《Food Research International》：Effect of fatty acid chain length and assembly sequence on the structure and digestibility of wheat starch-
β-lactoglobulin-fatty acids ternary complexes
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本研究系統探究了不同鏈長脂肪酸（C12-C18）與β-乳球蛋白組裝順序對小麥淀粉三元復合物形成、結構及體外消化率的影響。結果表明：短鏈脂肪酸優先組裝（WS-βLG-FA）時形成更致密晶體結構，抗淀粉酶能力顯著增強，消化率降低達29.79%；而長鏈脂肪酸則需先與淀粉結合（WS-FA-βLG），此時復合物結晶穩定性最優。該發現揭示了脂肪酸鏈長與組裝順序對復合物功能調控的構效關系，為低GI淀粉基食品開發提供了新理論框架。
張思杰|張新瑞|劉金|楊金初|徐新培|田海龍|王振|王柳陽|周新鵬|黃繼紅
中國河南省開封市河南大學農學院作物抗逆適應與改良國家重點實驗室，郵編475004
摘要
小麥淀粉（WS）的快速消化會導致餐后血糖水平升高，這與人類健康密切相關。β-乳球蛋白（βLG）和脂肪酸（FA）可以與WS相互作用，從而調節其消化性。然而，FA鏈長和組裝序列對WS-βLG-FA復合物的形成、結構和消化性的協同效應仍不清楚。為了解決這個問題，研究了WS與不同鏈長（月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸）的βLG之間的相互作用，以及這些三元復合物的形成機制、結構和消化性。研究結果表明，三元復合物具有更緊湊的晶體結構和更密集的顆粒形態，這使其對淀粉酶具有更強的抗性，從而降低了消化性。值得注意的是，發現了一種依賴于FA鏈長的組裝規則：對于短鏈FA（月桂酸和肉豆蔻酸），βLG先與WS結合的序列（WS-βLG-FA）表現出更好的乳化性能，形成了具有更強氫鍵、更高多尺度結構有序性和更強酶抗性的復合物。相反，對于長鏈FA（棕櫚酸和硬脂酸），FA先與WS結合的序列（WS-FA-βLG）是最優的，其結合親和力最強，晶體穩定性最高，抗性淀粉含量也最高（例如，WS-棕櫚酸-βLG的抗性淀粉含量為29.79%）。總體而言，最佳組裝序列由FA鏈長決定，這導致了調節WS、βLG和FA復合物結構穩定性和消化性的不同途徑。本研究為設計低血糖指數的淀粉基復合物提供了理論基礎。
引言
作為主要的碳水化合物來源，淀粉為人體提供必需的能量（Fan等人，2025年）。然而，其快速消化會導致餐后血糖水平急劇上升，從而帶來潛在的健康風險（Liu等人，2025年）。因此，通過調節淀粉的消化性來增加慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）的含量是穩定血糖水平、預防慢性疾病并最終改善公共衛生的關鍵策略。目前，與生物活性配體（如脂肪酸和蛋白質）形成的淀粉基三元復合物被歸類為RS，并可作為低血糖指數食品（Liu等人，2025年），這使它們成為減少餐后血糖反應研究的主要焦點。
淀粉、蛋白質和FA之間的疏水相互作用、氫鍵和范德華力是促進三元復合物形成的主要驅動力（Wang等人，2024年）。然而，不同類型淀粉、FA結構和蛋白質構象的變化導致復合物形成和潛在分子相互作用機制的顯著異質性。例如，Chen等人（2021年）報告稱，β-乳球蛋白與月桂酸之間的相互作用并未顯著促進淀粉-蛋白質-FA復合物的形成。然而，Liu和Luo等人（2025年）指出，乳清蛋白的乳化性質有助于淀粉-油酸-乳清蛋白復合物的形成。同樣，關于長鏈FA的研究結果也不一致。例如，Hu等人（2025年）表明，長鏈FA通過與高直鏈淀粉和乳清分離蛋白的單螺旋結構的疏水相互作用形成了內源性I型復合物，從而提高了三元復合物的結構穩定性。相反，Zhao等人（2025年）發現，將長鏈FA與綠豆淀粉和大豆蛋白分離物結合會破壞三元復合物內的交聯，顯著降低單螺旋的結構有序性。因此，系統研究特定淀粉類型、蛋白質和FA系統內的形成機制和分子相互作用對于調節三元復合物的消化性和優化其營養功能至關重要。
小麥淀粉（WS）是主要的谷物淀粉之一，提供了超過20%的膳食熱量，并因其獨特的結構和營養特性而受到廣泛關注（Huang等人，2022年）。不同碳鏈長的FA（如月桂酸C12:0；肉豆蔻酸C14:0；棕櫚酸C16:0；硬脂酸C18:0）具有不同的物理化學功能和消化特性，最終影響食品的感官特性和人體代謝平衡（Zhao等人，2025年）。β-乳球蛋白（βLG）是一種脂質轉運蛋白（Yang等人，2025年），至少含有兩個結合位點：一個內部腔室和β桶外表面的α-螺旋附近的間隙（Kontopidis等人，2004年）。這些域可以通過疏水相互作用、共價鍵、靜電相互作用和氫鍵與FA和淀粉結合，從而調節復合物的功能特性（Sponton等人，2014年）。然而，WS、βLG和不同鏈長FA之間的形成機制和相互作用仍不甚明了。
此外，現有研究主要集中在形成的三元復合物的結構穩定性和功能特性上（Niu等人，2025年；Yan等人，2025年）。然而，制備過程中淀粉、蛋白質和FA之間的組裝序列（即相互作用順序）如何影響三元復合物的形成、結構和消化性是一個值得關注的研究空白。由于不同鏈長FA的溶解度、與βLG的結合親和力以及與直鏈淀粉空腔的兼容性存在差異（Hu等人，2025年；Yang等人，2025年），我們假設WS、βLG和FA的最佳組裝序列由FA鏈長決定，這導致了調節三元復合物結構穩定性和消化性的不同途徑。依賴于FA鏈長的WS、βLG和FA復合物的組裝規則和形成機制仍是一個關鍵的知識空白，這限制了具有營養和健康促進生理功能的WS基功能性食品的合理設計。
本研究旨在系統闡明組裝序列（WS-βLG-FA vs. WS-FA-βLG）和FA鏈長（月桂酸（LA）、肉豆蔻酸（MA）、棕櫚酸（PA）和硬脂酸（SA）對三元復合物的形成、結構和體外消化性的影響。核心創新在于闡明WS、βLG和FA的組裝順序如何通過依賴FA鏈長的機制影響復合物的形成途徑、結構和消化性。通過解析控制復合物形成和消化抗性的結構-功能關系，本研究旨在建立組裝WS基三元復合物的基本原理，并為低血糖指數食品成分的合理設計提供新的理論框架。
材料
從小麥淀粉（WS，分子量：1.386×106 g/mol，直鏈淀粉含量：20.81±1.41%，水分含量：12.51±1.15% w/w，蛋白質含量：0.33±0.01%，脂肪含量：0.59±0.05%）中購買了樣品，該樣品來自中國新鄉的良潤全谷物食品有限公司。WS的分子量分布詳見表S1。月桂酸（LA，純度98%）、肉豆蔻酸（MA，純度98%）、棕櫚酸（PA，純度99.7%）、硬脂酸（SA，純度99.7%）和β-乳球蛋白（βLG，純度95%）也購買了相應樣品
體外消化
為了明確WS、βLG和FA之間的相互作用對復合物消化特性的影響，進行了體外消化實驗。如表1所示，當βLG和FA與WS相互作用時，RS含量顯著增加，這與Yan等人（2025年）的研究結果一致。值得注意的是，WS、βLG和FA的組裝順序以及FA鏈長都顯著調節了三元復合物的消化抗性。具體來說，WS先與βLG結合
結論
本研究探討了WS、不同鏈長FA和βLG組裝順序對三元復合物的形成、結構和消化性的影響。結果表明，三元復合物主要是通過氫鍵相互作用形成的。對于含有短鏈FA的復合物，當WS和βLG先混合再與FA相互作用時，觀察到更好的多尺度結構穩定性和更強的酶抗性。相反，對于其他情況的復合物
CRediT作者貢獻聲明
張思杰：撰寫 – 審稿與編輯，撰寫 – 原稿，軟件使用，方法學研究，數據管理，概念構思。張新瑞：撰寫 – 審稿與編輯，監督，研究，概念構思。劉金：方法學研究，數據管理。楊金初：方法學研究，數據管理。徐新培：方法學研究。田海龍：撰寫 – 審稿與編輯，軟件使用。王振：方法學研究。王柳陽：方法學研究。周新鵬：
利益沖突聲明
作者聲明他們沒有已知的可能會影響本文報告工作的財務利益或個人關系。
致謝
本工作得到了中央政府引導地方科技發展專項基金（Z20221341069）、中央政府引導地方科技發展專項基金（Z20231811012）、河南省重點研發項目（241111111200）和河南省科技研發聯合基金（235200810005）的支持。
