科创中国

低血糖反应的饮食干预已被建议预防糖尿病的发展。 膳食纤维(DF)作为一种抗消化因子，因其抑制淀粉消化的能力而成为设计低血糖反应食品的优先考虑。 本文从粘度效应、物理包埋、细胞壁完整性等方面探讨了DF降低淀粉消化率的物理屏障效应。 这些屏障效应阻碍了消化酶与淀粉基质的接触，限制了淀粉的糊化，维持了淀粉的结晶度和短程有序结构，共同降低了淀粉的消化率。 最后，从物理屏障机制出发，阐述了DF生产低血糖食品的策略。

膳食纤维(DF)无论内源性还是外源性，在降低淀粉消化率和降低餐后血糖水平方面都发挥了重要作用，成为目前最常用的低血糖食品加工策略之一。 DF一般按水溶性分为可溶性膳食纤维(SDF)和不溶性膳食纤维(IDF)。 谷类β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、RS以及植物、种子和细菌中的可食用胶等SDFs通过不同的机制降低淀粉消化率。 此外，一些IDFs还可以作为物理屏障或酶抑制剂限制淀粉的消化。 因此，DFS受到越来越多的关注，并成为食品科学家设计健康食品的一颗新星。 但DF调节淀粉消化率的机制至今仍不清楚。 一些潜在的作用机制已经被广泛讨论，包括胃排空(GE)、消化和发酵相关激素的释放、淀粉酶活性的抑制和淀粉酶解产物扩散的减少。

淀粉是植物体内主要的储存碳水化合物，也是人体最重要的能量来源。 在人类进化史上，大米、小麦、燕麦、大麦、黑麦等不同的淀粉类食物被培育为满足能量需求的主食。 然而，如今，能量过剩已成为一个社会问题，长期过量摄入富含淀粉的食物导致高血糖反应，与心血管疾病和糖尿病等非传染性疾病的发生有关。 尤其是糖尿病，与糖代谢紊乱密切相关，近几十年来已成为对个人和社会健康和福祉的重大全球性挑战。 根据国际糖尿病联合会的报告，2021年约有5.37亿成年人患有糖尿病，预计到2030年将上升到6.43亿，到2045年将上升到7.83亿。 这种情况提示糖尿病的预防和治疗是紧迫和重要的。 通过调节淀粉消化的饮食干预技术可以预防糖尿病的发生。 据报道，富含淀粉食物的形式和数量在苏林非依赖性糖尿病中起着关键作用。 然而，淀粉本身并不能完全预测食物的血糖反应，这是因为淀粉的消化速度和程度在不同的条件下是不同的。

人体内的淀粉消化是一个酶驱动的过程，发生在上消化道。 它首先在口腔中被唾液α-淀粉酶水解，然后在小肠中被胰腺α-淀粉酶水解，产生麦芽糖、麦芽三糖和α-限制糊精。 这些淀粉分解产物被上皮膜酶，如蔗糖酶-异麦芽糖酶和麦芽糖酶-糖化酶进一步消化，产生大量的葡萄糖，并通过钠依赖性葡萄糖转运蛋白和葡萄糖转运蛋白2[4]被肝门静脉吸收。 根据淀粉消耗后的利用率，一般将其分为三种淀粉：快速消化淀粉(RDS，消化20分钟内的淀粉）、缓慢消化淀粉(SDS，消化20-120分钟的淀粉）和抗性淀粉(RS，消化120分钟后未消化的淀粉）。 影响淀粉组分组成的因素很多，包括淀粉的类型和结构、食品基质的加工以及外源化合物进入淀粉类食品。 因此，降低淀粉消化率的低血糖反应食品可以根据这些因素为特殊的食物设计。

团队主要围绕食品微生物选育及功能评价、食品微生物制备关键技术以 及发酵食品研究与开发等三大研究方向积极展开工作。主要包括优质食品微生物(乳酸菌、酵母菌等)菌种资 源库的建立、定向育种以及功能评价;食品微生物高密度发酵技术、高活性高冷冻干燥制备技术等研发;优良 食品微生物在乳制品、豆制品、功能性食品等发酵食品应用关键技术研发。

DF由于具有降低淀粉消化率、降低餐后血糖水平、预防糖尿病等优点，越来越受到食品学家的重视，成为食品科学家设计健康食品的一颗新星。 近年来的大量研究试图阐明DF降低淀粉消化率的潜在机制，并认为DF的物理屏障效应在粘度效应、物理包埋和细胞壁完整性等方面起着至关重要的作用。 总之，这些物理屏障因子在降低淀粉消化率方面起着重要的作用，其机制如下图3所示：1）粘度限制肠道活动性，减少消化性酶的扩散和葡萄糖的释放，延长转运时间，延缓消化，增加饱腹感； 2)DFS的包埋或包衣作用限制了淀粉颗粒的糊化，保持了淀粉颗粒的结晶度和有序结构； 3）细胞壁结构作为天然的“胶囊”限制淀粉在细胞内的暴露，将可消化淀粉转化为物理不可及淀粉(RS)。 DF生产低血糖食物的策略可以根据物理屏障机制来说明。 将生物信息学与口腔医学相结合的整体研究方法将揭示DF、淀粉和消化酶的相互作用机制，从而更深入地理解DF与淀粉消化率之间的关系，而不是还原论模型。

通过双方协商的方式进行成果转化，企业提供一定的资金支持用于科研，研究团队进行进一步的研究，以期将研究成果尽快投入工业化生产，从而产生更多的、更有利于人们生活的价值成果。