《Carbohydrate Polymers》：Physicochemical and physiological characteristics of resistant starch type 5 derived from rice starch beta-limit dextrin
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本研究通过将稻米淀粉经β-淀粉酶水解得到的β-极限糊精（BLD）与月桂酸（LA）形成复合物，成功制备了抗性淀粉（RS）类型5。实验表明BLD与LA形成的复合物具有显著的V型结晶结构和高熔化焓，体外测定其RS含量达27.5%。动物实验显示该复合物可降低小鼠餐后血糖反应，抑制肝脂肪沉积，并通过调控肝脂合成和胆固醇代谢实现这一效果。研究证实BLD作为新型RS5的载体具有潜力。
Ha Ram Kim|Hye-Ryung Park|Yu-Ra Kang|Hee-Don Choi|Kwang-Soon Shin|Jung Sun Hong
韩国食品研究院食品加工研究组，韩国万朱郡，55365
摘要
本研究通过将米淀粉中的β-极限糊精（BLD）与月桂酸（LA）复合物化，制备出了抗性淀粉（RS）5型，并对其理化和生理特性进行了分析。BLD的生成通过分子量的降低以及α-1,4/α-1,6键比例的减少（从41.32降至6.42）得到了证实。BLD与LA具有很强的复合物形成能力，这体现在其较高的复合物熔化焓和明显的V型晶体结构上。通过体外实验测得BLD与LA复合物（BLD×LA）中的RS含量为27.5%。在小鼠模型中摄入BLD×LA后，血糖反应趋于降低。经过五周的饮食补充，BLD×LA组在口服葡萄糖耐量测试和胰岛素抵抗方面没有显著变化，但在食物效率比方面表现出积极效果。此外，喂食BLD×LA的小鼠肝脏脂肪积累得到抑制，这可能是通过调节肝脏脂质生成和胆固醇稳态实现的。总体而言，本研究展示了BLD优异的脂质包合复合物形成能力，并基于体外和体内模型的验证结果，提示其作为RS5型来源的潜力。
引言
淀粉是人类饮食中摄入最广泛的碳水化合物。它通常被水解成较小的葡萄糖苷，在小肠中被吸收，从而导致餐后血糖水平升高。然而，某些类型的淀粉无法在小肠中被消化，被归类为抗性淀粉（RS），这些淀粉会到达结肠并被肠道微生物群发酵（Englyst等人，1992年）。许多研究探讨了RS对葡萄糖和脂质代谢、肠道健康、饱腹感和体重等方面的影响（Bojarczuk等人，2022年；Guo, Brown等人，2023年；Li & Hu，2023年；Tekin & Fisunoglu，2023年）。
根据对消化酶的抗性机制，RS被分为五种类型。其中，RS5型（RS5）是通过淀粉分子与其他分子（如游离脂肪酸）复合物化形成的（Hasjim等人，2013年）。在这些复合物中，脂质的烃基部分嵌入在线性淀粉链的疏水螺旋腔内（Biliaderis & Galloway，1989年；Godet等人，1995年）。尽管淀粉-脂质复合物的结构已经研究了数十年，但它们作为独立RS类型的正式分类是相对较新提出的（Hasjim等人，2010年；Hasjim等人，2013年）。对于RS5，研究主要集中在识别影响复合物形成的淀粉和配体分子的理化特性上（Lee等人，2021年；Lim等人，2019年；Reddy等人，2019年；Sun等人，2023年；Zhang等人，2024年），而对其生理效应的研究相对较少。最近的体内研究开始揭示RS5的生理效应。一项研究表明，淀粉-抗坏血酸棕榈酸复合物可以改善小鼠的血糖反应（Guo, Brown等人，2023年）。在大鼠模型中喂食淀粉-硬脂酸复合物后，长期饮食（9周）逐渐增加了RS5的体内利用，并增加了粪便体积（Ai等人，2014年）。另一项研究表明，由脱支高直链淀粉和月桂酸制备的RS5改变了肠道微生物群，并缓解了小鼠的结肠炎（Sun等人，2025年）。Mao等人（2018年）发现RS5比RS2-RS4具有更好的胃保护作用。同时，现代技术阐明了RS5的抗性机制，表明与脂质的复合物化在消化酶的活性位点形成了空间屏障（Zhong等人，2024年），并且更稳定的结构更不易被酶消化（Wang等人，2024年）。因此，与其他类型的RS相比，RS5的结构和生理效应仍有很大的研究空间。
以往的研究主要使用高直链淀粉来制备RS5，或通过酶促脱支生成类似直链淀粉的结构（Ai等人，2014年；Hasjim等人，2010年；Lee等人，2021年；Lee等人，2023年）。然而，由于高直链淀粉具有RS2的特性（Englyst等人，1992年），而脱支淀粉容易自聚集形成RS3（Cai & Shi，2014年），使用这些材料作为宿主难以区分RS5与其他RS类型的特定效应。因此，需要使用具有类似直链淀粉的强配体包合特性的宿主材料，但自聚集倾向较低，以便更清楚地阐明RS5的功能属性。在本研究中，我们采用β-极限糊精（BLD）作为配体包合的载体。β-淀粉酶（EC 3.2.1.2）是一种外切酶，它能从非还原端水解α-1,4连接的葡聚糖链，并释放麦芽糖单元，直到遇到α-1,6糖苷键或其他结构变化（例如磷酸化或氧化的葡萄糖单元）。由此产生的BLD由主链结构、内部链段、所有分支点以及残留的短外部链片段组成。先前的研究表明，支链淀粉的主链具有灵活性，能够形成单螺旋段，并且主链片段可以与碘形成螺旋包合物（Chauhan & Seetharaman，2013年；Shen等人，2013年；Tetlow & Bertoft，2020年）。尽管BLD具有包合配体的潜力，但其作为RS5的应用却未得到充分重视。因此，本研究旨在评估BLD与脂质形成复合物的能力，并评估该复合物作为新型RS5的潜力。
材料
米淀粉（直链淀粉含量15.4%）购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。β-淀粉酶（Secura?，食品级）购自Novozymes（丹麦Bagsvaerd）。月桂酸（LA，C12:0）、肉豆蔻酸（MA，C14:0）、棕榈酸（PA，C16:0）和硬脂酸（SA，C18:0）购自Samchun Pure Chemical Co. Ltd.（韩国平泽）。Klebsiella来源的普鲁兰酶及其他所有试剂均购自Sigma-Aldrich。动物实验使用的是雄性C57BL/6小鼠。
分子量分布
图1显示了米淀粉、BLD和DBR的分子量分布曲线。米淀粉（图1a）在10–15分钟处显示出清晰的直链淀粉峰，在20–32分钟处显示出与直链淀粉分子相关的宽峰（Miao等人，2014年），19分钟处的小峰可能代表中间分子（Lemos等人，2021年）。对于BLD（图1b），直链淀粉峰明显减弱，而在25–33分钟之间出现了一个强烈的峰。
结论
本研究表明，从米淀粉中提取的β-极限糊精（BLD）容易与月桂酸形成稳定的包合物，并具备RS5的关键特性。BLD独特的骨架结构使其成为有效的脂质包合载体，优于脱支或天然淀粉形式。体外实验结果显示BLD×LA复合物具有显著的抗消化性能，而体内评估则显示其消化抗性有所减弱。
作者贡献声明
Ha Ram Kim：撰写 – 原稿撰写、研究设计、概念构思。Hye-Ryung Park：撰写 – 审稿与编辑、方法学设计、研究实施。Yu-Ra Kang：撰写 – 审稿与编辑、验证、数据分析。Hee-Don Choi：验证、项目管理。Kwang-Soon Shin：撰写 – 审稿与编辑、监督、概念构思。Jung Sun Hong：撰写 – 审稿与编辑、监督、资金获取。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本工作得到了韩国食品、农业、林业技术规划与评估研究所（IPET）的支持，该研究所通过农业、食品和农村事务部（MAFRA）资助的高附加值食品技术开发计划提供资金（项目编号：318029-03和RS-2023-IP323001）。
