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淀粉是碳水化合物的主要贮藏形式之一，是人类和动物赖以生存和发展的最基本和最重要的食用资源。淀粉广泛存在于高等植物的根部、块茎、果实、种子和花粉等组织中，所有植物均可以产生淀粉，淀粉也是产量仅次于纤维素的第二大可再生资源。在宠物食品中，淀粉不仅可以优化产品的质构，还可以为犬、猫提供能量。随着对淀粉研究的不断深入以及研究维度的变化，对淀粉的分类标准产生不同的体系。
（1）谷类淀粉： 以玉米、大米、小麦、高粱、燕麦和荞麦等粮食为原料加工而成，主要存在于种子的胚乳中。
（2）薯类淀粉： 以马铃薯、甘薯、木薯和山药等薯类为原料加工而成，主要来源于植物的根和茎。
（3）豆类淀粉： 以绿豆、豌豆、蚕豆和红豆等豆类为原料加工而成，这类淀粉的直链淀粉含量较高。
（4）其他淀粉： 以莲藕、菱、西米、香蕉、芭蕉、菠萝等为原料加工而成。
另外，一些细菌和藻类也含有淀粉。不同种类的淀粉具有不同的性能，来自不同产地及不同成熟期的同种淀粉，其理化性能也可能具有差异性。
淀粉是由多个葡萄糖分子通过α-1，4糖苷键重复连接起来的高分子化合物（图3-6），分子式为（C 6 H 10 O 5 ） n 。C 6 H 10 O 5 是组成淀粉分子的葡萄糖单位，n为一个不定数，称为聚合度，表示淀粉分子由大量葡萄糖单位组成。
图3-6 淀粉、糖原、纤维素的结构示意图
淀粉分子存在两种形式的结构，即具有直链结构的直链淀粉和具有分支结构的支链淀粉，前者易使食物老化，后者易使食物糊化。通过水、热和压力的复合作用或机械力的作用，使淀粉颗粒完全膨胀破坏的过程，即为糊化。完全糊化的淀粉，在较低温度下自然冷却或缓慢脱水干燥，会使在糊化时已被破坏的淀粉分子的氢键发生再度结合，胶体发生离水使部分分子重新变成有序排列，结晶沉淀为凝胶体。上述现象称为淀粉的老化，可以视作糊化的逆过程。然而，淀粉的老化是不可逆的，不仅会降低食物的口感，还会降低其在肠道内的消化吸收率。一般淀粉原料都是由直链淀粉和支链淀粉这两种类型的淀粉混合组成的，只是组成比例不同（表3-2）。
表3-2 常见淀粉原料的直链、支链淀粉含量
直链淀粉是由葡萄糖单位通过α-1，4糖苷键连接成的直链状大分子，直链淀粉的分子大小差别很大，葡萄糖单位聚合度可在100～6000个，一般为300～800个。同一类型淀粉原料内部的直链淀粉分子量不尽相同。不同类型淀粉原料的直链淀粉分子量相差更大，谷类的直链淀粉分子量较小，薯类的则较大。各种植物淀粉中的直链淀粉含量也不一样，如谷类和薯类淀粉中的直链淀粉含量一般为17%～27% [10] 。
直链淀粉的凝沉性较强，即糊化后会重新聚合的可能性较强，易发生老化。凝沉速度和凝沉程度受淀粉分子大小、温度和pH等因素影响。在动物机体消化淀粉的过程中，直链淀粉的消化速度较慢，会有部分直链淀粉直接进入到后肠被肠道微生物发酵。
支链淀粉是近似球形的大分子，聚合的葡萄糖单位可在1000～3000000个，一般在6000个以上，平均分子量约为1000000，是最大的天然高分子化合物之一。支链淀粉的主链是以α-1，4糖苷键连接的直链结构，侧链部分是以α-1，6糖苷键连接的枝杈结构。由于支链淀粉的分支链在50个以上，每条分支链由23～27个葡萄糖单位组成，所以支链淀粉的分子量要比直链淀粉高很多。植物淀粉一般含约75%的支链淀粉，由于支链淀粉的枝杈较多，被动物肠道消化时的消化速度很快，能用来快速提供葡萄糖。
支链淀粉和直链淀粉在消化特性上不仅有较大差别，在理化性质上也存在差异。一般来讲，支链淀粉的黏度高，易溶于水，可形成稳定的溶液，并且具有易糊化的特点。而直链淀粉则与之相反，黏度较低，在水中具有较强的凝沉性。
根据淀粉颗粒的消化特性，可将淀粉分为可吸收淀粉和抗性淀粉。抗性淀粉主要指那些在健康动物的小肠中不能被消化吸收的淀粉及其产物。根据淀粉的消化速度，在营养学中可将淀粉分为快消化淀粉和慢消化淀粉。
快消化淀粉（rapidly digestible starch, RDS）指在20分钟内能够被小肠消化吸收的淀粉，如精制面粉等。RDS会在小肠上部被迅速消化和吸收，并能使血糖水平快速上升，为机体快速提供能量，减轻消化系统的负担。
慢消化淀粉（slowly digestible starch, SDS）指需要20～120分钟才能够被小肠完全消化、吸收的淀粉，如天然玉米淀粉等。SDS会在整个小肠中被缓慢消化，可以持续释放葡萄糖，因此其使血糖水平的上升速度较慢。
抗性淀粉（resistant starch, RS）指不能在120分钟内在小肠中被消化吸收，可到达结肠并被结肠微生物发酵，继而发挥有效生理作用的淀粉。RS又称难消化淀粉、抗酶解淀粉，是一种新型膳食纤维。RS有良好的结构特性，已被广泛应用于各种人类食品中，可以提高产品质量，改善营养结构，在宠物食品中也具有较高的应用价值。
RS在胃和小肠中不能被消化吸收，但在进入大肠后能被微生物发酵产生大量短链脂肪酸，这些脂肪酸有利于健康的微生物菌群，能发挥益生功能 [15] 。同时，RS能增加饱腹感，具有类似膳食纤维的生理功能，起到很好的减肥作用 [16] 。此外，RS能减少肠道炎症和降低结肠癌发病风险，还能降低血清胆固醇和甘油三酯，具有降低血糖、提高胰岛素敏感性、预防心脑血管疾病、促进矿物质吸收等生理功能 [17] （图3-7）。针对老年犬中的研究表明，RS可以降低粪便pH，增加短链脂肪酸产量，提升降结肠隐窝深度 [18] 。同时，有研究表明，在全价宠物食品中添加高直链大米等富含RS的原料也具有促进犬减重的潜力 [19] 。
图3-7 抗性淀粉的益处
依据来源和酶解机制，可将RS分为以下5类：RS1物理包埋淀粉（physically trapped starch）、RS2天然抗性淀粉颗粒（resistant starch granules）、RS3回生淀粉（retrograde starch）、RS4化学改性淀粉（chemically modified starch）、RS5直链淀粉-脂类复合物（starch-lipid complexes）。其中，RS1和RS2属于天然淀粉。各种RS的特性如下：
（1）RS1是被植物组织基质包埋的淀粉颗粒，多存在于豆类和谷类中。在植物组织的细胞壁或蛋白质遮蔽下，淀粉酶难以接近这些淀粉颗粒，难以发生酶解作用。通过研磨、粉碎、咀嚼或用蛋白酶处理，可以降低RS1的抗性。
（2）RS2多存在于生马铃薯、青香蕉及高直链玉米淀粉中，产生酶抗性的原因包括完整颗粒的大小、多孔、高密性和存在某些淀粉酶抑制剂组分。提高直链淀粉比例可增加RS2含量。经加热糊化处理后，RS2的抗性可消失，从而能被完全消化吸收。
（3）RS3是糊化后的直链淀粉老化重结晶形成双螺旋结构，再凝聚成的有序的高度致密晶体，这导致消化酶接触不到糖苷键。冷米饭和冷面包等食物都含有较多的RS3。与普通膳食纤维相比，RS3不会影响食物本身的颜色、口感和气味。
（4）RS4是指通过改变淀粉分子结构或引入新官能团，使得淀粉具有酶抗性的一种RS。最常用的改性方式有乙酰化、甲基化和磷酸化等。此外，让淀粉和其他多糖（如果胶）共轭结合也可以制备RS4。
（5）RS5是指淀粉和脂类在加工过程中形成的单螺旋复合物，加入脂类能改变淀粉的分子结构，使消化酶不易接触淀粉，从而产生酶抗性。当RS5具有较多的长链脂肪酸且形成结晶复合物时，酶抗性更高。RS5常见于富含脂质和淀粉的谷物和食品中。