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IF=8.0!中国热带农业科学院:内源性脂质在湿热处理过程中调控香蕉淀粉的结构与功能特性

  • 2026-10-27 19:35:14
IF=8.0!中国热带农业科学院:内源性脂质在湿热处理过程中调控香蕉淀粉的结构与功能特性

                                                                               图文来源:作者团队

内源性脂质在湿热处理过程中调控香蕉淀粉的结构与功能特性

中国热带农业科学院农产品加工研究所 :Sijie Huang(第一作者)、盛占武研究员(通讯作者)在期刊《Food Research International》(IF:8.0)发表了题为“ Endogenous lipids modulate the structure and functionality of banana starch during heat-moisture treatment”的论文。

01
研究概述

该研究探究了两个香蕉品种(巴西香蕉,BX;宝岛香蕉,BD)淀粉颗粒脂质(SGLs)的组成特征,评估了其对淀粉结构、理化性质及湿热处理(HMT)响应的影响。研究共鉴定出 27 个脂质亚类和 221 种脂质分子,其中游离脂肪酸(FFA)、单酰甘油(MG)和二酰甘油(DG)为主要成分。去除 SGLs 会导致淀粉颗粒表面粗糙度和孔隙率增加,结晶有序度提升,最终改变淀粉的理化性质及水 - 脂相互作用。经 HMT 处理后,保留 SGLs 的样品结晶度显著提高,抗性淀粉(RS)含量分别从 51.56% 和 57.70% 提升至 61.93% 和 64.11%。该研究揭示了 SGLs 对香蕉淀粉结构与功能特性的调控作用,为香蕉淀粉的应用开发及改性研究提供了理论依据。

02
研究背景

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。

03
研究方法与结论

该研究采用脂质组学技术分析了香蕉淀粉中淀粉颗粒脂质(SGLs)的组成特征,并系统探究了脱脂处理与湿热处理(HMT)对淀粉多尺度结构及性能的影响。结果表明,SGLs 并非淀粉颗粒中单纯的共存成分,而是兼具结构稳定性调控与分子行为调控功能的双重作用调节剂。一方面,SGLs 可稳定淀粉颗粒外部结构、维持结晶有序性并抑制热诱导的结构松散,使淀粉在 HMT 过程中更能抵御内部压力累积与结构崩解;去除 SGLs 后,淀粉颗粒更易发生塌陷,结晶度显著破坏,进一步证实了其保护作用。另一方面,SGLs 通过形成淀粉 - 脂质复合物及维持颗粒表面的疏水环境,调控加热、凝胶化及冻融循环过程中淀粉链的重排行为。SGLs 的缺失会增加淀粉比表面积并削弱链间约束,导致凝胶弹性下降、水分迁移增强,冻融过程中析水率升高。这些结构与功能的变化凸显了 SGLs 在引导和限制分子重排中的关键作用。综上,SGLs 在淀粉热加工稳定性维持与链重排调控中发挥双重功能,为从脂质视角理解并优化淀粉结构与功能特性提供了重要依据。

04
图文赏析

原文链接:

 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2025.118142

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翻译:李硕

编辑:科研小助

审核:席书敏

专家指导:张康逸

供稿团队:小麦绿色精深加工与功能性食品创制创新团队

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