楊夢恬 沈舒民 沈圣泉 孔祥禮

(浙江大學原子核農(nóng)業(yè)科學研究所,浙江 杭州 310029)

水稻(Oryza sativaL.)是世界第二大糧食作物,其淀粉含量約為80%～85%,是淀粉的重要來源之一[1]。淀粉被廣泛用作食品原料和工業(yè)材料,但原稻米淀粉的特性并不能滿足食品加工、造紙、紡織等行業(yè)的廣泛需求。糯稻是稻的黏性變種,其支鏈淀粉含量極高,蒸煮后黏度較大、消化率及吸收率低。由于糯米在加工過程中易碎,因此可先將糯米制為糯米粉,再做成糕點、脂肪模擬品、保健品等,提高其經(jīng)濟價值[2-3]。糯米淀粉制品具有高生糖指數(shù)(glycemic indey,GI)值,因其具有慢消化淀粉(solwly digestible starch,SDS)含量高等特性,適合運動健身時食用,易于消化吸收,但食用糯米淀粉制品易使人胃部不適[4-5],這可能與糯米中支鏈淀粉含量極高,蒸煮后容易成團有關(guān)。非糯淀粉中抗性淀粉(resistant starch,RS)含量比糯米淀粉略高,糯米與非糯米的口感差異較大,若能通過一定的處理,在提高功能性淀粉成分(如RS和SDS含量)的同時改善其口感特征,則有利于優(yōu)化稻米淀粉品質(zhì),滿足工業(yè)和食品生產(chǎn)對不同功能特性淀粉的廣泛需求[6]。

近年來,物理改性方法因簡單高效、環(huán)境友好和安全性高等優(yōu)點,受到廣泛關(guān)注,不斷應(yīng)用于食品加工[7-8]。超聲波是一種頻率較高(105～108Hz)的機械波[9],可作為物理修飾淀粉的方法之一,以改變淀粉分子結(jié)構(gòu)和物理化學性質(zhì)。超聲波產(chǎn)生的空化氣泡在破裂時,產(chǎn)生高壓變化,附近的水層會產(chǎn)生局部的高速射流,由此產(chǎn)生的剪切力可破壞聚合物的鏈結(jié)構(gòu),此外,空化氣泡中的水會部分分解為激發(fā)態(tài)的OH-和H+,這些激發(fā)態(tài)的離子從空泡中釋放出來,與周圍液體中的分子反應(yīng)也會造成聚合物的破壞[10],導(dǎo)致淀粉分子鏈斷裂。超聲處理作為一種新型的食品加工方式,有利于提高食品質(zhì)量,同時保證其安全性。

目前,國內(nèi)外也有關(guān)于超聲處理后淀粉特性變化的研究。Luo 等[11]發(fā)現(xiàn)超聲處理未改變非糯、糯玉米淀粉的結(jié)晶類型,卻增加了其結(jié)晶度,且超聲波會優(yōu)先破壞淀粉中的無定型區(qū);Sujka 等[12]通過掃描電鏡發(fā)現(xiàn),超聲波空化作用導(dǎo)致淀粉顆粒表面產(chǎn)生裂縫;Flores-Silva 等[13]研究發(fā)現(xiàn)超聲處理使淀粉的結(jié)晶度上升,生粉中RS含量升高,SDS含量及淀粉糊化后的黏度降低,卻幾乎未改變淀粉的糊化溫度。

目前,超聲處理淀粉的研究主要集中于玉米、土豆等淀粉[10-11,13-15],有關(guān)超聲波處理對糯米、非糯米淀粉結(jié)構(gòu)和消化性方面的研究較少,因此探究超聲波對稻米淀粉消化性的影響,對稻米淀粉制品的開發(fā)與應(yīng)用具有重要的意義。本研究選取糯米及非糯米淀粉,運用超聲波在冰浴條件下處理,以降低超聲波產(chǎn)生的熱效應(yīng)對淀粉顆粒的影響,分析不同超聲處理時間對淀粉顆粒結(jié)構(gòu)、功能特征和消化性的影響,探究超聲改性稻米淀粉功能特征,以期為超聲改性技術(shù)用于稻米淀粉功能開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

水稻:糯米Y26和非糯米Y9,2016年10月收于浙江省湖州市基地。

1.2 主要儀器與設(shè)備

HR2006 攪拌機,珠海飛利浦公司;HIM 多功能酶標儀,美國bio-tek 公司;XO-650D 超聲細胞破碎儀,南京先歐儀器制造有限公司;XL-3 掃描電子顯微鏡,荷蘭飛利浦公司;D-5005 型X 射線衍射儀,德國西門子公司;Q20 差示掃描熱量儀,美國TA 公司;Super 3快速黏度分析儀(RVA),澳大利亞Newport 公司;Discovery HR-1 流變儀,美國TA 公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 淀粉提取 先用0.1%氫氧化鈉溶液浸泡稻米3 h,料液比為1∶3(m∶m),用攪拌機打碎,浸泡過夜,再用攪拌機打碎后過400目篩。濾液于室溫下3 000 r·min-1離心10 min,刮去上層蛋白,加入蒸餾水攪拌使淀粉重新懸濁,重復(fù)離心—去上層蛋白—懸濁步驟,直至完全去除蛋白,加入0.1 mol·L-1鹽酸調(diào)節(jié)pH 至中性。提取的淀粉于40℃烘箱24～48 h 直至烘干。將烘干的淀粉樣品用研缽磨碎過70目篩,之后放入自封袋于室溫下保存?zhèn)溆?Y26 干基淀粉含量為96.78%,Y9 干基淀粉含量為98.30%)。

1.3.2 超聲處理 將淀粉分散于蒸餾水中并制成25%的淀粉乳。將超聲設(shè)備的探頭置于淀粉乳中于冰浴條件下進行超聲處理。超聲條件:頻率25 kHz,功率80 W,溫度0℃,分別處理10、20、40、80 min。之后于40℃烘干至恒重,在研缽中磨碎,過70目篩,放入密封袋室溫保存,備用。以未處理淀粉為對照組。

1.3.3 掃描電鏡觀察 參考黃雅琴等[16]的方法,略做改進。將淀粉樣品用雙面膠固定于銅樣臺,噴金,加速電壓為15 kV,掃描電鏡(scanning electron microscope,SEM)放大8 000倍觀察、拍照。

1.3.4 直鏈淀粉含量測定 參考梅淑芳等[17]的方法,略做改進。用酶標儀在620 nm 波長處測定吸光度值,根據(jù)標準曲線計算樣品直鏈淀粉含量。

1.3.5 X-射線衍射分析 參考黃雅琴等[16]的方法并略做改進。采用Cu 靶(1.54 A)石墨單色器測定。試驗參數(shù):加速電壓30 kV,加速電流30 mA,掃描速度1°·min-1,步長0.02°/2θ,掃描范圍5～40°,重復(fù)3 次。參照Lopez-Rubio 等[18]的方法測定結(jié)晶峰。參照Hayakawa 等[19]的方法確定結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū),并按照公式計算結(jié)晶度:

式中,Ac為X-衍射圖譜結(jié)晶區(qū)的總面積;Aa為非結(jié)晶區(qū)的面積。

1.3.6 傅立葉變換紅外光譜(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)分析 將淀粉樣品放入OMNI 采樣器中,利用ATN 支架對樣品進行全反射光譜掃描。掃描波數(shù)范圍4 000～400 cm-1;分辨率2 cm-1;以水為空白背景。

1.3.7 熱力學性質(zhì)(differential scanning calorimeter,DSC)測定 參照高君愷等[20]的方法并略作修改。稱取2 mg 左右淀粉樣品于鋁鉗鍋內(nèi),加6 μL 蒸餾水密封于室溫平衡水分,用差示掃描熱量儀測定熱力學參數(shù),升溫速度為5℃·min-1。

1.3.8 流變學分析 參照Carmona-García的方法[15]并略做改進。稱取一定量的淀粉樣品配制成5%淀粉溶液,加入樣品罐中,置于快速黏度分析儀中使其糊化。取糊化后的淀粉糊置于流變儀上,設(shè)置溫度為25℃,從0.1～20 Hz 逐漸增加頻率,測得彈性模量(G′)粉性模量(G″)及其比值tanδ。

1.3.9 消化特性測定 參考繆銘[21]的方法并略做改進。取200 μL 待測液注入酶標板,于510 nm 波長處測定吸光值。用已知濃度的葡萄糖溶液做標準曲線,計算各樣品葡萄糖濃度,再計算快速消化淀粉(rapidly digestible starch,RDS)、SDS、RS的含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)均重復(fù)3 次,取平均值。用SPSS 16.0軟件進行分析,P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 淀粉顆粒表觀結(jié)構(gòu)

由圖1可知,超聲處理前,糯米淀粉與非糯米淀粉形態(tài)差別不大,兩種淀粉顆粒均為不規(guī)則多面體、且大小不一。經(jīng)超聲處理40 min后,兩種淀粉的顆粒形狀和大小均未發(fā)生明顯改變,但淀粉顆粒表面出現(xiàn)小孔和凹陷。表明超聲處理對淀粉顆粒產(chǎn)生了機械損傷,且球型和橢球型的淀粉顆粒受到的破壞更嚴重。

圖1 Y26(糯)和Y9(非糯)淀粉的掃描電鏡Fig.1 SEM image of Y26 (waxy) and Y9 (non-waxy)starch granules

2.2 直鏈淀粉含量結(jié)果分析

由表1可知,對照組Y26(糯)直鏈淀粉含量較低(0.51%),Y9(非糯)直鏈淀粉含量較高(18.86%)。兩種淀粉經(jīng)超聲處理后直鏈淀粉含量均增加。Y26(糯)淀粉經(jīng)超聲處理10 min后,直鏈淀粉含量顯著增加至1.55%(P＜0.05);隨著超聲處理時間的延長,直鏈淀粉含量逐漸增加,其中處理時間從20 min 延長至40 min時,直鏈淀粉含量略有下降。而Y9(非糯)淀粉經(jīng)超聲處理10 min,其直鏈淀粉含量與對照組無顯著差異(P＞0.05),之后隨著超聲處理時間的延長直鏈淀粉顯著升高(P＜0.05)。表明超聲處理對這兩種淀粉中直鏈淀粉含量的影響略有不同,糯米淀粉中直鏈淀粉在短時間內(nèi)易受超聲波影響,但隨著超聲處理時間的延長影響不顯著,而非糯米淀粉相反。

2.3 結(jié)晶度結(jié)果分析

由圖2可知,超聲處理并未改變Y26(糯)和Y9(非糯)淀粉的晶體類型,即超聲處理前后均為A 型。然而經(jīng)超聲處理后結(jié)晶度發(fā)生了明顯改變(表2)。對照組Y26(糯)淀粉結(jié)晶度為26.37%,Y9(非糯)淀粉結(jié)晶度為25.61%。當Y26(糯)淀粉經(jīng)超聲處理20 min時,結(jié)晶度顯著增加至27.94% (P＜0.05);之后隨著超聲處理時間的延長,其結(jié)晶度則逐漸下降,至80 min時,結(jié)晶度下降至最低(24.18%)。Y9(非糯)淀粉經(jīng)超聲處理后,結(jié)晶度與對照組相比均降低,經(jīng)超聲處理20 min后,其結(jié)晶度顯著低于對照組(P＜0.05)。與對照組相比,經(jīng)超聲處理80 min時,Y26(糯)淀粉的結(jié)晶度降低了2.19個百分點,Y9(非糯)淀粉的結(jié)晶度降低了5.02個百分點。表明,經(jīng)長時間超聲處理,Y9(非糯)淀粉比Y26(糯)淀粉結(jié)晶度降低的更明顯。

表1 超聲處理對稻米直鏈淀粉含量的影響Table1 Effect of ultrasonic treatment on amylose content of rice starch

圖2 超聲處理對稻米淀粉晶體結(jié)構(gòu)的影響Fig.2 Effect of ultrasonic treatment on crystal structure of rice starch

表2 超聲處理對稻米淀粉結(jié)晶度的影響Table2 Effect of ultrasonic treatment on crystallinity of rice starch

表3 超聲處理對稻米淀粉顆粒表面結(jié)構(gòu)的影響Table3 Effect of ultrasonic treatment on granular structure of rice starch

2.4 FTIR 結(jié)果分析

FTIR可用于研究淀粉顆粒表面結(jié)構(gòu)狀況,通常1 047 cm-1處的峰強度與淀粉中有序結(jié)構(gòu)有關(guān),1 022 cm-1處的峰強度與淀粉中的無定型結(jié)構(gòu)有關(guān)。紅外光譜中1 047 cm-1/1 022 cm-1峰強度比值可作為淀粉顆粒表面有序結(jié)構(gòu)的指標,比值越大,有序程度越高。由表3可知,對照組Y26(糯)淀粉波譜中1 047 cm-1/1 022 cm-1峰強度比值為1.55,Y9(非糯)淀粉為1.71。Y26(糯)淀粉隨著超聲處理時間的延長,其1 047 cm-1/1 022 cm-1比值呈先增大后減小的趨勢,在超聲處理40 min時達到最大值(1.92),在超聲處理80 min時,比值減小為1.52,與對照組基本一致。Y9(非糯)淀粉與Y26(糯)淀粉的趨勢大致相同。

2.5 熱力學性質(zhì)分析

差示熱掃描是研究淀粉糊化性質(zhì)最常用的方法之一,其中To、Tp、Tc和ΔH 分別代表淀粉的糊化起始溫度、糊化峰值溫度、糊化終止溫度和糊化焓,均能夠反映糊化特征。由表4可知,經(jīng)超聲處理10 min后,Y26(糯) 淀粉的糊化起始溫度顯著低于對照組(P＜0.05);之后隨著超聲處理時間延長,糊化起始溫度變化不顯著;Y9(非糯)淀粉的糊化起始溫度隨著超聲處理時間的延長呈降低趨勢。Y26(糯)淀粉糊化峰值溫度不受超聲處理影響,Y9(非糯)則在超聲處理20 min后略有降低。Y26(糯)和Y9(非糯)淀粉的糊化終止溫度經(jīng)超聲處理后均降低,導(dǎo)致糊化終止溫度與起始溫度之差變小。綜上,超聲處理顯著降低了糯米淀粉的糊化溫度,但隨著超聲處理時間的延長,糊化溫度變化不顯著。短時超聲處理對非糯米淀粉的糊化溫度影響不顯著,但隨著處理時間的延長,其糊化溫度有逐漸降低的趨勢。超聲處理時間不同,糯米和非糯米淀粉的糊化晗整體無明顯變化趨勢。

表4 超聲處理稻米淀粉的DSC 測定結(jié)果的影響Table4 Effect of ultrasonication treatment on the DSC parameters of rice starch

2.6 流變性質(zhì)分析

超聲作用產(chǎn)生的交聯(lián)作用使淀粉的黏彈性上升,同時也可破壞淀粉的分子鏈結(jié)構(gòu),使淀粉分子鏈斷裂,黏彈性下降。由表5可知,對照組Y26(糯)淀粉的G′為42.33 Pa,超聲處理10 min時,Y26(糯)淀粉的G′顯著增加至48.39 Pa,而超聲處理20 min時,則與對照組的G′無顯著差異,之后隨著超聲處理時間延長,G′持續(xù)降低,超聲處理80 min時,Y26(糯)淀粉的G′顯著降低至26.65 Pa。隨著超聲處理時間延長,Y9(非糯)淀粉的G′呈降低趨勢,但超聲處理80 min時,其G′值則顯著回升。與對照組相比,Y26(糯)淀粉經(jīng)超聲處理10 min后其G″從14.44 Pa 增加至15.84 Pa(P＞0.05),之后隨著超聲處理時間的延長,G″無顯著差異。而Y9(非糯)淀粉的G″隨著超聲處理時間的延長整體呈降低趨勢,當超聲處理40 min時,降低至最低值21.53 Pa。當超聲處理時間低于80 min時,Y26(糯)淀粉的tanδ值與對照組無顯著差異,而超聲處理80 min時顯著增加。隨著超聲處理時間的延長,當超聲處理時間在40 min 以內(nèi)時,Y9(非糯)淀粉的tanδ值有逐漸升高的趨勢,超聲處理40 min時其tanδ值最大,為0.63。超聲處理后淀粉糊化范圍縮小、tanδ值變大,表明其凝膠強度減弱,可為淀粉的相關(guān)應(yīng)用提供有利條件。

表5 超聲處理對淀粉流變性質(zhì)的影響Table5 Effect of ultrasonic treatment on rheological properties of rice starch

圖3 超聲處理對稻米淀粉消化性的影響Fig.3 Effect of ultrasonic treatment on rice starch digestibility

2.7 消化性分析

由圖3可知,隨著超聲處理時間延長,Y26(糯)淀粉中RDS含量不斷增加;與對照組相比,超聲處理80 min時,RDS含量從41.42%增加至48.70%。Y26(糯)淀粉中SDS含量總體呈下降趨勢,對照組SDS含量為54.56%,超聲處理80 min時為43.61%。而Y26(糯)淀粉中RS含量總體呈上升趨勢,對照組RS含量為4.03%,超聲處理80 min時為7.69%。Y9(非糯)淀粉經(jīng)超聲處理后,其RDS、SDS、RS含量的變化趨勢與Y26(糯)大體相同。由2.2 結(jié)果分析可知,超聲處理提高了淀粉中直鏈淀粉的含量,這可能是導(dǎo)致相應(yīng)的淀粉中RS含量增加的原因之一。

3 討論

3.1 顆粒結(jié)構(gòu)影響分析

淀粉顆粒主要由直鏈淀粉形成的無定形區(qū)和支鏈淀粉形成的結(jié)晶區(qū)組成。超聲波的空化作用和高頻震蕩作用使得淀粉中的化學鍵斷裂,淀粉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞,從而影響淀粉的晶體結(jié)構(gòu)[22]。Luo 等[11]研究了100 W、30℃超聲處理30 min時正常玉米、糯玉米和高直鏈玉米淀粉結(jié)構(gòu)的變化,發(fā)現(xiàn)超聲處理未改變這3種淀粉的晶體類型,X-射線衍射結(jié)果表明超聲波主要破壞無定形區(qū)。同時,Flores-Silva 等[13]研究直鏈含量為25.3%的玉米淀粉在不同超聲處理時間下(1、2、4、8 min)結(jié)晶度的變化,發(fā)現(xiàn)隨著處理時間延長,結(jié)晶度呈先升高后降低的趨勢,但8 min 處理組的結(jié)晶度仍較未處理組高,說明超聲處理優(yōu)先破壞淀粉無定型區(qū),且超聲波短時間處理會提高淀粉的結(jié)晶度,但隨著超聲處理時間繼續(xù)延長,結(jié)晶區(qū)被破壞,結(jié)晶度下降。這與本研究中超聲處理對Y26(糯)淀粉結(jié)晶度的影響結(jié)果一致,但相同超聲處理條件下,與對照組相比,Y9(非糯)淀粉結(jié)晶度比Y26(糯)淀粉降低的幅度更大,可能與非糯淀粉中存在直鏈淀粉導(dǎo)致淀粉顆粒結(jié)構(gòu)較為疏松,結(jié)晶區(qū)更易被超聲處理破壞有關(guān)。

在淀粉顆粒中,直鏈分子主要集于顆粒表面,經(jīng)超聲處理后,直鏈淀粉形成的無定型區(qū)被破壞,導(dǎo)致表面的有序性相對增高,表現(xiàn)為1 047 cm-1/1 022 cm-1比值升高;隨著超聲處理時間的延長,顆粒表面的無定型區(qū)被破壞后,超聲波破壞向內(nèi)延伸,結(jié)晶區(qū)被破壞,導(dǎo)致1 047 cm-1/1 022 cm-1比值降低。進一步說明超聲波會優(yōu)先破壞淀粉中的無定型區(qū)。

淀粉經(jīng)超聲處理后,淀粉顆粒結(jié)構(gòu)受到破壞,Zuo等[23]研究表明,溫度會影響超聲處理對淀粉顆粒外觀以及完整性的影響,溫度越高,顆粒完整性越差。本研究超聲處理是在冰浴條件下進行,減弱了超聲處理過程中溫度對淀粉顆粒的影響。此外,研究發(fā)現(xiàn)球型和橢球型的淀粉顆粒受到的破壞更嚴重,可能因為在同大小的顆粒中,球體與其他形狀相比擁有更大的表面積,更容易捕獲超聲波產(chǎn)生的能量而產(chǎn)生損傷。

3.2 消化性影響分析

淀粉的形態(tài)、淀粉顆粒的形狀和結(jié)晶結(jié)構(gòu)、自身α-淀粉酶的抑制、直鏈-支鏈的比率和淀粉植物來源等都可能影響淀粉的消化速率,從而改變其消化性[24]。超聲處理恰好可以改變淀粉的結(jié)構(gòu)特性從而影響其功能特性。Flores-Silva 等[13]研究不同超聲時間對玉米淀粉消化性的影響發(fā)現(xiàn),生粉的RDS含量輕微上升,SDS含量幾乎不變,RS含量輕微上升,推測這可能是超聲波切斷直鏈和去支鏈產(chǎn)生的短鏈分子所致。閆巧珍等[14]研究超聲處理對馬鈴薯全粉消化性的影響時發(fā)現(xiàn),超聲處理降低了RDS含量,提高了SDS與RS含量,這可能是超聲處理產(chǎn)生的短鏈分子與自由基重新結(jié)合,形成穩(wěn)定的氫鍵,使結(jié)晶度增大,導(dǎo)致淀粉酶的敏感度降低,造成RDS含量降低和SDS、RS含量增加。本研究中,SDS和RS含量增加,RDS含量減少,這可能與淀粉顆粒表面產(chǎn)生損傷,直鏈淀粉含量增加引起的一系列變化有關(guān)。Gallant等[25]提出blocklet(止水塞)結(jié)構(gòu),由支鏈淀粉的側(cè)鏈與無定型區(qū)的一部分相互纏繞形成,有組織地膨大為球型,形成結(jié)晶區(qū),此結(jié)構(gòu)對α-淀粉酶的敏感性較低。本研究中,超聲波提高了淀粉中直鏈淀粉的含量,因為超聲波的機械作用切斷了聚合物的結(jié)構(gòu)鏈,切斷支鏈淀粉的側(cè)鏈,產(chǎn)生更多的線性分子,增加了直鏈淀粉的含量,這與Li 等[26]的報道相同。由此推斷,本研究中RDS含量增加有兩方面原因:其一,產(chǎn)生損傷的淀粉顆粒存在小孔和凹陷,酶更容易深入到淀粉的內(nèi)部,與淀粉充分接觸;其二,超聲波機械作用導(dǎo)致大量淀粉鏈斷裂,可能對較穩(wěn)定的blocket 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定的破壞作用,從而增強了α-淀粉酶對淀粉的敏感性。

直鏈淀粉容易形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),此結(jié)構(gòu)不易被淀粉酶水解,從而形成了抗性淀粉,因此淀粉中直鏈淀粉含量與RS含量呈正相關(guān)[27]。本研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)超聲處理后直鏈淀粉含量增加,可能形成更多的直鏈淀粉-脂質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合體,從而導(dǎo)致RS含量增加。這與閆巧珍等[14]的研究結(jié)果一致,但本研究增加的幅度與其相比不大,因為其超聲處理功率為400 W,遠高于本試驗所選用的80 W,對淀粉結(jié)構(gòu)的破壞更為嚴重。

郝利民等[28]指出運動健身人員在進行高強度訓(xùn)練時,需要攝入效率高的運動食品與飲料。王璐等[29]研究表明,血糖反應(yīng)較高的食物不適合控制血糖和控制體重者食用,但適合消化吸收功能不好的人和運動健身者食用。與非糯米淀粉相比,糯米淀粉中含有大量的支鏈淀粉,消化速率極高,是一種高血糖指數(shù)的淀粉。超聲處理后RDS含量進一步增加,符合運動食品及飲料所需的短時間內(nèi)快速供能的需求。且糯米淀粉中SDS含量也較高,在快速供能之后還可以維持較高的血糖水平,持續(xù)供能,增加運動員的耐力。同時高GI食品能提高運動之后糖原的補給速度[30-31]。超聲處理后RS含量雖然有所增加,但增幅較小,RS 作為一種益生元,對人體有許多保健功能,如抑制有害菌增加,預(yù)防腸道疾病等,且對飲料的風味無影響[32-33]?？傮w來說,改性淀粉經(jīng)超聲處理后朝著更適合制備運動食品及飲料添加物的方向發(fā)展,但具體效果仍需進一步研究。

本研究中,超聲處理后的糯米淀粉成糊后在常溫下(25℃)的G′和凝膠強度出現(xiàn)了明顯的下降,與Flores-Silva 等[13]研究的結(jié)果相同。Nithiyanantham等[34]報道的超聲波會影響淀粉中的C-O-C 鍵,造成直鏈的斷裂和支鏈的脫支,淀粉中長鏈的斷裂,導(dǎo)致淀粉的黏度下降。進而導(dǎo)致超聲處理后糯米淀粉凝膠強度下降,因此在一定程度上可以減輕糯米制品因黏膩而導(dǎo)致的胃部不適感,結(jié)合糯米的高消化性,可以開發(fā)適宜腸胃功能較強人群的食品。同時Bao 等[35]研究表明,淀粉的糊化終止起始溫度和糊化溫度與烹煮時間有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn),淀粉經(jīng)超聲處理后糊化終止溫度降低,溫度不需太高即可達到良好的糊化效果。在實際生產(chǎn)應(yīng)用中,可以節(jié)省能源,提高經(jīng)濟效益。

4 結(jié)論

超聲處理對糯米、非糯米淀粉結(jié)構(gòu)及消化性的影響較大。超聲處理對淀粉顆粒表面產(chǎn)生一定損傷,出現(xiàn)了小孔和凹陷;隨著超聲處理時間的延長,提高了淀粉中直鏈淀粉含量、RDS和RS含量。超聲處理雖未改變淀粉的晶體類型但可導(dǎo)致其結(jié)晶度下降且非糯淀粉下降更明顯,與對照組相比,長時間超聲處理凝膠強度降低,短時間內(nèi)糊化終止溫度可明顯降低,糊化溫度范圍變小;隨著超聲處理時間的延長,FTIR分析中1 047 cm-1/1 022 cm-1比值先升高后降低。本研究探討了超聲處理對糯米、非糯米功能特征變化的機制,結(jié)果表明,超聲處理可同時改變稻米淀粉的消化特征和凝膠強度,可根據(jù)具體生產(chǎn)需求,確定適宜的超聲處理條件。但本研究僅采用單一的處理手段,未來可采用多技術(shù)復(fù)合的方法,研究其對淀粉結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的影響,以擴展應(yīng)用價值。