大米作为世界主要的主食，其大部分营养价值来源于其主要成分——淀粉。尽管由于淀粉的可用性和生物相容性，它被广泛用于食品工业，但烹饪和糊化过程将其半结晶的天然结构转化为无定形形式，大大增加了其对消化酶的敏感性。摄入后，这些淀粉会迅速水解为葡萄糖，产生明显的餐后血糖反应，这与2型糖尿病等代谢紊乱的风险增加密切相关（Junden等人，2025年；Ye等人，2025年；Zhuang & Li，2025年）。因此，建立和改善有效的淀粉消化率调节策略至关重要。
添加外源植物蛋白是延缓淀粉消化的重要策略之一（S. Zhang等人，2024年）。其作用机制主要涉及在淀粉颗粒表面形成物理屏障，限制酶的接触，或通过非共价相互作用形成复合物（Wang, Li, Ghaneima, Fan等人，2025年）。然而，天然蛋白质的抑制效果往往有限。这是因为它们的空间构象相对固定，导致与淀粉的相互作用界面不足，空间位阻能力有限。此外，它们还可能引起感官品质下降（Meng等人，2025年；Wang, Ge, Jia, Hou等人，2025年）。因此，相关学者一直在探索蛋白质的改性方法，以最大化其对淀粉消化率的抑制效果。
蛋白质淀粉纤维（PAFs）是通过酸热处理形成的纳米级纤维，这种处理诱导它们发生纤维化转变并自组装成交叉β-折叠结构。这些纤维具有独特的机械性能、优异的自组装能力、良好的生物相容性和无毒性（Hu等人，2018年；T. Li等人，2021年）。更重要的是，它们强烈的表面活性使它们更容易与多糖和多酚等食品分子相互作用，从而显著影响整个食品系统的多尺度结构和功能特性（Meng等人，2025年；Zhuang等人，2024年）。因此，使用食品来源的蛋白质（如乳清蛋白、大豆蛋白、蚕豆蛋白）制备淀粉纤维被视为构建新型食品成分和调节食品质地的有效策略（Mykolenko & Mezzenga，2025年；D. Wang, Li, Zhang, Yu, & Wang，2025年）。相关研究表明，基于PAFs调节淀粉结构、物理化学性质和消化特性相比天然蛋白质具有显著优势，可以改善其食用品质（S. Li等人，2020年；Liao等人，2025年；Meng等人，2025年；Peng等人，2025年）。这使我们推测蛋白质的纤维状态可能是调节淀粉消化性能的关键结构形态。
然而，一个尚未系统阐明的核心科学问题是：PAFs的形成动力学取决于蛋白质的预处理状态和组装路径。在不同的预处理条件下，如超声波、电场、pH值、离子强度和热处理时间，环境可以通过改变蛋白质的折叠状态来促进纤维化，从而制备出长度、刚度和聚集形态不同的纤维结构（Liang等人，2024年；H. Wang, Li, Luo, Hu, & Liu，2025年；H. Zhao等人，2024年）。当这些多尺度结构的PAFs与分子复合时，纳米尺度上的结构差异是否会导致完全不同的功能结果？在目前大多数相关研究中，PAFs被视为均质系统，忽略了通过制备条件调节其精细结构的可能性。因此，无法建立“纤维结构与淀粉功能”之间的准确结构-功能关系。针对上述科学问题，Sui及其团队的研究进一步证实，具有不同形态的SAFs具有不同的乳化特性，确实，这种结构差异会导致功能差异（J. Zhao等人，2025年）。基于此，我们假设如果可以使用具有可调结构的PAFs作为高效的“淀粉消化调节剂”，则有望通过纳米尺度界面工程物理阻断淀粉消化路径。较长且更刚性的纤维可能通过缠绕和包裹淀粉颗粒形成更密集的物理屏障。较短且更柔性的纤维可能更有效地填充淀粉凝胶网络，改变其孔隙率和酶的可及性。然而，这些假设迫切需要系统的实验验证。
基于此，本工作的核心创新在于：首次将加热时间作为唯一的调节变量，系统地构建了一系列具有不同拓扑结构的SAFs网络，并定量揭示了它们的多尺度结构演变与RS消化动力学之间的内在相关性。与之前将纤维视为均质系统的研究不同，我们的目标是证明通过精确编程SAFs的组装路径，可以实现淀粉消化率的逐步和可预测的调节，其根本机制是纤维网络的强度作为扩散限制的物理屏障随着结构密度的增加而增强。为此，本研究系统地进行了以下工作：（1）表征不同加热时间下SAFs的多尺度结构演变。（2）阐明不同结构SAFs网络对大米淀粉的多尺度结构、热力学和流变特性的重塑效应。（3）建立纤维网络特性、淀粉结构修饰和体外消化动力学之间的定量相关性。这项工作不仅填补了PAFs-淀粉消化功能结构-活性关系研究的空白，还为基于蛋白质自组装工程开发可编程、低GI响应的淀粉基食品提供了新的理论基础和设计范式。
