特色食品资源开发与品质调控团队阚建全教授和郑炯副教授在竹笋膳食纤维应用基础研究领域取得进展

方竹笋因其形态方正，肉厚鲜美，营养丰富，被誉为“竹笋之冠”，富含蛋白质、氨基酸、膳食纤维、维生素、矿物质等营养成分，是川渝地区的重要特色食品之一。在方竹笋加工过程中，会产生大量副产物。将方竹笋加工副产物中提取的膳食纤维加入米糊、面包、饼干等淀粉基食品中，从而提升淀粉基食品的营养品质，是实现方竹笋加工副产物高值化利用的重要方式。针对竹笋膳食纤维（BSDF）对淀粉理化性质、消化特性、多尺度结构的影响及互作机制尚不清楚等问题。川渝共建特色食品重庆市重点实验室成员，2138cn太阳集团古天乐阚建全教授和郑炯副教授联合国家林业和草原局竹子研究开发中心吴良如研究员在BSDF调控淀粉性能及机制研究方面取得了系列研究进展。

研究表明，挤压处理破坏了淀粉的短程有序结构和分布，随着BSDF的加入，双螺旋分布的短程有序结构增加。挤压处理后，淀粉分支程度下降，表明α-1,6糖苷键断裂，直链淀粉含量增加，而BSDF与支链淀粉和直链淀粉相互作用，减少了α-1,6糖苷键的断裂。挤压处理促进了淀粉分子链的运动、取向、重排和聚集，形成了新的螺旋和V型晶体结构。加入的BSDF与淀粉链通过氢键相互作用，减少了淀粉颗粒的破坏，氢键的形成增加了淀粉短程有序结构。当BSDF添加量较低时，淀粉凝胶黏弹性增加，由于BSDF与淀粉之间的相互缠结。同时，淀粉凝胶黏度的增加限制了葡萄糖的分散以及部分释放的葡萄糖被BSDF吸收，导致快消化淀粉含量降低。当BSDF添加量较高时，抑制了淀粉的溶胀和淀粉链间的缠结，导致淀粉凝胶黏弹性降低，从而降低了酶对淀粉的可及性，同时随着BSDF含量的增加，可消化淀粉含量降低，因此，抗性淀粉含量增加。该部分研究成果在食品国际期刊《Food Chemistry》在线发表，题名为“Modifying the rheological properties, in vitro digestion, and structure of rice starch by extrusion assisted addition with bamboo shoot dietary fiber”。 2138cn太阳集团古天乐硕士研究生汪楠为论文第一作者，阚建全教授和郑炯副教授为共同通讯作者，国家林业和草原局竹子研究开发中心吴良如研究员为主要合作者。

图1 挤压加工过程中BSDF调控淀粉性能的机制示意图

研究团队在前期研究中发现，BSDF与淀粉分子通过分子内和分子间氢键相互作用形成紧密的蜂窝状多孔结构。同时，在动态高压微射流（DHPM）加工过程中，淀粉和BSDF分子重排形成有序的复杂结构，无定型区和α-1,6糖苷键被破坏。淀粉颗粒嵌入到BSDF网络结构中。在糊化过程中，BSDF形成的“屏障”抑制了淀粉颗粒的膨胀和崩解，致密的“屏障”结构抑制了淀粉酶对淀粉的水解，降低了淀粉的消化程度和速率。然而，在100-200MPa压力下DHPM的强机械力破坏了淀粉与BSDF之间的相互作用，有序的网络结构被破坏。该部分研究成果在食品国际期刊《Food Chemistry》、《LWT-Food Science and Technology》在线发表（Food Chemistry, 2021, 350, 128724；LWT-Food Science and Technology, 2020, 129: 109509）。

图2  DHMP加工过程中BSDF调控淀粉性能的机制示意图

该研究成果不仅为BSDF在淀粉基食品中的应用提供了理论依据，也为方竹笋加工副产物的资源化利用奠定了理论基础。以上研究得到了重庆市自然科学基金面上项目（cstc2020jcyj-msxmX0392）、重庆市科技兴林项目（2021-08）、贵州省特色林业产业研发项目（2020-28）、中央高校基本科研业务费（XDJK2020B045）等项目的资助。

（郑炯 供稿；孙康 审稿；曾亮、吴俊平审稿）