香蕉是全球最重要的热带经济作物之一,种植面积和产量仅次于小麦、玉米和大豆。未成熟香蕉果实中的淀粉含量高达 70%–80%,作为关键的营养储备物质,其在成熟过程中会经酶解转化为糖类,导致可溶性糖含量显著升高。香蕉淀粉作为果实深加工的主要成分,天然富含抗性淀粉(RS),含量最高可达 68%。高抗性淀粉含量使香蕉淀粉具备优异的抗酶解消化特性,有助于血糖控制和肠道菌群调节,在低升糖指数食品开发、功能性食品配方设计及生物可降解包装材料制备等领域具有广阔应用潜力。
除直链淀粉和支链淀粉等主要碳水化合物外,香蕉淀粉还含有一定量的内源性非淀粉成分。其中,淀粉颗粒脂质(SGLs)虽含量仅为 0.1%–0.5%,却对维持淀粉结构稳定性、热行为及功能特性起着关键作用。SGLs 主要由游离脂肪酸、单酰甘油和磷脂组成,可与直链淀粉形成 V 型包合物,或通过分子间相互作用参与颗粒膜层构建,进而影响淀粉的溶胀性、黏弹性、回生特性及抗性淀粉形成等关键特征。研究表明,脱除脂质可显著提高糯玉米淀粉的储能模量和溶解度,增强其成胶能力;此外,脱脂处理还会增加荞麦和小麦淀粉的回生焓和聚集密度。不仅如此,SGLs 的理化性质还可能通过与蛋白质或碳水化合物的相互作用(如美拉德反应、脂质氧化)间接影响食品的营养品质和感官特性。
湿热处理(HMT)是一种绿色、简便且可工业化放大的物理改性方法,已被广泛用于提升淀粉的热稳定性、糊化特性及抗性淀粉生成量。HMT 可降低香蕉淀粉的糊化黏度和崩解值,且不改变其颗粒尺寸和结晶类型。HMT 对淀粉溶胀力和溶解度的抑制作用可能源于颗粒内支链淀粉链的相互作用及淀粉 - 脂质复合物含量的增加。此外,HMT 还能促进 V 型结晶结构形成,提高淀粉的吸水吸油能力和凝胶强度,并改善淀粉基生物材料的机械性能和阻湿性能。因此,深入了解 HMT 过程中 SGLs 的行为与功能,有助于优化淀粉热加工工艺并提升其功能特性。
尽管 SGLs 的研究已取得一定进展,但当前相关研究主要集中于谷物淀粉,针对香蕉淀粉的系统性研究仍较为有限,尤其在 SGLs 的脂质组学特征、品种差异及其影响淀粉结构与理化性质的机制方面。此外,由于缺乏系统的实验证据和理论支持,SGLs 在 HMT 等改性过程中对淀粉结构重排、糊化行为及抗性淀粉形成的功能作用尚未被充分阐明,这限制了香蕉淀粉的高值化开发与应用。
为此,该研究以香蕉淀粉中的 SGLs 为核心,选取巴西香蕉(BX)和宝岛香蕉(BD)两个品种为研究材料,重点开展三方面工作:(1)采用非靶向脂质组学技术系统分析 SGLs 的脂质亚类及分子组成,建立香蕉淀粉脂质数据库;(2)构建 SGLs 缺失模型,探究其在淀粉颗粒结构及理化性质调控中的作用;(3)结合 HMT 处理,进一步阐明 SGLs 影响淀粉结构重排与抗性淀粉形成的机制。该研究旨在揭示香蕉淀粉结构与功能调控的新见解,拓展对热带水果内源性成分的认知,为香蕉淀粉的靶向改性及功能应用提供理论支撑。