一、淀粉分类及在人类饮食中的意义
《中国居民平衡膳食宝塔（2022）》指出，平衡膳食模式碳水化合物供能应占膳食能量的50-65%，蛋白质占10-15%，脂肪占20-30%。碳水化合物是是人类赖以生存的重要营养素，分为简单碳水化合物（单糖、双塘、低聚糖）和复杂碳水化合物（淀粉、膳食纤维、多糖），其中淀粉是日常饮食最主要的成分。淀粉是由葡萄糖分子聚合而成的高分子物质，其基本构成单位为α-D-吡喃葡萄糖，分子式为(C6H10O5)n。淀粉按照分子结构分为直链淀粉和支链淀粉（图1）。直链淀粉是由α-D-葡萄糖分子以α-1,4-糖苷键脱水缩合形成的线性结构，含几百个葡萄糖单元；支链淀粉是由α-D-葡萄糖分子以α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键脱水缩合形成的具有分支的结构，含几千个葡萄糖单元。淀粉在人体α-淀粉酶、α-葡萄糖糖苷酶、麦芽糖苷酶和蔗糖酶等的作用下，从淀粉分子水解为葡萄糖，最终通过特定的传输系统被吸收入血液中。葡萄糖作为人体呼吸作用的底物，直接为人体生命活动提供能量。
淀粉可以根据来源分为谷物淀粉、豆类淀粉和根茎类淀粉等。谷物淀粉包括玉米、小麦、大米淀粉等，其淀粉含量约为65%；豆类淀粉包括豌豆、绿豆和蚕豆等，淀粉含量约为45%；根茎类淀粉包括马铃薯、木薯和甘薯淀粉等，淀粉含量约为70%。普通谷物淀粉中，大约25%为直链淀粉，75%为支链淀粉；而高直链淀粉可含有40%～70%的直链淀粉，糯玉米淀粉中支链淀粉含量甚至可以高达100%。不同来源的淀粉粒的形态、大小和结构方面差异很大（图2）。如小麦、燕麦、玉米等淀粉粒为圆球形，马铃薯、木薯淀粉粒为卵球形，大米、荞麦淀粉粒为多面体形。马铃薯淀粉粒最大，而大米淀粉粒最小。同一种来源的淀粉粒也会受到生长条件、成熟度、直链淀粉含量和胚乳结构等因素的影响，形状也存在差异。大个的马铃薯淀粉粒呈卵形，而小个的马铃薯淀粉粒呈圆球形。
《中国居民膳食指南》建议，每天摄入谷物类食物250-400 g，其中全谷物和杂豆类50-150 g；薯类50-100 g。对于一般人群而言，每天摄入的淀粉应占总能量的55%-65%为宜。我国居民碳水化合物供给人体能量占比为55%左右。
胰岛素和胰高血糖素是维持人体血糖相对稳定的两种重要激素。人进食后血糖含量升高，下丘脑副交感神经直接刺激胰岛B细胞释放胰岛素，一方面促进血糖合成肝糖原，另一方面促进血糖氧化转变成脂肪等非糖物质，从而使血糖降低。当人体血糖含量降低时，下丘脑交感神经作用于胰岛A细胞促进分泌胰高血糖素，促进肝糖原分解进入血液，促进脂肪酸和氨基酸等非糖物质转化成葡萄糖，使得血糖含量上升（图3）。神经系统还通过控制甲状腺和肾上腺的分泌活动来调节血糖含量。当人体的血糖调节失衡后会引起多种疾病，其中糖尿病在生活中发病率较高，对人体危害比较严重。
二、抗性淀粉的消化特性与人体健康
抗性淀粉（Resistant Starch，RS）是指在健康人体小肠中不被吸收及降解的淀粉。根据抗性淀粉的来源和酶解机制的不同，可将抗性淀粉分为以下5类：物理包埋淀粉（RS1）、天然抗性淀粉颗粒（RS2）、回生抗性淀粉（RS3）、化学改性淀粉（RS4）、直链淀粉-脂类复合物（RS5）（图4）。RS1是指由于物理屏蔽作用被封闭在植物细胞壁中不能被淀粉酶所作用的淀粉颗粒，常见于轻度碾磨的谷类、豆类食物等中。RS2是植物天然生长形成具有紧密结晶结构的抗消化淀粉颗粒，主要存在于未完全成熟的绿皮香蕉、马铃薯、未加工的豌豆等天然食物中。RS3是糊化淀粉在冷却过程中形成的凝沉淀粉聚合物，常见于凉米饭和凉面包等食物中，RS3可进一步分为凝沉的支链淀粉（RS3a）和凝沉的直链淀粉（RS3b），其中RS3b的抗酶解性最强。RS4指通过酯化、醚化或交联等化学修饰产生新官能团的淀粉，例如乙酰化淀粉、羟丙基化淀粉、磷酸化淀粉等。RS5主要是指淀粉和脂肪酸或脂肪醇等在加工过程中形成的复合物。绝大多数的RS1、RS2和RS3a在经过适当加工后仍可被消化吸收。大多数谷物、杂豆等天然淀粉中含有一定量的RS1和RS2，在食品加工过程中发生糊化老化和组分互作会产生RS3，RS4和RS5。RS的形式和含量与食品的血糖生成指数（GI值）密切相关，表1总结了常见淀粉的组成、粒径和预测GI情况。
表1 不同食品原料中的淀粉组成、粒径和预测GI值
RS作为日常生活中重要的膳食纤维来源之一，对维护心脑血管健康有重要贡献。RS在胃和小肠内不能被消化分解，但能提供饱腹感，有效降低人体对碳水化合物的吸收，从根源上预防II型糖尿病的发生；RS在结肠内会被肠道菌群发酵利用产生大量短链脂肪酸（SCFA），刺激肠道上皮细胞的生长发育，促进肠道有益菌群的生长，维持肠道菌群的酸性环境，减少肠道类疾病的发生。RS还在降低血脂、促进矿物质吸收等方面显示出明显的功效。人体血糖控制得以改善，大脑灰质和白质变化就越明显。灰质是信息处理和决策发生的地方，而白质由一组纤维组成，这些纤维将不同的大脑区域相互连接，并连接到神经系统的其他部分。总的来说，通过更好地控制血糖，可以改善青少年糖尿病患者的大脑结构和功能。几十年来，有证据表明，更好地控制血糖可以预防糖尿病引起的长期并发症。因此，在食品中广泛应用RS是保护人类健康的重要措施。
三、日常饮食与食品口感、人体健康之间关系
淀粉基食品的消化特性和口感与食品体系中淀粉自身结构和其他非淀粉组分的理化特性息息相关（图5）。杂粮杂豆类食品的GI值普遍低于白米白面，是可替代传统主食的一类健康食品。新型食品加工方式可以增加抗性淀粉含量、降低餐后血糖生成指数，有助于作为日常饮食、糖尿病人饮食的新选择。
陕西师范大学谷物科学与营养团队研究表明，在传统的燕麦三熟加工过程中，淀粉老化、及其与β葡聚糖、脂肪、多酚类、蛋白质等组分的互作可以促进RS3和RS4的形成，改善燕麦面制品的口感；燕麦中富含的β葡聚糖提高食糜粘度，减少消化过程中肠道绒毛从食糜中吸收水解生成的葡萄糖，降低餐后血糖，以及富含的生物碱等抗氧化物质，协同起到降糖降脂，维护人体肠道健康的作用。
荞面饸饹的加工过程中，芦丁、淀粉和氢氧化钙共经过糊化处理后，芦丁的羟基与淀粉形成氢键，阻止淀粉链之间的聚集，形成稳定的钙离子-芦丁-淀粉复合物，改善面条蒸煮特性，有效降低荞麦食品餐后血糖。
多谷物粉经淀粉酶-反复湿热处理后，淀粉晶型转变为B+V型，短程有序度显著提升，淀粉与蛋白、脂肪等小分子的互作增强，提升了淀粉的抗消化性，可以作为低GI主食的原料。
食用豆类中抗性淀粉主要以RS2形式存在，经不同加工后可获得规则结晶体结构的有序度更高的RS3，调节脂质代谢的效果显著增强，提高了结肠微生物群落的调节作用，RS3饮食干预对模型动物脂质代谢功能的调节作用显著优于RS2。
图5 谷物组分影响食品口感、餐后血糖机制