糖尿病目前是威胁人类健康的主要慢性疾病之一，抗性淀粉（RS）在控制糖尿病进展中具备极其重大作用。近年来，表征技术的进步引入了研究淀粉结构的新方法，为研究人员提供了对淀粉结构的新见解。随着淀粉结构研究的深入，研究人员对RS形成的原因有了新的认识。同时，分子对接和动力

  糖尿病目前是威胁人类健康的主要慢性疾病之一，抗性淀粉（RS）在控制糖尿病进展中具有及其重要的作用。近年来，表征技术的进步引入了研究淀粉结构的新方法，为研究人员提供了对淀粉结构的新见解。随着淀粉结构研究的深入，研究人员对RS形成的原因有了新的认识。同时，分子对接和动力学模拟（molecular docking and dynamics simulations）在淀粉研究中的深化应用，使研究人员能够更详细地理解淀粉酶（amylase）与淀粉分子之间的相互作用。在本综述中，研究人员整合了这些最新进展，提出以下内容：（1）系统性阐明RS与淀粉多尺度结构之间的关系，以及RS形成的机制；（2）概述不同RS制备策略的现状、优势与局限性，并聚焦关键研究方向；（3）提出一个新的RS分类体系，以解决现有框架中重叠和覆盖不全的问题。本综述旨在为未来RS研究提供有价值的参考。

  根据国际糖尿病联盟（IDF）数据，2025年全球糖尿病患者达5.9亿，预计2050年每八名成人中约有一人（约8.53亿）患有糖尿病，增幅46%。抗性淀粉（RS）在小肠中抵抗酶解，有效调节餐后血糖水平，在糖尿病管理中发挥及其重要的作用。近年来，三维计算机断层扫描（3D CT）和偏振三次谐波显微术等新表征技术为淀粉颗粒结构提供了新见解，揭示了颗粒内部中空或实心、壳层结构及生长环的堆积模式。分子对接和动力学模拟的应用深化了对淀粉酶与淀粉分子相互作用的理解，为RS形成机制提供了分子层面的关键证据。本综述综合最新发现，旨在系统阐明RS与淀粉多尺度结构的关系及形成机制，总结RS制备策略的现状、优势与局限，并提出新的RS分类体系以解决现有分类的重叠与覆盖不全问题。

  RS含量与淀粉的多尺度结构紧密关联，重要的条件包括直链淀粉含量、结晶度、比表面积、分子复合、分子构象、链长分布和平均分子量。

  淀粉颗粒由有序排列的淀粉分子组装而成，但存在分子间空隙，允许水、多酚、小肽、脂质等小分子进入。荧光标记的葡聚糖分子（150 kDa）可完全渗透入玉米淀粉颗粒内部，推断更小的淀粉酶分子（人α-淀粉酶约55 kDa）也能渗透入颗粒。淀粉酶同时从表面和内部水解淀粉颗粒，因此淀粉酶渗透速率及与颗粒的接触面积是决定水解速率的重要的条件。比表面积（或孔径）与RS含量呈负相关：比表面积越大，接触面积越大，RS含量越低。例如，苦荞淀粉比表面积从0.498 m2/g降至0.364 m2/g时，RS含量从35.03%升至60.38%。但部分研究未发现孔径对RS含量的显著影响，可能因RS含量受多尺度结构特征共同调控。某些淀粉颗粒（如马铃薯淀粉）具有致密外壳和均匀实心内部，而玉米淀粉具有内部中空结构，且谷物淀粉表面存在特征性孔隙。致密外壳阻碍淀粉酶渗透，表面孔隙可能促进渗透。然而，文献中未发现致密外壳的马铃薯淀粉RS含量普遍高于谷物淀粉的一致趋势，可能因品种差异及其他因素影响。

  淀粉结晶性源自支链淀粉侧链规则排列形成的双螺旋结构。通常认为相对结晶度越高，RS含量越高。但文献调查显示，两者并非总呈正相关，例如高压处理导致小麦淀粉结晶度降低而RS含量增加，或马铃薯淀粉结晶度低但RS含量高。由于实验技术限制，研究人没办法独立分离淀粉结晶簇或双螺旋结构，目前研究依赖分子模拟。基于双螺旋结构坐标构建的分子模型显示，双螺旋淀粉分子因空间位阻无法被α-淀粉酶正确识别：单链淀粉分子可嵌入酶活性沟槽，而双螺旋分子仅头部插入，无法与催化三联体充分接触，导致糖苷键距离不足以发生亲核攻击。理论上，更高结晶度对应更高RS含量，负相关案例可能受其他因素综合影响。

  直链淀粉含量通过颗粒溶胀程度、非还原端数量和回生速率三方面影响淀粉消化速率。利用偏振三次谐波显微术和3D CT观察到淀粉颗粒外层分子排列密度高于内部。在灌浆期，负责直链淀粉合成的颗粒结合淀粉合酶（GBSS）表达晚于支链淀粉合成相关酶，表明直链淀粉分子可能位于颗粒外周区域。含5000个葡萄糖残基的直链淀粉分子长度可达2 μm，可能通过氢键与多个支链淀粉分子交联（或跨越多个生长环），形成比内部更抗外力的壳层结构，限制颗粒溶胀并阻碍淀粉酶渗透。高直链淀粉含量淀粉具有更高糊化温度和更有限溶胀。长直链分子可跨越多个生长环并稳定环间结构，进一步限制溶胀。此外，直链淀粉仅有一个非还原端，β-淀粉酶水解速率较慢；其回生速率快于支链淀粉，回生后结晶度增加，进一步抑制酶解。

  在淀粉中添加脂质、多酚、黄酮类化合物和小肽等小分子后，可形成复合物。由于空间位阻效应，淀粉酶没办法识别已形成复合物的淀粉分子，这是RS5型RS制备的重要基础。长链淀粉分子会像绳索一样缠绕客体小分子，形成V型螺旋，在XRD图谱中2θ≈20°处出现衍射峰。淀粉与脂质分子间的次级相互作用（范德华力和静电作用）可达约160 kJ/mol，相当于C-C单键键能的一半；与槲皮素等分子间作用约90 kJ/mol，表明可形成稳定复合物。淀粉-脂质复合物在高温度高压力下具有高稳定性。多酚或黄酮类化合物与淀粉间除范德华力和静电作用外，还存在氢键（每个氢键约35 kJ/mol），因此稳定性理论上更高。空间位阻效应仅局限于参与复合的葡萄糖残基，未参与复合的残基仍可被水解。此外，添加小分子增加RS含量还涉及其他机制：堵塞孔隙减小比表面积、直接抑制淀粉酶活性、加速分子重排与回生。

  分子构象（左旋螺旋、V型螺旋、无规卷曲等）受次级相互作用调控，而分子结构（平均分子量和链长分布）受共价键约束。物理改性如退火通常不显著改变平均分子量或链长分布，但宏观性质显著改变，可能与分子构象变化有关。不同温压条件下分子构象发生显著变化：热处理后分子内O2-O3氢键减少，分子更伸展；高压处理后相邻残基氢键增多，分子更紧凑。不同构象与淀粉酶的相互作用细节显示，左旋螺旋构象可被水解，伸展构象无法被正确识别，紧凑构象可在末端被水解。分子构象持续变化，一旦形成不可识别的构象并错误结合到酶活性位点，可能干扰其他淀粉分子结合（类似竞争性抑制）。平均分子量方面，较高分子量淀粉溶胀能力更强，理论上加速酶解，但文献中未见明确负相关。链长分布方面，支链淀粉短链中A链（DP

  <12）不易形成双螺旋，比例越高rs含量越低。总结：颗粒层面，淀粉酶渗透效率和接触面积是关键；分子层面，淀粉酶能否快速正确识别是rs形成的关键，双螺旋结构、分子复合及不可识别构象均能提高rs含量。

  RS3主要是通过两种途径制备：淀粉酶处理后回生，以及物理改性（退火、湿热处理、干热处理、高压、辐照、冷等离子体、电子束辐照等）后回生。研究之后发现，添加淀粉酶适度水解后产生的短链分子回生速度快，结晶度迅速增加，消化率降低。利用谷物内源淀粉酶（如通过瞬时热休克激活）可避免外源酶的安全问题并减少相关成本，但需注意，RS3制备中回生形成的结构若在烹饪（蒸、煮、烤等）中被破坏，水解产生的短链分子反而可能升高血糖指数，因此仅适用于无需烹饪或仅需极轻度加工的食物。物理改性后回生制备的RS3食品安全性高，但效果不确定，且高压、冷等离子体等方法成本高，限制了中小企业的应用。

  RS4制备方法最重要的包含酯化、磷酸化交联、转葡萄糖基化和羟丙基化。磷酸化交联（使用三偏磷酸钠（STMP）或三氯氧磷（POCl3））增强淀粉颗粒稳定性，减少溶胀；酯化通过空间位阻、交联结构、结晶结构变化、亲疏水性平衡及酶结合位点减少等多重因素降低消化率；羟丙基化主要发生在无定形区，削弱分子内和分子间氢键，增加链迁移性，可能形成更有序的结晶结构；转葡萄糖基化引入α-1,2、α-1,3、β-1,4、β-1,6等非常规糖苷键，不被人体消化酶识别。RS4制备效率高，可赋予淀粉特殊理化性质（如乳化性、透明度、改善口感），部分RS4还能调节肠道菌群。但受法规限制，目前RS4仅作为食品添加剂（乳化剂、增稠剂、膨松剂）使用，添加量和取代度有严格限制（如中国国标GB2760规定磷酸化淀粉在馒头中不超过0.2 g/kg，取代度≤0.4%）。2026年中国国家卫健委已受理转葡萄糖基化抗性糊精作为新食品原料的申请，有望扩大RS4应用前景。

  RS5指淀粉分子与脂质、多酚、黄酮类化合物、小肽等小分子复合形成的RS，空间位阻效应是核心机制。但空间位阻仅涉及参与复合的葡萄糖残基，未复合残基仍可被水解，因此单纯脂质复合效率较低。多酚（如槲皮素）和黄酮类化合物具有更高复合效率（因含多个羟基，可形成分子间氢键）且营养价值高，是更理想的RS5制备材料。RS5中RS含量的增加还涉及三种附加机制：物理屏障（堵塞孔隙减少比表面积）、竞争性抑制淀粉酶活性、加速分子重排与回生。小肽作为RS5材料具备两大优势：可理性设计多功能性，且可通过基因工程低成本生产。例如，设计由必需氨基酸组成的小肽，既能高效复合淀粉，又能抑制淀粉酶活性，并可作为营养素强化剂。理想RS5制备材料应具备：高营养价值、来源广泛成本低、与淀粉分子高效结合、能竞争性抑制淀粉酶、加速淀粉分子重排。

  目前RS分为五类：RS1（物理包埋淀粉）、RS2（天然抗性淀粉颗粒）、RS3（回生形成的RS）、RS4（化学改性RS）、RS5（复合形成的RS）。但现有分类系统存在粒度不足和覆盖不全问题，例如淀粉酶处理后回生与高压处理后回生均归为RS3，添加多酚时既涉及复合又涉及加速回生，同时属于RS3和RS5。此外，高温处理产生缺失氢键的特定构象也无法归类。因此，研究人员建议根据制备方法和形成机制对RS进行分类：对于未经任何处理的天然RS，直接归类为RS+形成机制；对于经过处理的RS，归类为RS+制备方法+形成机制。为区分RS5与常规物理改性RS，新增RSf类别独立代表原RS5。例如，高压处理后回生制备的RS在原系统中为RS3，新系统中为RSp4（p代表物理方法，4代表高结晶度）；酶处理后回生为RSb4（b代表生物方法）；磷酸化改性为RSc3（c代表化学方法，3代表限制颗粒溶胀）；添加槲皮素为RSf268（f代表复合，2、6、8分别代表堵塞孔隙、复合、抑制淀粉酶活性）。该新分类系统更精细，可补充现有体系，但需随研究深入持续更新，保持“制备方法+形成机制”的原则。

  颗粒层面，淀粉酶渗透效率和接触面积是RS的关键决定因素，任何增加接触面积或渗透效率的因素（如溶胀度、比表面积、孔径、孔隙结构、中空或实心内部）均降低RS含量。分子层面，淀粉酶能否快速正确识别分子是RS形成的关键，阻碍识别因素（双螺旋结构、分子复合、不可识别构象）提高RS含量。RS3制备中，物理改性-回生方法食品安全性高但效果不确定且成本高；酶处理-回生效率高但仅适用于无需烹饪食品；激活内源淀粉酶是重要方向。RS4制备效率高但受法规限制，转葡萄糖基化抗性糊精的获批有望拓展应用。RS5制备中，功能小肽因基因工程技术发展前途广阔。RS分类方面，新分类系统更精细，但需随研究深入持续补充新机制。本综述系统阐明了RS与多尺度结构的关系及形成机制，总结了制备策略现状与方向，并提出了新分类体系。