节复合物的理化性质和消化行为。体外消化实验证实，经过热处理的BRS-BRP体系有效改变了淀粉的消化性：RDS含量减少了21.4%-35.8%，而SDS和RS含量分别增加了14.2%-28.9%和12.3%-19.5%。

作者贡献声明

欧阳丹：方法学研究。邢家莉：写作——审稿与编辑、方法学研究、数据分析。罗晓虎：写作——审稿与编辑、监督、数据分析。詹新艳：写作——审稿与编辑、数据管理。戴东健：写作——审稿与编辑、方法学研究。颜飞：写作——审稿与编辑、方法学研究。戴志华：方法学研究。邓玉洁：写作——审稿与编辑、初稿撰写、数据管理、概念构思。万颖：初稿撰写

未引用参考文献

Ackah和Xiao，2025年；Cai等人，2020年；Da Rosa Zavareze和Dias，2010年；Germaine等人，2007年；Li等人，2025年；Li等人，2022年；Marboh和Mahanta，2020年；Wang等人，2017年；Wu等人，2024年；Yang等人，2018年；Zhao等人，2019年。

数据可用性

数据可应要求提供

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

缩写

BRS	糙米淀粉
BRP	糙米蛋白
BRS-BRP	糙米淀粉和糙米蛋白复合物
SP80-10	在80°C下处理10分钟后获得的糙米淀粉-糙米蛋白复合物
SP80-20	在80°C下处理20分钟后获得的糙米淀粉-糙米蛋白复合物
SP80-40

致谢

本研究得到了中国浙江省自然科学基金（LZ23C200003）、宁波市科学技术局的公益计划重点项目（2023S009）以及宁波市永江人才引进计划（2022A-156-G）的青年创新人才项目的资助。