非淀粉多糖对淀粉特性影响的研究进展

2024-05-12陈林林李昕彤宋佳琪张海鹏

食品工业科技 2024年10期

陈林林，郝熙，李昕彤，王玲，宋佳琪，张海鹏，张娜

（哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江哈尔滨 150028）

非淀粉多糖（non-starch polysaccharides，NSPs）是植物结构多糖的总称，是植物细胞壁的重要成分。在谷物的细胞壁中含有多种NSPs，主要由戊聚糖、葡聚糖和纤维素组成[1]。NSPs 具有高粘度、抗营养、免疫调节、抗氧化、抗糖尿病等功能特性和良好的加工特性。如黄原胶、瓜尔豆胶、魔芋葡甘露聚糖、果胶等NSPs 的加入能使高直链玉米淀粉的粘度提高且消化率降低[2]；NSPs难以消化，在胃肠道修饰后包裹营养物质，降低其消化率[3]；香蕉中的水溶性NSPs，如甘露聚糖和半乳糖醛酸在含有巨噬细胞的培养基上表现出免疫调节特性[4]；凉粉草和桃皮中的水溶性NSPs 分别为凉粉草多糖、低甲氧基果胶多糖等都可促进抗氧化酶活性和调节抗氧化信号通路，表现出良好的抗氧化活性[5]；甘薯中的水溶性NSPs 能增加血液胰岛素的含量，降低患糖尿病的风险[6]。

由于熟淀粉在人体易消化吸收，为了减缓淀粉的消化速率，采用与NSPs 非共价复合的方式来增加慢消化淀粉（Slow digesting starch，SDS）和抗性淀粉（resistant starch，RS）的含量，使NSPs 成为降低淀粉消化速率的研究热点之一。食品原料本身存在NSPs，可通过球磨、湿热、挤压、高静水压、微波等处理方式即可与食品原料自身含有的淀粉发生复合，为内源性NSPs 的复合，如Wang 等[7]发现马铃薯粉中淀粉和自身的果胶相互作用，可以改善马铃薯基食品的质地，水流动性和稳定性。Hao 等[8]利用球磨法将β-葡聚糖与高直链玉米淀粉制备复合物发现，淀粉颗粒结构呈不规则的团聚形状，双螺旋结构含量减少、与β-葡聚糖相互作用增强，导致长短程有序结构破坏，表观粘度增加，最终复合物的快速消化淀粉（rapidly digestible starch，RDS）下降到66.26%，淀粉的消化率降低。另外，外源性NSPs 即从植物或菌藻中提取的NSPs，添加到另一种来源的淀粉中，通过机械作用力相互作用，为外源性NSPs 的复合，可影响淀粉的理化及消化性质，如热加工中随豌豆中NSPs 含量增加，快消化淀粉增加，而慢消化淀粉和抗性淀粉则减少[9]。同时，不同直链淀粉含量的玉米淀粉与瓜尔豆胶经湿热处理后，相对结晶度虽降低，但形成的晶体结构更稳定，从而淀粉消化率降低[10]；螺杆挤压处理制备的果胶与淀粉复合物，在挤出过程中形成更致密的网络或蜂窝结构，粘度明显增强[11]。不同结构的淀粉与NSPs 的相互作用有差异，对淀粉理化和消化特性的影响不同，如添加阿拉伯木聚糖可使玉米淀粉和大米淀粉的峰值粘度增加，小麦淀粉的峰值粘度降低，小麦淀粉和芋头淀粉的冷糊粘度降低，玉米和大米淀粉的冷糊粘度不发生变化[12]。

目前对NSPs 的研究主要集中在谷薯类、豆类、菌藻类中NSPs 提取及纯化方法，及NSPs 对调控肠道菌群等消化特性和基于降血糖机制治疗Ⅱ型糖尿病和谷物中NSPs 对畜产的饲用价值等[13]。近年来，基于NSPs 与淀粉之间相互作用及其在加工过程中对淀粉的糊化、热特性、流变性能、消化性能影响的研究也受到了广泛关注，如Ren 等[14]发现凉粉草多糖与大米淀粉复合物，通过氢键和静电力相互作用形成凝胶，探究了糊化、流变学、结构和水流动性等方面的影响。Zhang 等[15]在去壳大麦中提取β-葡聚糖，研究其对玉米淀粉体外消化和溶液性质的影响。因此，在诸多进展的基础上，本文将从NSPs 的种类及结构、NSPs 与淀粉复合的作用形式，以及NSPs在加工过程中对淀粉结构特性、理化特性和消化特性影响等方面综述，旨在扩大改性淀粉基食品的应用和功能。

1 非淀粉多糖

1.1 非淀粉多糖的种类

非淀粉多糖是除淀粉之外的复杂多糖，其含有高达数十万个单糖单元，主要是植物细胞壁的非α-葡聚糖多糖。包括纤维素、果胶、β-葡聚糖、杂木聚糖、甘露聚糖、木葡聚糖、葡甘露聚糖、半乳甘露聚糖和果聚糖等，是一组具有水溶性、分子大小和结构等不同的多糖类[3]。谷物细胞壁多糖主要由阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖组成，含有少量纤维素。小麦胚乳细胞壁的主要多糖成分是阿拉伯木聚糖，而小麦糊粉层中以阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖为主，阿拉伯木聚糖约占小麦胚乳细胞壁多糖的88%，其中一半可溶于水。在豆科植物中，纤维素和木聚糖仅存在于外壳部分，其子叶含有果胶多糖，主要是纤维素和可溶性的多糖，如棉籽糖、水苏糖等；蔬菜中的NSPs 主要是纤维素；水果中的NSPs 主要包括纤维素、果胶聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖，果皮、种皮细胞壁中，则以阿拉伯木聚糖和纤维素为主，其能够与木质素或蛋白质等大分子相连，这种形式的阿拉伯木聚糖是不溶于水的，即NSPs 的水溶性程度由内层向外层递减[1]。

1.2 非淀粉多糖的结构特点

NSPs 是由若干单糖通过糖苷键连接而成的复杂多聚体。纤维素是由β-葡萄糖单位构成的高分子量线性均聚物，与淀粉空间构象相似，其纤维素链并排成束，相邻-OH 基团之间依靠氢键连接，能形成“缎带状”双螺旋结构[16]。

半纤维素在植物细胞壁中的含量仅次于纤维素，与纤维素不同的是，半纤维素是由吡喃糖和呋喃糖单元组成的异质多糖，糖单元由D-木糖、D-甘露糖、D-葡萄糖、D-半乳糖基、L-阿拉伯糖、半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸组成，呈纤丝状结构，平行于纤维素排列，在纤维素和木素之间起连接的作用。

阿拉伯糖木聚糖由D-吡喃木糖通过β-1,4-糖苷键构成木聚糖主链，L-呋喃阿拉伯糖基以寡糖侧链取代木糖的C-2 和C-3，并由2 个及以上的阿拉伯糖单糖分子连接起来。其中阿拉伯糖是由α-1,5-阿拉伯糖残基通过C-2 和C-3 两个位置分叉的聚合物；而木葡聚糖是一类存在于所有高等植物细胞壁中的半纤维素类多糖，由β-D-（1-4）-葡聚糖骨架构成。阿拉伯糖通常与阿魏酸通过其羧基与阿拉伯糖侧链上的伯醇连接，也可通过过氧化物酶介导的氧化偶联作用形成阿魏酸二聚体、三聚体甚至四聚体，从而交联多糖链[17]。

β-葡聚糖是由多个葡萄糖单元通过β-1,3-键和β-1,6-键连接而成的多糖类物质。其中的β-1,4-连接使其具有较强的结构稳定性。β-葡聚糖通常呈现出纤维状或片状的结构。在水溶液中，可以形成不同的结构，如球形、棒状或四棱锥形等，使其具有空间三维结构。

果胶多糖中，同型半乳糖醛酸聚糖占果胶的65%，其C-6 可被甲酯化或酰胺化，在一些植物中，C-2 或C-3 可被乙酰化；鼠李半乳糖醛酸聚糖I，具有侧链区域骨架，能被中性糖支链取代，取代位置通常在C-4 位；鼠李半乳糖醛酸聚糖II，以同型半乳糖醛酸作为主链，复杂的多糖与半乳糖醛酸基相连作为侧链。部分非淀粉多糖的结构如图1 所示。

图1 部分NSPs 结构Fig.1 Structure of partial NSPs

1.3 NSPs 与淀粉相互作用方式

表1 总结了非淀粉多糖与淀粉相互作用的结构特性。NSPs 与淀粉主要通过氢键相互作用连接，低浓度下，NSPs 包裹淀粉，竞争水分子的同时限制水分子的流动，从而抑制淀粉颗粒的膨胀和直链淀粉的浸出，与游离的直链淀粉以氢键相互作用增强并相互缠绕使凝胶网络结构更加紧凑稳定，抑制淀粉继续糊化，形成的包衣可起到物理屏障的作用，显著提高RS 的含量，减少消化酶与淀粉的接触，降低消化酶对复合体系的水解作用。果胶与马铃薯淀粉主要通过氢键与浸出的直链淀粉分子相互作用，使得复合凝胶具有较强的刚性和较致密的结构，抑制马铃薯淀粉粒膨胀和直链淀粉浸出，提高马铃薯淀粉的峰值糊化温度，从而延缓其糊化[18]。同时，NSPs 与淀粉之间还存在离子键，凉粉草多糖是一种酸性阴离子多糖，如Ren 等[19]发现凉粉草多糖与甘薯淀粉之间形成的氢键和离子键的静电相互作用可改善凉粉草多糖-甘薯淀粉的微观结构，提高凝胶强度和硬度。

表1 非淀粉多糖与淀粉相互作用的结构特性Table 1 Structural properties of non-starch polysaccharides interacting with starch

在加工过程中，谷物中本身含有的NSPs 在干热，球磨，螺旋挤压，微波等处理方式下与淀粉发生氢键相互作用复合而形成凝胶。此外，NSPs 与淀粉间也存在共价键，如郑排云[20]发现壳聚糖中含有丰富的氨基和羟基等活性基团，通过干热处理后，可以利用酰基化、酯基化、醚化等反应在壳聚糖的高分子链上进行接枝和交联，与蜡质玉米淀粉、普通玉米淀粉、小麦淀粉、高直链玉米淀粉发生相互作用，使淀粉颗粒吸水膨胀受到抑制，破裂程度降低。而黄原胶和海藻酸钠等可通过交联、缠绕或包封、包覆在豌豆淀粉颗粒表面形成水化膜，从而增加淀粉颗粒的持水能力，同时延缓淀粉颗粒的糊化[21]（图2）。

图2 NSPs 与淀粉的相互作用[22]Fig.2 Interaction between NSPs and starch[22]

2 NSPs 对淀粉结构特性的影响

2.1 颗粒形貌

NSPs 能够与淀粉发生复合，包裹在淀粉颗粒表面，在淀粉颗粒周围形成物理屏障，使直链淀粉难以溢出，淀粉颗粒变大，起到保护淀粉颗粒的作用，同时复合物凝胶表现出较强的刚性和较致密的结构，Yang 等[22]发现银耳多糖能够包裹在淀粉颗粒周围，抑制马铃薯淀粉粒的膨大和直链淀粉的浸出，使淀粉颗粒变大。Liu 等[23]发现玉米麸皮阿拉伯木聚糖的加入使玉米淀粉的颗粒变大，同时提高了复合凝胶的凝胶强度、硬度。刘璐[24]发现随着瓜尔胶添加量的提高，淀粉颗粒越来越饱满，凹陷程度下降，片层或须丝状的瓜尔胶分散或者包围在小麦淀粉的周围，随着添加量的继续增加，破损程度降低，重新呈现椭球状，团聚情况下降。此外，小麦淀粉颗粒呈片状结构，表面无粉状或絮状晶体，当添加菊粉后，小麦淀粉颗粒表面不再呈片状结构，而呈絮状和皱状结构[25]。

通过球磨与螺杆挤压等机械力的作用，NSPs 可与破裂的淀粉颗粒或进入淀粉孔隙与淀粉链复合。随着NSPs 添加量的增加，与淀粉颗粒表面结合增多，能够包裹淀粉颗粒，因此受机械剪切力的影响较小。周中凯等[26]发现灵芝多糖可通过混合球磨与蜡质玉米淀粉复合，淀粉颗粒表面随着灵芝多糖的增加，变得粗糙不平，随着转速的增加，粗糙加重、棱角减弱、形状更加无规则。Niu 等[27]用球磨法制备高直链玉米淀粉与β-葡聚糖的复合物，随着β-葡聚糖添加量的增加，淀粉由于球磨的摩擦和冲击作用，淀粉颗粒被破坏，受损淀粉颗粒与β-葡聚糖团聚，使得复合物表面更加粗糙，颗粒状态不明显。同时，果胶单独或与小麦纤维混合时对玉米淀粉挤出物结构有影响，含有果胶的挤出物表面比纯淀粉的挤出物表面气孔多，而含有纤维的挤出物表面断裂，形成大气孔[28]。此外，在较高的热处理方式下，随着NSPs 的加入，淀粉颗粒膨胀受到限制，在完全糊化后，颗粒边缘仍然可见。如通过干热处理与黄原胶结合后，黄原胶在持续高温处理下，大米淀粉颗粒形态完整，提高了天然大米淀粉的颗粒强度[28]。

2.2 结晶和分子有序

NSPs 的加入，通过氢键作用力使得溶出的直链淀粉发生重新排列，形成更加有序的结构。由于NSPs 类型的不同，其结构也不同，对淀粉分子有序度的影响也随之不一。竹荪多糖含有少量木糖，由β-1,6-D-葡萄糖组成主链，为三螺旋结构。He 等[29]发现竹荪多糖的加入，通过氢键相互作用使淀粉链重新排列，具有更高的短程有序结构和单、双螺旋结构及长程有序结构。同时，阴离子多糖带有负电荷，能够通过静电相互作用，使淀粉分子的有序度提高。如Ren 等[14]发现大米淀粉与阴离子多糖凉粉草多糖以氢键和静电力相互作用，提高了复合物凝胶的短程有序度。同样Xiao 等[30]发现凉粉草多糖可以促进玉米淀粉-凉粉草多糖凝胶在储存过程中有序结构的形成，能够更好地保持凝胶结构的稳定性。刘璐[24]同样发现随着瓜尔胶添加量的提高，淀粉的长程有序性，短程有序性都有所提升。然而，海带多糖为线体聚合体，由β-D-吡喃葡萄糖以1,3-糖苷链结合而成，含D-甘露醇作为末端基团，因此能与直链淀粉相互作用，当加入海带多糖，其包覆在小麦淀粉颗粒表面，可抑制淀粉颗粒的溶胀，减少直链淀粉的浸出，使淀粉的结晶度和有序度降低[31]。

在加工过程中，通过挤压处理可使NSPs-淀粉之间形成较强的氢键，促进二者复合，从而使淀粉分子的有序性提高，如He 等[32]采用螺杆挤压法制备了含不同含量魔芋葡甘聚糖的大米淀粉，随着魔芋葡甘聚糖浓度的增加，其与大米淀粉分子在螺杆挤压作用下形成的氢键作用力加强，使大米淀粉的长、短程有序程度和单、双螺旋结构均增加，表现出高度有序的结构。He 等[33]发现通过添加果胶和卡拉胶使微挤压大米淀粉的有序程度更高，果胶的添加使分子聚集、单螺旋和V 型晶体增加，而卡拉胶的添加导致双螺旋和A+B 型晶体含量增加。此外，NSPs 的加入能对淀粉的结晶结构起到保护作用，如β-葡聚糖分子量越高，对淀粉结晶区域的保护作用越强[34]。然而通过超声加工处理可提高直链淀粉的含量和糊化的程度，但短程有序、长程有序程度降低[35]。同时，球磨处理后的淀粉结构不再有序，有序结构降低[8]。

3 NSPs 对淀粉理化特性的影响

3.1 对淀粉糊化特性的影响

随着NSPs 的加入，与自由水竞争，使溶剂的塑化能力降低，形成物理屏障，淀粉粒被包裹，抑制直链淀粉浸出，淀粉颗粒膨胀和糊化受到抑制。如Tu等[37]发现随着蘑菇多糖的加入，促进高粱淀粉颗粒的完整性，抑制淀粉颗粒的膨胀及水分的进入，延缓淀粉糊化。Cui 等[38]同样发现β-葡聚糖可包裹在豌豆淀粉表面，随着β-葡聚糖的增加，豌豆淀粉的糊化性能和糊化焓分别降低。Xie 等[39]发现加入玉米淀粉的罗望子多糖能够争夺游离水，改变淀粉分子的构象，最终延缓淀粉的糊化。而阿拉伯木聚糖水胶体是通过分子间氢键或与浸出的直链淀粉相互缠绕，稳定糊状物系统[40]。鼠李糖也可以吸附在马铃薯淀粉颗粒表面，抑制颗粒膨胀和直链淀粉浸出，延缓马铃薯淀粉糊化[41]。知母多糖也可包裹在小麦淀粉粒表面，抑制直链淀粉的溢出，延缓小麦淀粉的糊化[42]。

加工处理过程中，球磨的机械力会破坏淀粉结构，使直链淀粉浸出并与NSPs 发生作用，导致直链淀粉减少，可能是NSPs 会抑制直链淀粉网络结构的连续形成，延缓淀粉链重新聚集，导致NSPs 和淀粉分子构象改变，使淀粉糊化程度降低。如Kong 等[43]发现冬虫夏草多糖通过氢键与浸出的直链淀粉结合，从而防止淀粉颗粒的再聚集，防止小麦淀粉的糊化和短期老化。此外，提取方法也能使NSPs 对淀粉糊化产生影响，如添加纤维素酶辅助提取法获得的凉粉草多糖可以抑制木薯淀粉中直链淀粉的浸出，使糊化受到抑制；而添加碳酸钠辅助提取法获得的多糖则可以促进木薯淀粉中直链淀粉的浸出和糊化[44]。

通过热加工处理，添加的NSPs 会附着在淀粉颗粒表面，导致淀粉的糊化温度升高。Liu 等[45]添加黄原胶对板栗淀粉改性，发现干热处理后板栗淀粉的糊化粘度降低，与处理时间呈负相关，与黄原胶的添加呈正相关。贾琰等[46]发现随着羧甲基壳聚糖的增加，经过干热处理，淀粉的糊化初始温度先降后升，而峰值粘度、谷值粘度和崩解值则降低。Ma 等[47]发现魔芋葡甘露聚糖可使玉米淀粉糊化温度升高。

3.2 对淀粉老化特性的影响

分子量较小的NSPs 容易与直链淀粉结合，从而抑制直链淀粉的浸出；而分子量较大的NSPs 更易与复杂的支链淀粉形成氢键相互作用，相应地限制支链淀粉的重排，抑制淀粉的长期老化。如Zhang 等[48]发现添加小分子的沙蒿多糖可使小麦淀粉的粘度增加，抑制小麦淀粉中直链淀粉的重排，阻碍淀粉的短期老化。但直链淀粉含量越高，相互作用形成氢键的机会越大，分子间重排加剧，双螺旋及有序的堆积形成结晶结构反而会促进淀粉老化速率。Xiao 等[49]发现糯玉米淀粉凝胶老化早期与凉草粉多糖的相互作用会加速淀粉的短期老化，使淀粉的凝胶化程度增大，凝胶硬度增加，从而加速淀粉颗粒破裂、直链淀粉溶出。

NSPs 的添加与淀粉分子竞争水分子，会对淀粉的老化产生抑制作用。如Xu 等[50]发现燕麦β-葡聚糖可以缓解面包贮藏过程中的品质恶化、水分流失，从而抑制面包的老化。Xu 等[25]发现菊粉的加入，提高了小麦淀粉糊化起始温度，降低小麦淀粉的浸出直链淀粉含量，可能是分散在淀粉分子间的菊粉，冷却后可抑制淀粉的重结晶，延缓淀粉的老化。机械剪切力如高压均质处理通过破坏NSPs 主链和侧链上的糖苷键，导致单糖结构发生变化，与淀粉复合能力增强，对淀粉糊的老化有抑制作用[51]。

3.3 对淀粉流变特性的影响

流变性是淀粉凝胶的重要特性之一。随着NSPs 的加入，与淀粉相互作用增强，淀粉颗粒发生团聚，体积增大，导致表观粘度的增加；同时，淀粉颗粒的体积膨胀、破裂，直链淀粉浸出，使复合物凝胶的粘度增大。如凉粉草多糖与大米淀粉复合时，随着浓度升高，直链淀粉和凉粉草多糖一起包裹在淀粉颗粒表面，增加淀粉颗粒的膨胀程度，使峰值粘度持续增加，同时，直链淀粉与凉粉草多糖通过氢键和静电力相互作用，增强了复合物凝胶的粘弹性[14]，如图3所示。

图3 大米淀粉和凉粉草多糖的相互作用[14]Fig.3 Interaction of rice starch with Mesonachinensis polysaccharide[14]

NSPs 与淀粉相互作用可产生强烈的流动阻力，淀粉分子发生团聚，导致表观粘度的增加，使复合物凝胶的粘度增大，如大麦β-葡聚糖与玉米淀粉相互作用形成的缠绕和重叠以及大麦β-葡聚糖本身的聚集，增强了玉米淀粉的粘度，从而限制了体系的水流动性，减少了消化酶与淀粉的接触，抑制体外消化[15]。Liu 等[52]发现无花果籽多糖-马铃薯淀粉凝胶的硬度随无花果籽多糖的增加而增加，弹性不变。Zhou等[53]发现随着黑木耳多糖浓度的增加，芸豆淀粉的糊化粘度、淀粉颗粒溶胀度、粘弹性、凝胶强度、冷藏稳定性和保水能力均有提高。此外果胶-玉米淀粉[54]复合物表现出假塑性和剪切稀化行为，随着果胶浓度增加，玉米淀粉的储能模量和损耗模量均有所增加。

淀粉在热及非热加工过程中，有序结构通常被破坏，在淀粉链重排时相互作用增强，易形成网格结构使淀粉粘度提高。在非热加工方式下，通过挤压等机械处理，使得NSPs-淀粉相互作用，淀粉的颗粒变小，发生破碎，从高分子转变为低分子，使复合物的表观粘度增加，如Zeng 等[55]发现挤压后的黄原胶具有更高的粘度和良好的流变性，黄原胶-辛烯基琥珀酸酐淀粉复合物的粘度增强；相反，淀粉在剪切初期具有较高的稳定性，但随着剪切速率的增加，淀粉的稳定性降低，导致表观粘度下降。然而，在热加工处理方式下，加热使复合物的氢键断开，淀粉的粘度下降。如Gou 等[56]发现干热处理后甘薯淀粉糊化粘度下降。同时，Ji 等[57]发现湿热处理显著降低了山药淀粉-壳聚糖凝胶的溶胀力和黏度。同时，微波处理通过破坏氢键相互作用力，从而使淀粉的表观粘度增加，如Li 等[58]发现微波处理可导致魔芋葡甘聚糖分子内缠绕和分子间相互作用减弱，使分散体更加粘稠。总之，在非热加工条件下，随着NSPs 的加入，使NSPs-淀粉的表观粘度增大，当存在机械作用力时，淀粉的稳定性降低，表观粘度下降；在热加工条件下，淀粉的表观粘度也降低。

4 NSPs 对淀粉消化特性的影响

表2 总结了部分淀粉与非淀粉多糖复合物的消化特性。NSPs 影响淀粉的消化特性主要是通过形成物理屏障，阻碍酶进入淀粉内部，改变淀粉结构，如NSPs 含有的羟基或羧基基团与淀粉相互作用，限制了α-淀粉酶与淀粉的接触、或是与淀粉竞争水降低糊化度、或通过增稠消化体系限制水分子运动，降低酶的水解速率。NSPs 与浸出的直链淀粉分子通过氢键作用而影响RDS、SDS 和RS 组分的含量。如β-葡聚糖通过氢键与豌豆淀粉颗粒相互作用，包裹在淀粉颗粒的表面，当β-葡聚糖的添加量越高时，其包裹效果越好，使淀粉颗粒在糊化过程中未被完全破裂，难以消化，降低了α-淀粉酶酶解淀粉的机率[38]。同样，当添加β-葡聚糖，使其包裹玉米淀粉，缠绕或重叠形成复合物，消化酶也难以接触到淀粉，RDS 下降，降低了淀粉的消化[15]，如图4 所示。

表2 部分淀粉与非淀粉多糖复合物的消化特性Table 2 Digestibility of partially starch with non-starch polysaccharide complexes

图4 β-葡聚糖与玉米淀粉之间以及β-葡聚糖自身聚集物的相互作用[15]Fig.4 Interaction between β-glucan with cornstarch and interaction of β-glucan self-aggregates[15]

不同的加工条件下，NSPs 对淀粉中RS 和SDS含量的影响有所不同，淀粉的消化速度也有所差别。如大米淀粉-魔芋葡甘聚糖在螺杆挤压辅助下经络合作用形成复合物，添加魔芋葡甘聚糖后，RDS含量从48.06%显著降低至36.47%，SDS 和RS 含量分别从16.81%提高至22.39%和35.13%提高至41.14%[32]。Xie 等[60]发现经烘烤和翻炒加工的大麦壳淀粉消化率较低，分别为41.5%和38.9%；而蒸汽闪蒸的大麦壳淀粉的消化率较高，为48.2%，原因是β-葡聚糖引起大麦淀粉粘度升高，限制了酶的扩散并延迟了淀粉的水解，起到了保护淀粉粒结构的作用，同时由于β-葡聚糖的包裹，进一步抑制淀粉的消化。此外，魔芋葡甘聚糖与燕麦和玉米淀粉共挤压后，附着在淀粉颗粒表面，导致淀粉链重排，促使表面微观结构变粗糙，孔隙减少，晶型呈V 形，抑制了淀粉的消化，复合物的消化速率显著降低[61]。

5 结论与展望

在NSPs 对淀粉的研究中，NSPs 的加入能与淀粉通过物理吸附或者非共价作用结合在淀粉颗粒表面，抑制颗粒膨胀和直链淀粉浸出，从而抑制直链淀粉重排聚集及结晶结构的形成，延缓淀粉老化；热加工处理NSPs 与淀粉复合过程中，NSPs 与淀粉氢键相互作用增强使淀粉颗粒发生团聚、体积增大，因此淀粉的糊化温度升高、表观粘度增加；同时，NSPs在淀粉糊化过程中通过附着在淀粉颗粒表面来保护淀粉，减少淀粉在消化过程中与酶的接触点，从而影响淀粉消化。

随着相关学科领域研究理论与技术的发展，不同NSPs 对淀粉理化性质和功能性质影响机制的探讨持续增多，对NSPs 与淀粉的分子相互作用还需要开展以下工作：进一步分析NSPs 的结构参数对NSPs与淀粉相互作用的影响及规律，明确其构效关系；研究NSPs 与淀粉分子相互作用的动态变化过程，并对其分子相互作用模式、分子作用力、作用位点等分子反应参数进行分析；NSPs 对淀粉消化、营养特性的影响及规律，并进一步分析NSPs 对淀粉在生物体内代谢的影响；探究NSPs-淀粉共混物的亲水性及在食品生产过程中的运用。本文从淀粉的结构、理化、消化这三方面综述了NSPs 对其的影响，以期为NSPs在淀粉加工及其他相关领域的资源化利用提供理论参考。