随着社会的发展和生活水平的不断提高,营养健康越来越受到关注,寓健康于食、寓健康于预防已成为当今人类膳食生活的追求目标。大米在我国居民膳食中占据重要地位,其主要组分大米淀粉的消化性能影响了大米食品在人体中的消化、吸收和代谢,与营养健康密切相关。大米淀粉消化速度较快,容易使人体产生高血糖应答,增加了糖尿病、肥胖症等慢性代谢性疾病的患病风险。因此有效调控消化性能赋予淀粉或淀粉类食品优良的营养功能已成为食品营养健康领域的研究热点之一,而利用食品加工技术协同具有很好生理活性功能的多酚化合物来调控大米淀粉的消化性能和营养功能近年来受到极大关注。本论文针对高压均质协同多酚复合作用对淀粉多尺度结构和消化性能调控的研究现状,提出从全方位关注多酚结构对淀粉消化性能调控规律和差异性的角度,探究高压均质环境中不同类型多酚调控大米淀粉消化性能的分子机制。研究具有重要的学术价值和实用意义,可为利用加工技术协同多酚复合方法有效调控大米淀粉消化性能,精准设计能满足现代营养健康需求的大米食品提供理论依据和思路。利用现代结构分析技术,对高压均质大米淀粉-黄酮(烷)类/酚酸类/芪类/木脂素类多酚复合物的多尺度结构和消化性能进行分析,并通过Pearson相关性分析从多酚类型、结构及添加量角度揭示两者之间的关联性。研究结果显示,高压均质环境中,多酚与大米淀粉分子间的疏水力和氢键等非共价相互作用,导致大米淀粉的单螺旋、双螺旋、V型结晶、A型结晶、表面短程有序化、纳米聚集体等多尺度有序化结构增加,从而使大米淀粉的快消化淀粉(RDS)显著降低,慢消化淀粉(SDS)和抗消化淀粉(RS)显著提高。并随多酚添加量增加,大米淀粉有序化结构程度越高,抗消化性能越强;四类多酚均有此作用,其中酚酸类多酚作用效果最强,木脂素类多酚作用效果最小;而同类不同结构的多酚分子体积越小、柔性越大、酚羟基和羧基越多,越能提高大米淀粉的多尺度有序化结构,分子体积组成和空间位阻较大的多酚,只有在较高添加量时才能使高压均质大米淀粉-多酚复合物的有序化结构和抗消化性能大于高压均质大米淀粉;Pearson相关分析结果表明,上述不同尺度有序化结构均与大米淀粉抗消化性能密切相关,多酚的类型、结构和添加量会影响其主次排列;各类多酚不同添加量对大米淀粉抗消化性能调控效果与相应有序化结构形成程度不匹配,表明多酚还作为酶抑制剂参与抵御淀粉酶水解,从而进一步提高大米淀粉的抗消化性能。这些系统研究结果将为在食品加工过程中利用多酚复合作用调控淀粉多尺度结构及消化性能提供了依据和指导。从体外干预角度对高压均质大米淀粉-多酚复合物的消化动力学及其抑制α-淀粉酶活力、葡萄糖透析延迟指数(GDRI)、胆酸钠吸附能力和清除·OH自由基能力等营养功能进行探讨。结果表明,高压均质环境中多酚复合作用显著提高了大米淀粉的营养功能;且与多酚添加量呈现正相关关系;同类不同结构多酚复合作用对营养功能的影响效果与抗消化性能变化趋势一致;而不同类型多酚复合作用对营养功能的影响效果却与抗消化性能变化趋势不相吻合;相近SDS+RS含量的四类高压均质大米淀粉-多酚复合物表现出的营养功能也不尽相同。表明高压均质大米淀粉-多酚复合物的营养功能既受淀粉消化性能的影响,又与多酚自身生理活性密切相关。所获得的高压均质大米淀粉-多酚复合物消化性能与营养功能之间的响应关系,可为深入研究食品加工中淀粉与多酚相互作用调控淀粉消化性能对其营养功能的影响提供参考数据。进一步选择代表四类多酚母核结构的儿茶素(CC)、咖啡酸(CFA)、白藜芦醇(RA)厚朴酚(MN)作为研究对象,利用密度泛函理论方法剖析四种高压均质大米淀粉-多酚复合物体系中淀粉与多酚分子间相互作用的主导方式和差异。结果表明四种多酚与大米淀粉分子间的相互作用为非共价方式,其中氢键起着主导作用。酚羟基上氧原子是多酚分子作为氢键受体的主要结合位点,氢原子是多酚分子作为氢键给体的主要结合位点,而CFA上的吸电子羧基是其形成强氢键的主要作用位点。多酚是通过破坏C2-OH、C3-OH、C4-OH和C6(C’6)-CH2OH分子内氢键使淀粉分子链解聚和重组形成新的有序结构来提高大米淀粉抗消化性能;四种复合物体系的氢键作用大多分布在多酚的苯酚基和羧基及葡萄糖二聚体的羟基上,范德华力作用主要分布在多酚分子与葡萄糖二聚体相互接触的空间区域,强空间位阻效应主要集中于多酚苯环结构及葡萄糖环结构中的空间区域;四种多酚与葡萄糖二聚体氢键作用存在以静电吸引作用占绝对主导的中强度氢键和以静电吸引及色散吸引共同作用的弱氢键,氢键作用强弱次序为:CFA＞CC>MN>RA。依据上述研究结果建立了高压均质环境中不同类型多酚调控大米淀粉消化性能的分子机制,认为多酚与淀粉分子通过疏水力和氢键等非共价相互作用导致淀粉分子链重排、聚集和堆砌形成特定有序结构域,及在消化过程中无定形区域的部分多酚解离为酶抑制剂,两者协同抵御淀粉酶的降解作用,实现对大米淀粉抗消化性能的调控。而这种调控作用受制于多酚分子结构,可利用不同类型或同类不同结构的多酚协同加工技术精准调控淀粉的消化性能,这将丰富多酚调控淀粉消化性能所涉及的基础理论。