直鏈淀粉是淀粉顆粒的基本線性葡萄糖聚合物，是一種眾所周知的主體分子，與適當的客體分子（如碘、醇、脂質和疏水性有機聚合物）形成高度有序包合物。直鏈淀粉左旋單螺旋包合物通常被稱為直鏈淀粉-配體復合物。淀粉和脂質之間的復合物在淀粉受熱時很容易形成（稱為抗性淀粉5th型（RS5）），能降低淀粉顆粒對酶消化的敏感性。以控制體重和II型糖尿病為目標的行為已經刺激了用于補充淀粉類食品中抗性淀粉（RS）含量的方法學的顯著發展。特別是，能夠攜帶必需脂肪酸進入小腸的RS5已經引起了廣泛關注。直鏈淀粉-脂質復合物的生產方法包括經典的合成方法，即將淀粉和脂質添加到溶劑（水、二甲基亞砜、酸或堿溶液）中，并在90-100℃下處理。或者，可以通過酶法形成復合物，其中短鏈直鏈淀粉由磷酸化酶合成，然后與脂質相互作用。微波加熱對直鏈淀粉-脂質結晶結構形成的影響卻很少受到關注。我們假設在適當的微波加熱下，淀粉可以與脂質形成包合物。

2022年1月29日，齊魯工業大學食品學院崔波課題組在Food Chemistry（IF=7.514）雜志上在線發表了題為“The formation of starch-lipid complexes by microwave heating”的研究論文。該研究對基于微波加熱的高水分模型系統中形成的直鏈淀粉-脂質復合物進行了表征分析，并將其與傳統水浴加熱進行了比較。為開發一種有效的方法來制備淀粉-脂質復合物提供理論基礎。三黍生物參與部分指標測定，并協助數據分析。

1. 顯微結構和碘染色分析

測試了WS-Lipid復合物是否可以形成，以及微波處理后復合物的結構和性質是否與傳統的水熱（水浴）方法一致。首先，比較了所有樣品的WS-Lipid復合物的微觀結構和碘染色性能。WS-脂質復合物的存在歸因于直鏈淀粉和脂質的結合；反過來，與脂質結合的樣品中的游離直鏈淀粉含量降低。因此，在圖1中沒有觀察到藍色。此外，部分塊狀結構顯示出碘溶液的顏色，如圖1所示。這一結果可以用微波法制備的WS-LA和WS-GML的致密有序結構來解釋。

圖1 淀粉-脂質復合物的微觀結構圖

2. 熱重分析（TGA）

水浴和微波WS-lipid復合物的TGA和二階導數標準分析圖如圖所示。所有樣品的實驗溫度在30至700℃之間，并觀察到兩個主要的失重階段。第一階段與晶體中分子內水締合物的蒸發過程有關，出現在150℃附近。水浴處理的WS-LA、WS-SA和微波處理的WS-SA樣品的第二次熱分解過程發生在170-300℃之間，比其他樣品早100℃。這可能是由于淀粉和配體之間的氫鍵作用，形成了一種緊密的結構，在一定程度上提高了熱穩定性。這一結果也證明，微波處理比水浴處理更有助于形成WS-lipid復合物。此外，二階導數用于識別每個熱轉變。

圖3 淀粉-脂質復合物的熱重及其雙重導數圖

3. X-射線衍射和熱力學分析

XRD結果：分別在2θ=13.4713o和20.5207o處顯示兩個顯著的強度峰，對應于六角形結構的（111）和（201）衍射面，以及在2θ周圍顯示一個7.8400o的小峰。直鏈淀粉-脂質復合物的這些特征峰歸因于直鏈淀粉-脂質復合物的結晶，二階導數標準為12.6278、6.4622和4.3507，分別為20.5207、13.4713和7.8400?, 這與之前的報告類似。

DSC結果：顯示了微波和水浴加熱處理的所有WS-脂質復合物的熱圖。吸熱峰的熱參數，包括起始溫度（To）、峰值溫度（Tp）、結束溫度（Tc）和焓（ΔH），如表1所示。這些值對應于水浴和微波熱分解過程中形成的直鏈淀粉-脂質復合物和含量。除水浴處理的WS-SA絡合物熔點低于105℃外，所有WS-Lipide complex熱譜圖顯示Tp約為110℃。

圖4 淀粉-脂質復合物的X-射線衍射和熱力學圖譜

4. 消化性分析

如圖所示，所有樣品在不同的脂質或處理下顯示出相似的水解曲線，而不添加脂質的WS顯示出更高的水解曲線。在水浴處理中，WS和WS與脂質（LA、SA和GML）結合后，在最初的40分鐘內，水解迅速增加。然后，逐漸增加，分別達到97.87%、76.50%、82.13%和74.25%的平臺。這一現象與XRD和DSC的結果一致，證明短鏈脂肪酸（與水解速率成反比）更容易形成直鏈淀粉-脂質復合物。類似地，對于微波處理，WS和添加脂質（LA、SA和GML）的WS在早期階段隨著時間的增加水解迅速增加，隨后下降到90%、74.5%、76.5%和77.625%。需要注意的是，微波制備的WS樣品的水解度略低于水浴制備的WS樣品。這一發現表明，微波處理的樣品中形成了更多的配合物。換句話說，微波促進淀粉系統中直鏈淀粉和配體之間的相互作用。

圖5 淀粉-脂質復合物的消化性分析

5. 分子量分析

水浴、微波處理的WS和WS-lipid樣品的分子尺寸分布如圖所示。所有樣品的色譜圖譜包括易于區分的區域I、II和III。大分子大小（區域I）主要來自支鏈淀粉，中等大小的分子（區域II）主要來自小麥淀粉的中間材料，小分子大小（區域III）主要來自直鏈淀粉。與水浴處理的WS相比，隨著脂質的添加，區域III的面積減少，區域I增加（表4）。而對于微波加熱，在區域I中可以發現相當大的增加。與沒有脂質的樣品相比，WS脂質樣品中在區域II和III中可以看到明顯的減少。如表5所示，微波處理的WS樣品顯示出比水浴處理的WS樣品更高的Mw/Mn值，表明淀粉結構被完全破壞。此外，在水浴和微波處理的脂質樣品中觀察到分子量增加，這說明了復合物的形成。然而，淀粉-脂質復合物的形成不能形成單一的大小峰。

圖6 淀粉-脂質復合物的分子量分析圖

小結：通過ISA分析證明了WS-lipid復合物的形成。此外，XRD分析表明，微波處理樣品中形成的WS-lipid復合物的含量高于水浴處理樣品，這意味著微波將促進淀粉-脂質復合物的形成。LA和GML是水浴和微波熱處理中形成絡合物的最佳碳鏈長度。在微波和水浴處理的樣品中可以注意到對分子大小的不同影響，證實這兩種熱處理對淀粉的結構有不同程度的破壞性影響。此外，復合物的形成沒有出現新的峰，說明直鏈淀粉之間的相互作用不影響其分子大小。此外，在2850和1750 cm-1處出現的吸收峰隨著淀粉-脂質復合物的形成而被掩蓋。根據熱力學和消化性分析，微波處理樣品中的I型復合物與緩慢消化的淀粉含量相對應。總之，微波加熱是制備淀粉-脂質復合物的合適方法，有利于大規模生產。