2025年11月15日，7790必发集团田雨（第一作者），联合丹麦技术大学、哥本哈根大学、香港理工大学等多个国际团队，在国际TOP期刊 Carbohydrate Polymers（Q1，IF: 12.5）发表题为 “Unravelling the mechanism of enzymatic resistance in different high amylose starch granules”的研究性论文。

高直链淀粉（high amylose starch, HAS）因其消化缓慢和良好的热稳定性，被认为是极具潜力的抗性淀粉来源。已有研究普遍认为，HAS颗粒表面较低的酶攻击位点密度是其抗酶解的重要原因。然而，不同来源HAS之间在酶解抗性上仍存在显著差异，且直链淀粉含量（AC）与抗性并不呈简单正相关关系，表明其他颗粒结构在调控酶解过程中发挥关键作用，但其作用机制尚不清晰。

本研究选取来源于玉米、大麦、小麦和马铃薯的8种高直链淀粉，以葡萄糖淀粉酶（GA）为模型酶，创新性地应用界面酶动力学方法，系统解析了酶在淀粉颗粒界面的作用行为。通过定量表征酶的结合位点密度、催化位点密度、催化周转率及酶-底物亲和力，并结合FTIR-ATR、扫描电子显微镜（SEM）、共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）及表面链长分布分析，建立了颗粒表面结构与界面催化动力学之间的关联。研究表明，高直链淀粉的酶解抗性主要来源于催化位点密度的降低，而非传统认知中的物理可及性限制。进一步分析发现，不同HAS之间抗性差异的本质在于酶-底物亲和力对催化周转率的调控作用。本研究首次将Sabatier原理引入淀粉颗粒界面催化体系，揭示酶活性与亲和力之间呈“火山型关系”：适中的酶-底物相互作用可实现最优催化效率，而过强或过弱的结合均会抑制反应进行。

研究亮点

本研究首次将Sabatier原则引入高直链淀粉颗粒体系，通过“火山图”分析揭示了酶-底物亲和力与催化活力之间的调控规律，为理解颗粒淀粉界面酶解机制提供了全新视角。建立了颗粒表面结构（链长分布、有序度）与界面酶动力学参数之间的关联，为抗性淀粉理性设计提供了新思路。

研究结论

高直链淀粉颗粒的酶解抗性主要由催化位点密度决定，而非单纯的物理可及性限制。不同HAS之间抗性差异主要来源于酶-底物亲和力对催化周转率的调控：适中亲和力对应最高催化效率，而过强或过弱的相互作用均降低反应速率。此外，颗粒表面支链平均链长与催化位点密度显著正相关；表面结构无序、颗粒较大的淀粉更易形成最优酶亲和力，从而表现出更高的消化速率。本研究从界面酶动力学角度深化了对淀粉酶解机制的认识，为抗性淀粉的结构设计及工业酶解过程优化提供了重要理论依据。

图1 不同HAS颗粒的界面酶动力学参数

图2 Sabatier原理在GA催化不同HAS颗粒中的应用

图3 不同HAS颗粒的SEM图像（灰色）与FITC标记GA的CLSM图像（绿色）

图4 不同HAS的FTIR-ATR光谱

图 5 HAS颗粒表面脱支后支链长度分布（CLD）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2025.124052