2026年1月7日，美国发布了新版的膳食指南，总结起来就八个字：回归常识，吃真食物。抗性淀粉（Resistant Starch，RS）不仅作为微生物代谢物的来源，而且是肠道免疫平衡、上皮修复和神经肠信号传递的关键介质，突显了RS饮食在非药物治疗中的多维意义。

淀粉（英文starch，拉丁文amylum）是一种可食用的碳水化合物(Carbohydrates，CHO)，确已经成了诸如体重管理者的“敌人”，但近年 RS的概念确越来越红火，同样是淀粉，凭啥RS得到的待遇就天差地别呢？

1、抗性淀粉的发现史

2、抗性淀粉的定义

3、抗性淀粉的结构及形成机理

4、抗性淀粉的来源和分类

5、抗性淀粉与膳食纤维、碳水化合物以及非淀粉多糖的区别

6、抗性淀粉在慢病干预和健康保健中的作用机制

7、基于临床视角的抗性淀粉对健康的影响

8、吃自己制造的真食物：抗性淀粉RS3

9、不足与前景

RS的概念并非一蹴而就，而是经历了“现象观察→概念提出→科学命名→国际定义→功能拓展”的过程。RS是指健康人体小肠中不能被消化和吸收的淀粉部分，但可以在结肠中被肠道微生物群发酵，具有许多重要的生物学效应，例如改善结肠中的发酵特性和细菌活性、降低结肠癌风险、预防胆结石形成、促进矿物质吸收和改善肠道健康。因此，RS正逐渐被认可为一种对多种情况有益的功能性食品（functional food），增加RS的日常摄入量正在成为改善公众健康的重要目标。

1、抗性淀粉的发现史

抗性淀粉（RS）的发现源于对食物中未被小肠消化淀粉的观察，它最初是消化研究中的“异常数据”，最终转变为营养科学中的“功能性宝藏”。 它的发现标志着RS作为功能性成分的科学起点。

碳水化合物（CHO）在小肠内吸收不完全，为结肠细菌提供了释放氢的反应底物。其中一部分氢被吸收后随呼吸排出。因此，自1970年代左右，呼吸氢（H2）排泄实验就成为碳水化合物吸收不良的可靠的指标。

早在1973年，Calloway和Chenoweth报告称，在给便秘患者高小麦饮食（high-wheat diet）时，受试者的粪便重量（以及呼吸氢气）明显增加。之后，Lisker和Sutalf等人研究证明，小麦淀粉（wheat starch）几乎普遍存在吸收不良，而采用无麸质（gluten-free diet）饮食后，明显改善“功能性”肠道症状。

1981年，Anderson等人通过呼吸氢排泄实验发现，摄入小麦淀粉后呼出氢气显著增加（图1左C、D），而摄入蔗糖、低筋小麦（low-gluten wheat flour）或大米粉后未出现氢气排泄增加（图1左B、E、G），排除了增加是由小肠细菌过度生长引起的可能性。因此几乎所有健康受试者的小麦粉吸收不完全，与蔗糖、低筋小麦粉和大米粉几乎完全吸收形成对比。与摄入乳果糖（一种不可吸收的双糖）后的氢气排泄进行比较后发现，10%至20%的CHO未被吸收，这也就意味着10%至20%的小麦淀粉进入了大肠。当时Anderson等人认为，小麦淀粉由淀粉核心颗粒组成，周围环绕着蛋白质网络。这种蛋白质-淀粉复合物可以解离，沉淀的85%的总蛋白质被称为面筋（gluten），可溶性物质被用作低筋面粉。这种低筋面粉以及大米粉（不含面筋）可完全吸收，面筋可能引起小麦淀粉的吸收不良。因此，他们提出两种假设，原生面粉中存在额外的物理或相互作用，以解释吸收不良。然而，也有可能面筋提取过程直接改变了CHO部分，使其更易吸收。因此，Anderson等人首次发现白面包中的部分淀粉并未在小肠完全消化，而是进入大肠被细菌发酵，当时被称为“淀粉的不良吸收”现象，随着研究深入，学者们认识到这部分“难消化”的淀粉能被结肠菌群利用，类似可溶性纤维的健康益处而备受到关注。

1982年，英国科学家Englyst及其团队设计了一种测量植物性食品中非淀粉多糖（non-starch polysaccharides，NSPs）的方法，用猪胰腺α-淀粉酶和支链淀粉酶一起孵育去除淀粉，酶制剂被证明对α-1,4-和α-1,6-糖苷键的水解是特异性的，并且不影响NSPs。于是，Englyst等就把食品加工使淀粉对α-淀粉酶消化具有抗性的淀粉称为“resistant starch”（抗性淀粉）。后来，这一命名被广泛接受，成为该领域的标准术语。因此，Englyst是正式提出“抗性淀粉”这一科学概念的科学家，而Anderson等人的工作为这一发现奠定了实验基础。

图1左图：禁食10小时期间(A)和摄入100克CHO后(B至G)的呼吸氢浓度N Engl J Med. 1981 Apr 9;304(15):891-2. 图1右下图：不同类型RS及其结构的示意图：(A) RS1，J. Food Meas. Charact. 2016;10:546–553. (B) RS2，Compr. Rev. Food Sci. F. 2006;5:1–17. (C) RS3，Carbohyd Polym. 2000;41:285–292. (D) RS4， Sci. Food Agric. 2015;95:1968–1978. (E) RS5，Cereal Chem. 2010;87:257–262. 图1右上图：RS的结构与普通淀粉、单糖和纤维素的区别。

2、抗性淀粉的定义

淀粉是一种以葡萄糖为单位形成的天然多糖，在碳水化合物（CHO）中的丰度仅次于纤维素，是植物体内CHO的储存形式。人们食用CHO后要在体内被胃酸及酶消化分解为单糖--葡萄糖以后才能吸收并进入血液，但不是我们吃的所有淀粉都能被消化，有时一小部分淀粉会对消化有抵抗力，从而直接路过消化道。这种类型的淀粉被称为抗性淀粉（RS），其功能类似于可溶性纤维。为了营养目的，食品中的淀粉可以分为快速消化淀粉（rapidly digestible starch，RDS）、慢速消化淀粉（slowly digestible starch，SDS）和RS。RDS和SDS都在小肠中完全消化和吸收，尽管速度不同：前者在20分钟内，后者在120分钟内（图2 左下图）。相比之下，RS大多在小肠内逃逸消化，并在结肠中被微生物发酵，产生短链脂肪酸（SCFAs）。

RS这种代谢途径类似于膳食纤维、植物成分的代谢途径，最初被定义为“来自植物细胞壁的一部分，人类对其消化非常差”（portion of food which is derived from cellular walls of plants which are digested very poorly by human beings）。这导致了定义的扩展，包括RS以及其他化合物，如抗性低聚糖（resistant oligosaccharides）或水胶体（hydrocolloids）。

目前被普遍接受的对RS的定义是1992年联合国粮农组织（FAO）根据Englyst和欧洲抗性淀粉研究协作网（EURESTA）的建议，正式定义RS为“不能被健康人小肠消化吸收的淀粉及其降解物总称“。另外一种定义是”在体外实验中不能被淀粉酶类所水解的淀粉“。把它理解为一种“抗消化”的淀粉。其名字就来源于这种特性——“抵抗”了小肠中的消化酶，故RS又被称为抗酶解淀粉。

RS有三大核心特性：(A) 抵抗消化的特性，这一特性使其能够抵抗小肠内的消化作用，不被快速水解为葡萄糖；(B) 益生元特性，抗性淀粉与肠道菌群共存可产生积极效应，肠道中有益微生物（如双歧杆菌、乳酸菌等）对抗性淀粉的发酵作用与肠道有益微生物代谢CHO产生的乙酸、丙酸、丁酸等SCFAs共同促进机体健康，如调节结肠pH值、抗炎、提供能量（尤其是丁酸是结肠上皮细胞的主要能量来源）、改善肠道菌群平衡等；(C) 结构多样性，RS根据来源、品种、生长阶段、部位以及处理方式的不同，可分为5类，具有不同的表观结构和晶体结构特性（图1右下图、图2 左上图）。此外，RS的特征不仅与淀粉来源有关，还与RS形成前后的处理方式密切相关，对多种疾病的发生有重要的预防及调控作用。

图2 左上图：抗性淀粉和纤维的来源部位。图2 左下图：RDS和SDS消化和吸收的不同速度。

图2 右图：部分食物中每100克抗性淀粉的含量。

3、抗性淀粉的结构及形成机理

一些优秀的综述提供了关于抗性淀粉（RS）的结构、分类、生理效应、应用和遗传改良的非常详细的信息。

由于RS是一种在小肠中不能被消化的特殊淀粉，因此RS的形成与淀粉的生物合成密切相关。RS的结构与普通淀粉（直链淀粉和支链淀粉）相似，但其分子排列和晶体结构使其难以被淀粉酶分解（图2右上图、图3左图）。

RS的抗性主要取决于淀粉分子中直链淀粉和支链淀粉的比例（图1右上图）。支链淀粉是一种葡萄糖聚合物，在每24到30个葡萄糖单位的α 1-6糖苷键的分支点上，以24~30个葡萄糖残基以α-1,4-糖苷键首尾相连而成，在支链处为α-1,6-糖苷键，易被淀粉酶酶解（图3左图）。支链淀粉含几千个葡萄糖单元，遇碘呈紫红色。相比之下，直链淀粉是一种无分支的线性的葡萄糖聚合物，主要是α 1-4糖苷键，不容易水解，直链淀粉含几百个葡萄糖单元，遇碘呈蓝黑色（图3左图）。换句话说就是直链更牢固，不容易被掰断，支链淀粉就有很多分枝，很容易被剪断。

根据X一射线衍射图像的类型，已经鉴定出三种不同的晶体结构：A型晶体结构，在谷物中普遍存在，与富含支链淀粉的淀粉有关。B型晶体结构，主要存在于块根和富含直链淀粉的淀粉中。C型结构代表了A型和B型基序的复合体，在豆类淀粉中经常遇到。

目前普遍认可的RS形成的机制是：一定量的水与淀粉混合后，在加热过程中淀粉颗粒吸水膨胀，结晶区崩解释放出直链淀粉分子，在冷却过程中，分子链相互靠近缠绕形成双螺旋结构，然后通过分子间的氢键作用，双螺旋结构进一步折叠，逐渐形成定向排列有序的紧密晶体结构，由于晶体结构紧密，热稳定性较高，淀粉酶难以渗透酶解，从而对淀粉酶产生了抵抗。

RS的结构特点在于其紧密的晶体结构，这种结构使得抗性淀粉能够抵抗淀粉酶的消化。由于RS是一种在小肠中不能被消化的特殊淀粉，因此RS的形成与淀粉生物合成密切相关。根据RS的类型（RS1-RS5），RS的形成受到淀粉的内在性质（例如，淀粉颗粒结构、淀粉晶体结构和直链淀粉与支链淀粉的比例）和非淀粉成分（例如，蛋白质、脂质和糖类）以及储存和加工条件（例如，温度、研磨和烘焙）的影响（图3左图）。

RS的形成受到几个与淀粉合成相关的基因的调控，为了提高天然来源（RS1和RS2）中的RS含量，分子遗传学和遗传工程与植物育种相结合已被应用。

4、抗性淀粉的来源和分类

根据其来源、结构和抗酶解能力，抗性淀粉（RS）进一步分为五种亚型（RS1-RS5）（图1-3）。

RS1在物理上无法被消化，主要是因为它被细胞壁或其他组织包围，这些组织阻止与淀粉酶的接触和反应，故被称之为物理包埋淀粉(Physically Trapped Starch，图1右A，图3），如全谷物（完整细胞），由于细胞壁屏障而无法被消化。这种淀粉在加热时稳定，烹饪过程中不会分解，但在精细磨碎或深加工将破坏其结构---物理屏蔽作用或蛋白质的隔离作用。它通常存在于全麦面包、种子或豆类等产品中。富含RS1的饮食与改善血糖控制、减少餐后胰岛素反应以及通过结肠发酵对肠道微生物群的有益影响有关，可能有助于代谢和心血管健康。

RS2是原生颗粒状RS，是指那些具有紧密结晶结构且相对脱水的天然具有抗消化性的淀粉颗粒，这种致密的结构限制了消化酶的接近从而使得RS2具有抗性。故被称之为抗性淀粉颗粒(Resistant Starch Granules，图1右B，图3）。值得注意的是，B型和C型结晶结构表现出更高的抗性，因为酶只能在颗粒表面产生轻微的损伤。尽管RS2在常规烹饪后失去了其抗性，但温和的热或酶处理可以帮助保持其颗粒完整性。其在生或特殊加工产品中的使用与改善血糖反应、增强饱腹感和支持结肠发酵过程有关，这些过程能产生有益的短链脂肪酸。在绿香蕉、生土豆和高直链豌豆或高直链玉米淀粉(HAMS)中特别丰富。RS2在临床试验中已被广泛研究。

RS3是指在食品加工和制造过程中糊化后在冷却或储存过程中缓慢地重新结晶而形成的难以被淀粉酶所分解的淀粉（图1右C，图3），RS3属于物理改性淀粉，主要是在食品加工和制造过程中通过糊化和老化过程形成的，故被称之为回生淀粉(Retrograded Starch)或老化淀粉。RS3分为RS3a（凝沉的支链淀粉）和RS3b（凝沉的直链淀粉），其中RS3b的抗酶解性最强。淀粉糊化后，淀粉的结晶结构被破坏，淀粉分子以卷曲的聚合物形式分散到水中形成亲水性胶体溶液。在随后的冷却和贮藏过程中，自由卷曲的直链淀粉分子渐渐相互靠近，通过分子间氢键形成双螺旋，许多双螺旋相互叠加形成微小晶核，晶核不断生长成为更大的直链淀粉结晶，其本质是直链淀粉分子在回生过程中分子重新聚集成有序的结晶结构。直链淀粉结晶区的出现会阻止淀粉酶靠近淀粉结晶区域，并阻止淀粉酶活性中心结合部位与淀粉分子的结合，从而赋予直链淀粉结晶的酶抗性。在加热时，结晶区域熔化，在冷却时，新的结晶结构（主要是A型和B型）形成，使淀粉的消化降低，发酵性增加。这个过程是可逆的，取决于温度、储存时间和淀粉的植物来源。

RS4是经过化学改性的淀粉，是指通过替代、酯化作用、醚化作用或交联作用生成新化学键的化学改性淀粉，即化学变性淀粉(Chemically Modified Starch)。通过化学改性，淀粉的分子结构发生改变，它含有新的化学键，而不是α-1,4-或α-1,6-糖苷键，从而增加其对淀粉酶的抵抗力（图1右D，图3）。与RS2一样，它可以作为食品添加剂添加到食品中。含有RS4可能来自土豆、高直链淀粉玉米或木薯淀粉。从本质上讲，RS4是一种有价值的膳食纤维来源，有助于整体健康。但由于RS4是通过酯化或交联等化学反应获得的，其在食品中的使用受到严格监管，并在许多司法管辖区（包括欧盟和美国）需要批准。

RS5是由淀粉（特别是直链淀粉）和脂肪酸或脂肪醇等脂质之间的络合作用形成的，形成的热稳定性、酶抵抗性的V型螺旋复合物（图1右E，图3）。脂质与淀粉颗粒中的淀粉结合，防止其膨胀，产生对酶的抵抗力。最初，RS5被建立起来，以表征RS修饰并与抗性性质的淀粉-脂质复合物形成的情况。RS5的稳定性受到脂质类型的显著影响：饱和脂肪酸形成更稳定的复合物，而不饱和脂肪酸形成的结构则不那么耐受。与大多数在烹饪过程中失去抵抗力的淀粉不同，RS5在冷却过程中由于复合物的瞬间重组而保持或迅速恢复其抵抗结构。其热稳定性和调节脂质吸收和血糖反应的潜力使其成为功能性营养学中一个新兴的研究课题。然而，最近的证据描述了涉及其他分子（如氨基酸、肽、多糖或酚类化合物的淀粉复合物的生成，并且具有与淀粉-脂质复合物相似的结构。因此，已经建议更新“RS5”类别以包括这些新的复合物（图3）。

虽然研磨、发酵、烹饪和加热等过程似乎对RS含量有不利影响，但其他过程，如冷却、烹饪时间、储存时间或水分含量，可能会对其存在产生积极影响。

图3左图：RS的结构与影响因素。图3左图：RS的分类Front Nutr. 2024 Mar 20;11:1369950

5、抗性淀粉与膳食纤维、碳水化合物以及非淀粉多糖的区别

碳水化合物（CHO）根据其含有的糖单元数量分为几类：(a) 含有1个糖分子的单糖，如葡萄糖；(b)含有2个糖分子的双糖；(c) 低聚糖含有3至10个糖单元，可能由多糖分解产生；(d) 多糖（Polysaccharide）是由超过10个单元的单糖组成的聚合物。多糖是膳食纤维的主要成分。它们在小肠中与胆汁酸结合，从而降低血清胆固醇并使血液脂质水平正常化。多糖的大多数结构与肠道健康的多种生物益处有关。

多糖是由多个单糖分子连接而成的大分子碳水化合物。根据是否能被人体消化酶分解，营养学上常将多糖分为两大类：一类是可利用的多糖：是“能量型多糖”，如淀粉，能被人体消化吸收并转化为能量；另一类是不可利用或部分利用的多糖：是“功能型多糖”。如非淀粉多糖（NSPs），包括纤维素、半纤维素、果胶、β-葡聚糖等（ 图1右上图），主要作为膳食纤维存在。多糖之间通过氢键、静电、疏水作用和离子桥接等方式形成稳定的物理网络，而非共价键相连的方式实现功能上的协同。这种非共价关联存在于植物细胞壁中（如果胶-半纤维素-纤维素三维网络）（图2 左上图）。

抗性淀粉（RS）的来源（图2 右图）以及其与普通淀粉的比较如图4所示。

图4 普通淀粉与RS的代谢命运和健康影响的示意图。普通淀粉在小肠中通过α-淀粉酶酶解（蓝色箭头表示），产生葡萄糖和麦芽糖等单糖，这些单糖迅速被吸收并用于能量生成。然而，快速消化的淀粉摄入过多与慢性疾病的风险增加有关，包括心血管、代谢（例如2型糖尿病、肥胖）、胃肠道、神经系统、自身免疫和其他炎症性疾病。相比之下，RS绕过小肠的消化，完整到达结肠，在那里进行微生物发酵。这个过程产生有益的代谢产物，如短链脂肪酸（SCFAs）、吲哚和胆汁酸衍生物，这些物质具有多种促进健康的效应。这些包括免疫调节活性、恢复粘膜完整性、改善肠道运动（通过SCFAs介导）、调节下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴和增强微生物组-肠道-大脑（MGB）轴。Int J Mol Sci. 2025 Aug 11;26(16):7753.

根据世界卫生组织及多项研究，膳食纤维泛指所有不能被人体小肠消化吸收的植物性CHO及其类似物，包括NSPs，如纤维素、半纤维素、果胶）、木质素等，分为两类，一类是可溶性纤维，如果胶、树胶等，常见于大麦、豆类、胡萝卜、柑橘、燕麦等食物中。另一类是不可溶性纤维，如纤维素、木质素和一些半纤维素，常见于小麦糠、玉米糠、芹菜、果皮和根茎蔬菜中。RS是膳食纤维的一种特殊类型，它本质上属于难消化的淀粉，但生理功能与膳食纤维高度相似，两者最主要的区别在于化学结构来源不同，以及在食品加工中的应用特性有别。

膳食纤维被定义为植物的可食用部分，这些部分在肠道内对酶具有抗性，包括纤维素、非纤维素多糖（半纤维素、果胶物质、胶、粘液）和非碳水化合物成分。纤维含量较高的物种谷物，其对人类纤维摄入量的贡献高达50%，其次是蔬菜、水果和坚果，分别为30-40%、16%和3%。

NSPs和RS在化学结构、消化特性和生理功能方面存在显著差异。NSPs是非葡聚糖多糖。是一类由多个单糖分子通过β-糖苷键连接而成的复杂碳水化合物，使其比淀粉更复杂，因不含淀粉中的α-1,4 和 α-1,6 糖苷键，因此不参与淀粉的消化吸收。因为水解β-糖苷键需要不同类别的酶（如β-葡聚糖酶和β-木聚糖酶），而单胃动物中几乎不存在这些酶，因此单胃动物几乎无法消化NSPs。不同类别的NSPs在水溶性、大小和结构方面有所不同。根据其溶解性分为可溶性非淀粉多糖（sNSP）和不可溶性非淀粉多糖（iNSP）。NSPs（阿拉伯木聚糖、β-葡萄糖、甘露聚糖、葡糖甘露聚糖等）又称结构多糖，是植物结构多糖，广泛存在于植物细胞壁、种子、谷物、藻类和微生物中，是植物结构多糖的主要组成部分。其结构多样，包括纤维素、半纤维素、果胶、树胶等。

纤维素（Cellulose）是排名第一的天然多糖。淀粉是仅次于纤维素的第二丰富天然多糖，纤维素和RS都属于膳食纤维范畴，在营养学上常被归为促进肠道健康的成分。纤维素是由β-葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接而成的线性聚合物，形成坚固的纤维状结构，是植物细胞壁的主要成分。人体缺乏分解β-1,4-糖苷键的纤维素酶，因此无法将其水解为葡萄糖，几乎不提供能量。纤维素吸附水分能力强，显著增加粪便体积，促进肠蠕动，预防便秘，缩短致癌物在肠道停留时间，降低肠癌风险。纤维素和RS，它们的化学来源、分子结构及在体内的代谢路径存在显著差异。理解这些区别有助于科学搭配饮食，提升代谢健康。

6、抗性淀粉在慢病干预和健康保健中的作用机制

结肠中的短链脂肪酸（SCFAs，主要是乙酸、丙酸和丁酸）的定量和定性谱图是由多种因素塑造的，包括可发酵底物的类型（碳水化合物(CHO)、蛋白质、肽等），人类营养中的膳食纤维是其产生的主要底物。例如，抗性淀粉（RS）与可溶性纤维、结肠转运时间和驻留结肠中的微生物群决定了SCFAs的产生。任何或多种SCFAs浓度的降低都与对宿主的多种有害影响有关，每种酸对宿主的影响都显著不同。

RS在结肠中的主要影响在于其作为微生物群落的底物，促进有益细菌的增殖，正逐渐成为一种多功能饮食成分和微生物可及CHO的递送平台。经过肠道微生物群的发酵，特别是在结肠中，RS产生了一系列被统称为后生元的代谢物——包括SCFAs、吲哚、胆汁酸衍生物、色氨酸代谢物（如吲哚-3-丙酸和吲哚-3-乙酸）以及神经活性胺类（如 GABA 和血清素前体）。它们在肠道-大脑信号、免疫调节、肠道屏障完整性和代谢调节中的作用表明了潜在的全身性益处（图5-7）。

从各种研究中可以明确看出，细菌在底物可用性方面表现出不同的选择，这取决于饮食成分。由于这一点，我们需要了解SCFAs的合成，这些SCFAs由许多途径组成（图5）。我们可以借助生物信息学分析来理解细菌的遗传信息。这些信息对于构建完整而复杂的代谢途径是必要的（图4）。SCFAs有四种主要合成途径（图5）并取决于进行微生物发酵的饮食底物。

图5 SCFAs的生成途径。简化的示意图显示了各种SCFAs的生成途径以及利用每条途径的特定细菌。虚线表示涉及更多的步骤，但为了清晰起见已被省略。彩色文本表示已知的特定细菌利用相应途径的命名途径，相应颜色的方框表示显示利用该途径的特定细菌Gut Microbes. 2024;16(1):2393270.

乙酸盐由多种细菌属合成，包括拟杆菌属、Akkermansia muciniphila、梭菌属和双歧杆菌属，主要通过乙酰辅酶A途径合成。它作为外周脂肪生成和胆固醇生物合成的主要底物。除了其全身代谢作用外，乙酸盐还通过激活G蛋白偶联受体43（GPR43）有助于粘膜防御和抗炎信号传递。

丙酸盐通过三种主要的微生物途径产生，这些代谢途径不仅定义了能够合成丙酸盐的特定菌种，还影响了其在不同肠道段中的浓度和可用性。丙酸盐主要在肝脏中代谢，在那里它参与糖异生并调节脂质代谢。它还通过GPR41介导的途径对饱腹感和免疫反应产生调节作用。

丁酸盐虽然含量较少，但由于其在维护结肠健康方面的多方面作用而显得尤为重要。它是结肠细胞的主要能量来源，支持粘膜屏障的完整性，并通过抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC）和激活GPR109A表现出明显的抗炎活性。因此，它抑制了包括白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）在内的促炎细胞因子的合成，并促进了具有肠道稳态保护作用的抗炎细胞因子IL-10的表达。这些作用部分通过抑制NF-κB信号通路以及上调细胞因子信号抑制蛋白（如SOCS3）来介导。除了其免疫学影响外，丁酸盐还通过作为结肠细胞的主要能量底物和刺激肠内分泌L细胞释放胰高血糖素样肽-2（GLP-2）来支持上皮屏障的完整性。这反过来又增强了紧密连接蛋白的表达和MUC2基因的转录，从而促进粘蛋白的产生和上皮再生。

图6. （a）肠道上皮细胞外SCFAs的利用。未被结肠细胞利用的SCFA被肝门静脉系统吸收，运输到肝脏，并具有各种命运。丁酸主要由肝脏氧化，消化道中的极少量进入全身循环。（b）SCFA在能量平衡中的作用。为了阐明SCFA及其结合靶点之间的重叠和变化，实线用于丁酸，虚线用于丙酸，点线用于乙酸。受体结合后，实线用于所有后续步骤。SCFA通过FFAR2和FFAR3受体起作用，产生PYY和GLP-1，这些物质在中心起作用以减少食欲。

Gut icrobes. 2024;16(1):2393270.

胃肠道上皮细胞和结肠细胞SCFAs作为信号分子在胃肠道上皮细胞内起作用，同时也通过与几种已知受体的相互作用在整个身体的其他组织中起作用（图7）。GPR40已被识别为中链脂肪酸受体，GPR42为长链脂肪酸受体。GPR40位于各种组织和器官中，如大脑、胰腺、脊髓和心脏。多篇以前的研究表明，中链脂肪酸激活GPR40受体具有有益的抗炎作用，并在中枢神经系统损伤后提供神经保护（图7右上图）。GPR42的功能和表达描述较少，目前的研究表明，它可能是GPR41基因重复事件的结果。

结肠中的SCFAs浓度逐渐减少，从近端结肠的70-140 mM 到远端结肠的20-70 mM，与底物耗尽相对应。延长通过时间可以增强蛋白质分解，可能增加SCFAs池。此外，增加的RS摄入量可能会改变结肠和粪便中的SCFAs浓度（图7右下图）。

新兴证据还表明SCFAs与肠神经系统（ENS）之间存在功能联系。丁酸和其他短链脂肪酸通过释放神经活性肽（包括5-羟色胺（5-HT）、VIP、生长抑素和胆囊收缩素）来刺激肠内分泌信号，这些肽通过旁分泌机制发挥作用，以调节肠道运动。这种相互作用进一步得到了在肠神经元中表达的丙酰辅酶A转运蛋白2（MCT2）活性的支持，MCT2促进了短链脂肪酸的吸收和下游的神经调节效应。

综合来看，这些发现突显了RS饮食在非药物治疗中的多维意义，不仅作为微生物代谢物的来源，而且是肠道免疫平衡、上皮修复和神经肠信号传递的关键介质（图5-7）。

除了结肠微生物群直接发酵RS产生的SCFAs外，RS摄入还可以间接调节一系列具有不同生物活性的微生物衍生代谢产物。这些化合物包括吲哚类、胆汁酸衍生物、生物胺、微生物神经递质和生物活性肽，每种化合物都在宿主生理和肠道稳态中发挥独特的作用（限于篇幅不再详述）。

这些微生物代谢物共同补充了SCFAs的作用，并扩展了RS发酵的功能相关性。它们对肠道健康、免疫调节、代谢调节和神经行为的综合影响，强调了抗性淀粉作为调节宿主-微生物群相互作用的治疗潜力的作用。

图7左图：SCFAs通过不同信号通路产生的效果的示意图Cell Biochem Funct. 2024 Sep;42(7):e4108，图7右上图：(a) GPR40受体和活性。通过激活GPR40受体在中央神经系统中观察到抗炎作用。(b) OR51E2受体和活性。OR51E2通过乙酸和丙酸激活，受体激活的相关生理效应包括血管平滑肌松弛和血压升高。图7右下图：胃肠道pH值和SCFAs浓度。图中显示近端结肠的pH值更酸，远端结肠的pH值较不酸。此外，近端结肠中SCFAs的浓度较高，因为那里发生了更多的细菌发酵，而远端结肠中的SCFAs浓度较低。Gut Microbes. 2024;16(1):2393270.

7、基于临床视角的抗性淀粉对健康的影响

抗性淀粉（RS）在很大程度上被人们所忽视，直到20世纪70年代RS概念的起源研究，目前被认为是三种淀粉类型之一RS（图2）。1995年，Eerlingen和Delcour发现RS的生理功能与膳食纤维相似。2001年Topping和Clifton的研究发现，RS会抵抗小肠内的酶解，与大肠内的细菌发生发酵反应，产生的代谢物之一是能为宿主提供一些系列生理益处的短链脂肪酸（SCFA）。几十年后，支持RS益处的发现越来越多。

增强饱腹感

RS的饱腹感效应与其发酵特性有关，SCFAs可以刺激肠道荷尔蒙，如肽YY（peptide YY, PYY）。PYY是一种从回肠和结肠的肠道内分泌细胞中释放的短（36-氨基酸）肽。一些研究表明，急性外周给药PYY3-36可抑制啮齿动物和灵长类动物的进食。研究发现，PYY通过NPY受体发挥作用; 可以抑制胃蠕动，从而延缓胃排空，增加饱腹感，RS的饱腹感效应有助于控制体重和预防肥胖。此外，PYY还可增加结肠中的水和电解质吸收。

减少能量吸收

RS是一类在小肠中难以被消化酶降解的淀粉及其衍生物。这一特性使其能够抵抗小肠内的消化作用，不被快速水解为葡萄糖，在产生延长的饱腹感作用的同时，这种缓慢释放影响了碳水化合物的消化和吸收的能力，慢释放葡萄糖，从而避免引起餐后血糖的急剧升高。抗性淀粉减少餐后血糖升高的作用也有助于控制体重和预防肥胖。

代谢反应（葡萄糖、胰岛素）

RS通过减轻餐后血糖、抑制葡萄糖脂质合成以及提高葡萄糖耐量、胰岛素敏感性、脂质氧化、糖原合成和胆固醇稳态在预防和控制非传染性疾病中发挥着关键作用。

RS可能通过延迟食物团的吸收来降低餐后血糖波动，有利于维持持续的糖原合成环境。RS不直接参与糖原合成，但它通过发酵产物SCFA可以改善胰岛素敏感性，间接促进肝脏和肌肉中的糖原合成：胰岛素水平更稳定 → 促进葡萄糖摄取 → 提高糖原合成酶活性 → 增加肝糖原与肌糖原储备 ，有助于控制血糖和预防2型糖尿病。近年来，这一主题一直是广泛研究的重点，正如2018年至今发表的许多荟萃分析所证明的那样。

脂蛋白反应与脂质氧化和炎症反应

RS作为一种难消化的淀粉类型，近年来被发现可通过肠道-肝脏轴影响全身代谢，包括对脂质代谢的调控。

葡萄糖脂质（如葡萄糖鞘脂）是由葡萄糖与脂质结合形成的一类生物分子，在细胞膜结构和信号传导中起重要作用。然而，当其合成失控或代谢障碍时，会导致脂质在肝脏、脾脏和神经系统中异常积聚，引发器官损伤。因此，“抑制葡萄糖脂质合成”成为治疗此类疾病的策略之一。RS通过肠道菌群产生短链脂肪酸，改善胰岛素敏感性并抑制葡萄糖和脂质合成。

胆固醇稳态是指人体内胆固醇的吸收、合成、运输与排泄之间保持动态平衡的状态。失衡会导致高胆固醇血症，增加动脉粥样硬化和心血管疾病风险。虽然他汀类药物是主流治疗手段，但饮食干预如摄入抗性淀粉，正成为一种安全有效的辅助策略。RS有助于改善胆固醇稳态的作用机制与科学依据：（1）减少膳食脂肪吸收，研究发现，补充抗性淀粉后，粪便中排出的甘油三酯和总胆固醇显著增加，表明其减少了饮食中脂质的吸收；（2）促进胆固醇排泄，抗性淀粉在肠道内可结合胆汁酸，减少其重吸收，迫使肝脏动用更多胆固醇来合成新的胆汁酸，从而降低血液中的胆固醇水平；（3）抑制胆固醇合成，发酵产生的丙酸可被转运至肝脏，抑制HMG-CoA还原酶活性——直接抑制肝脏内胆固醇的生物合成路径；（4）优化脂质代谢环境，促进双歧杆菌等有益菌增殖，通过恢复肠道屏障功能，减少炎症反应，间接间接调控脂代谢，优化脂质代谢环境 ，且这一效果独立于体重变化。

“脂质氧化”通常指生物体内不饱和脂肪酸在自由基作用下发生链式反应，产生丙二醛（MDA）等有害物质的过程。这一过程与氧化应激、细胞膜损伤及多种慢性病（如动脉粥样硬化、脂肪肝）密切相关。抗性淀粉可通过SCFAs，尤其是丁酸，能增强肠道屏障功能，促进紧密连接蛋白表达，减少内毒素（如LPS）入血。SCFA 可激活 GPR41/GPR43 受体，调节免疫反应，诱导调节性T细胞（Treg）扩增，抑制过度免疫激活，并减少促炎因子（如 TNF-α、IL-6、MCP-1）释放，这些变化有助于降低系统性炎症和氧化应激水平，进而 减轻脂质过氧化程度。此外，如前所述，抗性淀粉通过改善脂质代谢 → 减少脂质沉积→降低氧化底物途径间接抑制脂质氧化。由于脂质过氧化主要发生在富含多不饱和脂肪酸的脂蛋白中（如 LDL），当血液中 LDL 水平下降时，可供氧化的底物也随之减少，从而降低了整体脂质氧化风险。总之，近年来研究发现，抗性淀粉作为一种“抗消化”的碳水化合物，可通过调节肠道菌群和代谢产物，在全身范围内发挥抗炎作用。

图8 左图：RS功能及临床效果。右图：RS3和RS5制备最新绿色方法的更新，重点是提高RS含量Food Chem X. 2024 Jul 18:23:101669

许多研究已经表明，肠道菌群与SCFAs的产生有关。这些SCFAs反过来又会影响各种疾病。如果SCFAs的产生量处于平衡状态，那么它将对健康产生积极的影响。相反，异常水平尤其是SCFAs的减少会产生对人类健康的负面影响，并导致炎症性肠病（IBD）、肠易激综合征（IBM）、2型糖尿病（T2D）、肥胖、自身免疫性疾病和结直肠癌（CRC）。并与贫血、脑发育（如自闭症谱系障碍）、抑郁症、慢性肾病等疾病相关，限于篇幅不再详述。

8、吃自己制造的真食物：抗性淀粉RS3

RS3，即通过烹调和随后冷却淀粉类食物形成的回生淀粉，与之前描述的抗性淀粉形式不同（图3），那些要么是天然抗性，如RS1和RS2在加热或加工过程中损失大部分，要么是通过化学修饰使其变得如此，如RS4。

RS3是由淀粉分子在加热和随后冷却时发生的结构变化引起的。该过程从糊化开始，热量和水破坏淀粉颗粒的结晶结构。这导致颗粒膨胀和结晶结构的改变，特别是支链淀粉，最初形成了更易消化的凝胶或糊状物。在冷却过程中，糊化的淀粉发生回生，这一过程涉及线性直链淀粉链和支链淀粉片段重新结合成更有序的结晶结构。新形成的晶体通常采用A型或B型排列，具体取决于淀粉来源和冷却条件。这些回生区域对酶水解的抵抗力较低，因此构成了抗性部分。回生的最后阶段，即成熟，涉及预先形成的结晶区域的结构重新组织和致密化。这一步骤提高了RS3的热力学稳定性和酶抗性，通常在延长储存期间，尤其是在环境条件下，会增加其结晶度。这种渐进式转变的特点涉及B型结晶多态物的潜在形成，如凝胶中水的收缩或排出，包括淀粉颗粒在常温条件下从水合无定形状态转变为结晶域的过程（图9）。

图9 淀粉颗粒的结构组织和水合诱导的转变，重点是A型和B型结晶单元及其与RS3形成的相关性。Int J Mol Sci. 2025 Aug 11;26(16):7753.

RS3的形成和稳定性取决于一系列相互关联的因素，包括温度、水分、淀粉组成和储存时间。在4°C下冷却已被证明可以加速回生，尤其是在直链淀粉含量高的淀粉中。虽然这会促进早期成核和双螺旋的形成，但2024年的研究表明，在25°C下也可以启动缓慢的成核过程，从而在传播和成熟阶段后增加热力学稳定性和降低酶的敏感性。然而，超过48小时的长期冷藏似乎不会对随后强度的增加产生重大影响，因为晶体格子的组织往往会有所减少。相反，在环境温度（约25°C）下的长期储存促进了成熟阶段，在此阶段，晶体区域重新组织成更热力学稳定的结构，增加了整体强度。当水分含量保持在30%至50%之间时，实现了最佳的回生，这使得链的移动性得以维持，而不会过度破坏氢键。在25°C下储存被发现促进了连续的晶体重排，而较低或较高的水分水平阻碍了螺旋的形成。此外，重复的冷却-再加热循环可能会进一步强化RS3的晶体结构，导致发酵时酶的抗性和SCFA的产生增加。

由于其热稳定性和通过反复烹饪和冷却生成的能力，RS3是一种有效且实用的膳食纤维。像煮熟和冷却的马铃薯、大米、面食和豆类等食物中自然富含这种淀粉部分，使得RS3在技术和营养方面都具有相关性。鉴于这些特性，RS3不仅以其结构和理化性质而突出，还以其常见饮食中的可及性而著称，这有助于将其整合到针对微生物群的营养干预中——正如上面提到的各种临床症状和疾病。

欧洲食品安全局（EFSA）确定，“当特定食品中的可消化淀粉被RS替代，并且RS的最终含量至少占总淀粉的14%时，可以做出与RS对餐后血糖反应的益处相关的健康声明”。由此可见对RS的认可。

9、不足与前景

抗性淀粉独特优势是更易融入日常主食（如米饭、面条冷却后形成RS3），无需额外改变饮食习惯即可摄入。

根据当前文献的状态，RS已被反复报告对健康有益，RS与健康之间的关系似乎是多方面的，增加食物中的RS（抗性淀粉）含量可能是促进健康的一个机会。然而，不同类型的RS发挥着不同的作用，食品加工对RS含量的影响在这方面似乎是一个关键的决定因素。虽然研磨、发酵、烹饪和加热等过程似乎对RS含量有不利影响，但其他过程，如冷却、烹饪时间、储存时间或水分含量，可能会对其存在产生积极影响，更好地了解食品加工对RS的影响，可以指导饮食摄入建议的制定，并有助于开发富含RS的食品产品（图8 右图）。因此，需要进一步的研究来全面描述各种RS形式的具体性质和作用机制。

总之，一谈到饮食，多样化总是好事，这也是2026年1月7日美国新版膳食指南强调的。如NSPs和RS联合通过微生物发酵-免疫轴协同发挥抗炎、屏障修复及免疫平衡作用。特别强调针对菌群的干预措施。这些措施包括益菌、益生元、合生元、后生元、饮食调节和粪便菌群移植（FMT）。虽然目前的研究结果为制定临床建议提供了机制证据，但目前证据仍然存在异质性，未来研究可聚焦菌群-宿主互作机制及精准营养策略，推动其在功能食品和代谢性疾病干预中的应用。

               26-1-11日于济南

One Health 5：发酵的古代起源https://blog.sciencenet.cn/blog-526326-1465788.html

One Health 6：长肉就得发出明确信号，人需要，而牛不需要，为啥呢？https://blog.sciencenet.cn/blog-526326-1514831.html

 主要参考文献

Plant Commun.2022 May 9;3(3):100329.

N Engl J Med. 1969; 281:122–7.

Am J Clin Nutr. 1973; 26:939–51.

Am J Clin Nutr. 1978; 31:1499–503.

Dig Dis Sci. 1979; 24:652–4.

N Engl J Med.1981 Apr 9;304(15):891-2.

Analyst.1982 Mar;107(1272):307-18.

Eur J Clin Nutr.1992 Oct:46 Suppl 2:S33-50.

Food Chem X. 2024 Jul 18:23:101669.

Front Nutr. 2024 Mar 20;11:1369950.

Nutrients. 2023，15:2383. 

Plant Biotechnol J.2024 Apr;22(4):787-789.

Int J Mol Sci.2020 Apr 22;21(8):2933.

Nutrients.2022 Oct 3;14(19):4116.

Cell Biochem Funct.2024 Sep;42(7):e4108.

Gut Microbes.2024;16(1):2393270.

Science.2023 Aug 4;381(6657):502-508.

Int J Mol Sci.2025 Aug 11;26(16):7753.

Sci Rep. 2024 Dec 28;14(1):31177.

Nutrients.2025 Sep 12;17(18):2942.

Prev Nutr Food Sci. 2025 Oct 31;30(5):419–432.

Sci Rep.2024 Nov 14;14(1):27944

Curr Opin Clin Nutr Metab Care.2023 Jul 1;26(4):334-340.

 (One Health 7：吃真食物---抗性淀粉：过去与现在)