徐亞元,沈素晴,李大婧, ,宋江峰,馮 蕾,戴竹青,張鐘元,肖亞冬
(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,江蘇南京 210014;2.南京師范大學(xué)食品與制藥工程學(xué)院,江蘇南京 210097)
青香蕉(Musaspp.)營養(yǎng)豐富,深受消費者喜愛,被聯(lián)合國糧農(nóng)組織定為適生區(qū)第四大糧食作物。其中,青香蕉中總淀粉和抗性淀粉含量分別高達80%和60%[1]。青香蕉是天然抗性淀粉(Resistant starch,RS)最廣的來源之一,也是天然RS含量最高的作物之一[2]。然而,青香蕉易腐爛、不耐貯藏,易造成嚴重的經(jīng)濟損失,如果將其干制開發(fā)成高值化的青香蕉粉,對緩解產(chǎn)銷矛盾具有重要意義。青香蕉粉不僅保留著青香蕉自身的功能特性,而且所富含的RS可有效降低餐后血糖濃度、控制體重,能有效預(yù)防肥胖;富含鈣、鎂、磷、鉀等礦物質(zhì)和多酚類物質(zhì),RS、膳食纖維含量較高,具有改善腸道健康的功效,可降低腸道pH,對大腸或結(jié)腸健康有益[3]。
傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥或噴霧干燥制備的青香蕉粉或青香蕉淀粉,由于溫度較高,RS損失十分嚴重,營養(yǎng)功能下降。微波干燥(Microwave drying, MD)時間短、熱效率高、能耗低,能較好的保留產(chǎn)品的營養(yǎng)和風(fēng)味,顯著優(yōu)于傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥,相較于冷凍干燥節(jié)能效果明顯,在甘薯[4]、青香蕉[5]、山藥[6]、蓮子[7]等淀粉質(zhì)食品中已有廣泛的應(yīng)用。由于青香蕉含有大量淀粉,在微波干燥過程可能對水分遷移有顯著影響,一方面,不適宜的水分梯度和溫度梯度會使青香蕉中的淀粉顆粒溶脹、糊化,影響淀粉的理化性質(zhì)以及消化特性[8-9]。Zeng等[10]研究發(fā)現(xiàn)適當?shù)奈⒉üβ拭芏龋?.4~8.0 W/g)可提高慢消化淀粉(Slowly digestible starch,SDS)和RS的相對含量,降低了快消化淀粉(Rapidly digestible starch,RDS)的相對含量,且隨著微波強度的增加這種趨勢更加明顯。SDS與RS一樣,也對肥胖癥和糖尿病具有一定的控制和預(yù)防作用,也是食品營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點[11]。另一方面,淀粉糊化會導(dǎo)致青香蕉表面結(jié)殼、硬化,使青香蕉組織內(nèi)部孔隙率發(fā)生改變,進而影響水分遷移特征,如水分有效擴散系數(shù)、水分分布狀態(tài)及含量以及干燥速率等,最終影響到干燥能耗和效率[12]。然而,涉及微波干燥的濕熱加工過程對青香蕉內(nèi)部淀粉糊化行為的影響,以及糊化過程對水分遷移的影響研究均鮮有報道。因此,探索青香蕉微波干燥過程中水分與其淀粉顆粒的這種相互作用,了解淀粉糊化行為與水分遷移的效應(yīng)關(guān)系及其對青香蕉淀粉消化特性的影響,不僅可以更好地明確青香蕉微波干燥水分遷移特性,還可以更好地了解青香蕉在MD中淀粉消化特性的變化規(guī)律。
本文采用差示掃描量熱法(Differential scanning calorimetry, DSC)技術(shù)分析青香蕉MD中其淀粉糊化過程,探索淀粉糊化動力學(xué)過程與微波功率密度、溫度、水分有效擴散系數(shù)的關(guān)系;明晰青香蕉在MD過程中其淀粉在糊化過程中其消化特性的變化規(guī)律,以期系統(tǒng)闡明MD這一濕熱加工過程對青香蕉中淀粉消化性質(zhì)的影響規(guī)律,為高效保留青香蕉中抗性淀粉或提高慢消化淀粉提供理論基礎(chǔ)及科學(xué)依據(jù)。
粉蕉(Musa ABB) 成熟度均為1級,由廣西農(nóng)科院研究所實驗基地提供,-20 ℃保存,一周內(nèi)測完,青香蕉初始濕基含水量為68.39%;胃蛋白酶(≥250 U/mg,P7000,EC 3.4.23.1)、胰酶(豬胰腺提取物,≥2500 U/g,P7545,232-468-9) 美國 Sigma公司;轉(zhuǎn)化酶(≥300 U/mg,I4504,EC 3.2.1.26) 諾維信生物技術(shù)有限公司;淀粉葡萄糖苷酶(≥300 U/mL,A7095,EC 3.2.1.3) 北京索萊寶科技有限公司;葡萄糖氧化酶-過氧化物酶試劑盒(Glucose Oxidase-Peroxidase,GOPOD) 南京建成生物工程研究所;其他化學(xué)試劑均為分析純。
MVD-1型微波干燥設(shè)備 南京孝馬機電設(shè)備廠;HQ-12型光纖測溫儀 西安和其光電科技有股份限公司;TA Q20差示掃描量熱儀 英國TA公司;GI20體外模擬消化系統(tǒng) 奧大利亞Nutra Scan公司;DHG-9073BS-Ⅲ型電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司。
1.2.1 青香蕉微波干燥實驗 青香蕉剝皮后切成3 mm的薄片,平鋪于微波干燥專用的托盤上,微波干燥功率密度分別為2、4、6、8、10 W/g。在干燥過程中,通過光纖測溫儀在線實時記錄青香蕉內(nèi)部溫度變化,該光纖測溫儀配有6個光纖測溫探頭,可以對樣品盤中6個不同位置的香蕉片樣品溫度進行在線監(jiān)測,最后取平均值。干燥達到設(shè)定的取樣時間間隔時,終止微波干燥,測定水分含量,用于繪制干燥曲線與速率曲線。由于微波功率密度越高,樣品達到干燥終點的時間越短,所以不同功率密度條件下,MD過程中設(shè)定的取樣時間間隔不一致,當微波功率密較低為2 W/g時,時間間隔為1~5 min;當微波功率密為4 W/g時,時間間隔為1~2 min;當微波功率密為6 W/g時,時間間隔為0.5~2 min;當微波功率密為8 W/g和10 W/g時,時間間隔為0.5~1 min,具體時間間隔詳見表1。在干燥前期階段取樣時間間隔較短,干燥后期取樣時間間隔相對較長。為了后續(xù)分析青香蕉在MD過程中淀粉性質(zhì)的變化,需要將MD后的樣品烘干打粉進行相關(guān)指標的測定,為了盡量不破壞青香蕉中淀粉的相關(guān)性質(zhì),選用較低的溫度對樣品進行熱風(fēng)干燥(35 ℃),烘干后的水分含量為6.05%±0.34%。粉碎過120目篩,得到青香蕉粉,密封、避光,于4 ℃保存,用于后續(xù)淀粉性質(zhì)分析。35 ℃直接烘干的青香蕉樣品作為對照組。
1.2.2 青香蕉淀粉的提取 青香蕉淀粉的提取參照Jiang等[13]報道的方法,將100 g青香蕉粉溶解于1 L的去離子水中,連續(xù)磁力攪拌 20 min,4500 r/min離心10 min,棄上清液,然后加入1 L NaOH溶液(0.2%, w/v)去除沉積物中的可溶性纖維,再次離心棄上清液,用蒸餾水反復(fù)洗滌沉淀直至溶液呈中性,45 ℃真空干燥烘干,粉碎過120目篩,密封、避光,于4 ℃保存用于后續(xù)指標分析。
1.2.3 水分含量、干燥速率、水分比與水分有效擴散系數(shù)的測定 青香蕉初始水分含量和恒重質(zhì)量的測定參考GB 5009.3-2016方法進行測定[14]。
青香蕉干燥過程中濕基含水率(Xt)按照公式(1)計算:
干基含水率(xt)按照公式(2)計算[15]:
干燥速率(Vt)按照公式(3)計算[15]:
水分比(Moisture ratio,MR)按照公式(4)計算[16]:
水分有效擴散系數(shù)(Effective water diffusion coefficients,Deff)可由Fick擴散方程計算,按照公式(5)~(6)[17-18]計算:
式中,Xt為t時刻樣品的濕基含水率(g/g);xt為t時刻時樣品的干基含水率(g/g);x0為樣品初始干基含水率(g/g);mt為t時刻樣品的質(zhì)量(g);md為樣品恒重時的質(zhì)量(g);Deff為水分有效擴散系數(shù)(m2/s);t為干燥用時間(s);d為青香蕉切片的厚度(m)。
由公式(5)可知,lnMR與t呈線性關(guān)系,因此直線斜率k表達式為(6):
利用OriginPro 9.0軟件對lnMR與t進行線性擬合,即可求得Deff值。
1.2.4 青香蕉MD中淀粉糊化參數(shù)的測定 運用DSC技術(shù)分析青香蕉在MD過程中淀粉的糊化動力學(xué)、糊化溫度以及焓值等。參照張敏等[19]報道的方法,并做了簡單的修改,稱取一定量的青香蕉粉和青香蕉淀粉樣品,加入一定量的蒸餾水,使得淀粉與水的比例為1:3,充分混合后在室溫下平衡24 h。稱取10 mg左右的樣品置于鋁盒中,DCS條件:溫度范圍為 20~110 ℃,升溫速率為10 ℃/min,通過TA Univeral Analysis軟件分別計算出To(起始溫度)、Tp(峰值溫度)、Te(終止溫度)及焓值ΔH的變化情況,糊化程度(Gelatinization degree,DG)可以通過公式(7)進行計算[20]:
其中,ΔHMD表示經(jīng)MD處理后樣品的焓值;ΔH對照表示未經(jīng)MD處理的對照組樣品的焓值。
1.2.5 體外消化特性測定 采用Englyst改良方法[21]測定樣品的體外消化特性,應(yīng)用GOPOD試劑盒測定模擬體系中樣品的葡萄糖含量,RS、SDS、RDS含量可通過公式(8)~(10)進行計算:
式中,G120為酶解120 min后樣品中的葡萄糖含量,mg;G20為酶解20 min后樣品中的葡萄糖含量,mg;FG為酶解前樣品中的游離葡萄糖含量,mg;TS為樣品總淀粉量,mg;對照組樣品的RDS、SDS、RS占總淀粉的含量分別為7.06%、14.73%、78.21%。
DSC數(shù)據(jù)采用英國TA公司提供的TA Qseries Analysis自帶軟件進行處理。所有的實驗平行三次,利用SPSS16.0軟件進行方差分析和相關(guān)性分析,并通過Duncan檢驗確定平均值之間的顯著差異性(P<0.05)。
不同微波功率密度條件下青香蕉微波干燥曲線、干燥速率,Deff及溫度變化如圖1所示。由圖1(a)知,青香蕉片的濕基含水率隨著MD時間延長逐漸降低,通過Origin對干燥曲線擬合發(fā)現(xiàn),改變微波功率密度為2、4、6、8、10 W/g 時,干燥至濕基含水率為20%時,所需要的時間分別為38、18.2、8.3、7、5.2 min。由圖1(b)知,增大微波功率密度,可顯著提高干燥速率;當功率密度為2 W/g時,青香蕉片微波干燥速率呈現(xiàn)出開始的平緩上升、后續(xù)的平緩下降及最后的相對穩(wěn)定三個不同的階段,干燥速率最大值與最小值具有明顯差異;當功率密度為4、6、8 W/g時,干燥速率均呈現(xiàn)出開始的迅速上升、后續(xù)的迅速下降以及最后的相對平穩(wěn)三個顯著不同的階段;當功率密度為10 W/g時,干燥速率僅呈現(xiàn)出開始的迅速上升以及后續(xù)的迅速下降兩個顯著不同的階段。這是因為在MD過程中,水分遷移動力源自于樣品內(nèi)外蒸汽所形成的壓力差,干燥開始階段,由于物料含水率較高,內(nèi)部壓力迅速上升,壓力梯度也會越大,形成一種“泵”效應(yīng),驅(qū)動水蒸汽向物料表面遷移[22],干燥速率則會處于相對較高的水平;隨著樣品含水率的降低,干燥速率則會處于較低水平。另外,干燥速率呈現(xiàn)出顯著不同的趨勢可能是因為在不同微波功率密度條件下,青香蕉片內(nèi)部溫度變化不同導(dǎo)致內(nèi)部淀粉顆粒糊化程度不同導(dǎo)致的。
圖1 不同微波功率密度對青香蕉干燥曲線、干燥速率、Deff以及溫度的影響Fig.1 Effects of microwave power density on drying curve,drying rate, Deff and temperature of banana
由圖1(c)可以看出,青香蕉MD過程中,Deff在5.849×10-9~1.985×10-8m2/s之間,并隨著微波功率密度增大而明顯升高,說明在實驗微波功率密度條件下,Deff與微波功率密度具有正相關(guān)性,這與張樂等[23]的研究結(jié)果相似;當微波功率密度從2 W/g增加至10 W/g時,青香蕉的Deff值增加超過2倍。由圖1(d)可以看出,青香蕉在不同功率密度下干燥的溫度變化,在初始階段,樣品內(nèi)部溫度均迅速升高,微波功率密度越高,上升幅度越大。其中,當微波功率密度為6 W/g及以上時,干燥僅0.5 min后,樣品內(nèi)部溫度達66 ℃以上,溫度上升幅度超過45 ℃,隨后,溫度上升速率稍有下降的趨勢,到干燥后期,除了微波功率密度為2 W/g,其他功率條件下,樣品的溫度又呈現(xiàn)出迅速上升的趨勢,達到100 ℃以上,其中,青香蕉在10 W/g條件下干燥4 min,溫度即可升至143 ℃,這就是所謂的微波“熱失控”現(xiàn)象,這也是大部分果蔬物料中心出現(xiàn)燒焦現(xiàn)象的主要原因[24],因此,在實際果蔬物料微波干燥加工過程中,需要控制好微波功率密度與干燥時間,避免出現(xiàn)“熱失控”導(dǎo)致的樣品燒焦。
淀粉糊化過程通常指淀粉的顆粒形態(tài)結(jié)構(gòu)從有序到無序的不可逆變化,以淀粉顆粒吸熱、吸水溶脹、粘度增加、結(jié)晶度降低等特征變化為反應(yīng)標志[25]。不同微波功率密度條件下的青香蕉中淀粉的T0、Tp和Te的變化情況如表1所示。由表1知,與對照組相比,新鮮青香蕉經(jīng)不同功率密度的MD處理后,其淀粉的T0、Tp、Te均顯著下降(P<0.05),這與淀粉晶體結(jié)構(gòu)的完美程度密切相關(guān)[26]。當微波功率密度為2 W/g時,T0范圍為64.35~55.12 ℃,Tp范圍為68.34~72.87 ℃,Te范圍為72.15~77.85 ℃,在干燥初期(1~5 min范圍內(nèi)),濕基含水率較高的時候,隨著干燥時間延長,T0、Tp、Te均顯著升高(P<0.05),隨后又均呈現(xiàn)顯著下降的趨勢(P<0.05)。有研究表明,T0與樣品中淀粉顆粒的結(jié)晶完整度密切相關(guān),淀粉顆粒晶型不完整,可能具有較低的T0、Tp、Te,而晶型較完整的淀粉則會具有較高的T0、Tp、Te[27]。另外,水分含量對淀粉顆粒結(jié)晶度影響較大[28]。因此可以推測,當微波功率較低,為2 W/g時,青香蕉在干燥初期,隨著干燥時間延長,溫度升高,水分含量降低,可能改變了青香蕉中淀粉顆粒的晶型完整程度,促使結(jié)晶程度提高,而結(jié)晶度較高的淀粉顆粒會形成相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),較難發(fā)生糊化反應(yīng)。然而,當樣品的微波功率密度升高為4、6、8 W/g時,變化趨勢與2 W/g顯著不同,隨著干燥時間延長,T0和Tp一直呈下降趨勢,這意味著當微波功率增加,隨著干燥時間延長,青香蕉中的淀粉更易發(fā)生糊化,這可能是因為微波功率升高,溫度上升速率較快,破壞了青香蕉中淀粉顆粒的晶型完整度,降低了水分子進入淀粉顆粒內(nèi)部的阻力[29]。
表1 不同微波功率密度下青香蕉中淀粉糊化溫度(T0、Tp、Te)和焓值的變化Table 1 Gelatinization temperatures including To, Tp, Te as well as ΔH values of starches in green banana at different microwave power density
淀粉的糊化ΔH值反映了破壞淀粉雙螺旋結(jié)構(gòu)所需要的能量[26],由表1可知,青香蕉經(jīng)不同功率密度的MD處理后,其ΔH值均呈現(xiàn)出顯著下降的趨勢(P<0.05),且微波功率密度越大,其糊化焓值越低。隨著干燥時間延長,濕基含水率越低,不同功率強度的樣品焓值均顯著下降,這表明青香蕉中的淀粉雙螺旋結(jié)構(gòu)可能被部分破壞,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低,導(dǎo)致雙螺旋結(jié)構(gòu)溶解所需的能量降低,且當樣品的微波功率密度越高,濕基含水率越低,淀粉的雙螺旋結(jié)構(gòu)破壞程度越嚴重。
不同微波功率密度對青香蕉MD過程中其淀粉糊化程度的影響如圖2所示,由圖2知,不同功率密度對青香蕉中淀粉凝膠化過程影響顯著,淀粉的糊化程度均隨著青香蕉干燥時間延長明顯增加;當MD時間相同時,微波功率密度越大,青香蕉中淀粉的糊化程度越高。在干燥初期,微波功率密度越高,糊化程度上升趨勢越明顯,其中,當微波功率密度為6~10 W/g,青香蕉干燥1 min后,其淀粉糊化程度均達50%以上;當功率為8 W/g和10 W/g時,僅干燥0.5 min,青香蕉中的淀粉糊化程度便達到70%左右;而當功率密度較低為2 W/g時,青香蕉中的淀粉糊化程度達到50%,需要干燥超過10 min。這可能是因為當微波功率密度越大,樣品內(nèi)部溫度在短時間內(nèi)可迅速上升至青香蕉淀粉糊化溫度,甚至更高(由圖1(d)可知),而此時青香蕉中的水分含量較高,所以淀粉比較容易發(fā)生糊化;微波功率密度較低,青香蕉片在干燥初期其內(nèi)部溫度上升較為緩慢,青香蕉中的淀粉不易發(fā)生糊化,所以糊化程度較低,且增長趨勢緩慢,當干燥時間繼續(xù)增加,溫度上升后,青香蕉中的淀粉較易發(fā)生糊化。對于功率密度為2 W/g的青香蕉樣品來說,其淀粉糊化程度達到90%左右后,盡管MD時間繼續(xù)延長,淀粉糊化程度并無明顯變化,而在其他微波功率密度條件下,糊化程度達到98%左右后,MD時間繼續(xù)延長,糊化程度無明顯變化。這是因為水分子作為增塑劑,是決定淀粉糊化特性的關(guān)鍵因素之一,當水分含量降低到一定程度,淀粉分子不易發(fā)生糊化[30],對于本實驗中的青香蕉樣品,干燥過程中影響其內(nèi)部淀粉糊化的主要因素之一是其含水率,結(jié)合圖1(a)分析發(fā)現(xiàn),不同微波功率密度條件下,當青香蕉濕基含水率高于45%時,淀粉糊化程度與含水率呈顯著負相關(guān)(P<0.05),在干燥過程中含水率越高時,其淀粉糊化程度均越低,且微波功率密度越高,相關(guān)性顯著降低(P<0.05);當青香蕉中的含水率降低到45%以下,無論是高功率密度條件還是低功率密度條件,隨著MD時間繼續(xù)延長,青香蕉中淀粉的糊化程度無顯著性增加(P>0.05)。
圖2 不同微波功率密度對青香蕉中淀粉糊化程度的影響Fig.2 Effects of microwave power density on the degree of starch gelatinization
不同微波功率密度條件下的青香蕉在MD過程中其RS、SDS、RDS含量的變化如圖3所示,不同微波功率密度、MD時間對青香蕉中RS、SDS、RDS含量影響顯著(P<0.05)。對于RS含量來說,與對照組相比,青香蕉樣品經(jīng)4~10 W/g 的MD處理后,其RS含量均顯著下降,且隨著MD時間延長呈顯著下降趨勢(P<0.05),當微波功率密度為8 W/g和10 W/g時,MD處理4 min后,青香蕉中的RS含量下降程度達86%以上。而當微波功率密度較低為2 W/g時,青香蕉樣品干燥1 min后,其RS含量與對照組相比無顯著變化(P>0.05);干燥2 min后,RS含量顯著下降(P<0.05);干燥3 min后其RS含量較2 min的樣品又顯著增加(P<0.05);隨著干燥時間繼續(xù)延長,RS含量隨著MD時間延長呈顯著下降趨勢(P<0.05)。對于RDS含量來說,當微波功率密度為4 W/g時,RDS含量隨著MD時間延長變化規(guī)律不明顯,在其他微波功率密度條件下,RDS含量隨著MD時間延長顯著升高(P<0.05),當微波功率密度達到6 W/g以上,糊化程度達到峰值后,RDS含量均達80%以上。對于SDS含量來說,當功率密度為2 W/g和4 W/g時,青香蕉片干燥3 min后,其SDS含量隨著干燥時間延長呈顯著升高趨勢(P<0.05),最高可達53.90%;當微波功率密度為6、8、10 W/g時,隨著干燥時間延長,SDS含量先呈顯著增加趨勢后呈顯著下降趨勢(P<0.05)。在MD過程中,青香蕉中的RS含量雖然呈顯著下降趨勢,但是RS并未完全轉(zhuǎn)化為RDS,因為一部分RS轉(zhuǎn)化成為SDS,且不同微波功率密度對RS、SDS、RDS之間的相互轉(zhuǎn)化作用影響顯著(P<0.05)。青香蕉中的淀粉在MD中抗消化性能降低可能是因為淀粉顆粒發(fā)生了部分糊化,淀粉與淀粉酶的結(jié)合速率是影響淀粉消化速率的關(guān)鍵因素,而淀粉一旦出現(xiàn)了糊化,盡管淀粉糊化程度很低,仍可能破壞淀粉類似“外殼”結(jié)構(gòu)的物理屏障,增加酶與淀粉的結(jié)合速率,進而增加其在體外的酶水解速率[25,31],但這并不意味著青香蕉中淀粉糊化程度越高,其消化性越高(這從圖3(a)和(b)也可以看出),這是因為當?shù)矸垲w粒結(jié)構(gòu)的破壞程度很嚴重,淀粉的糊化程度以及結(jié)構(gòu)的有序性便不再是影響酶與淀粉相互作用以及消化特性的關(guān)鍵因素,淀粉的晶體結(jié)構(gòu)、鏈結(jié)構(gòu)等精細結(jié)構(gòu)以及淀粉與其他組分間的相互作用均與其消化性能具有密切的關(guān)系[7]。
圖3 不同微波功率密度對香蕉中RS、SDS、RDS含量的影響Fig.3 Effects of microwave power density on the contents of RS、SDS and RDS
不同微波功率密度條件下,青香蕉在MD過程中其RDS、SDS、RS含量與淀粉糊化程度的相關(guān)性分析如表2所示。由表2知,不同功率密度條件下,青香蕉在MD過程中其淀粉糊化程度與消化特性的相關(guān)性均存在顯著性差異(P<0.05)。其中,當微波功率密度為2~8 W/g時,RS含量均與其淀粉糊化程度、RDS含量呈極顯著負相關(guān)(P<0.01),當功率密度為10 W/g時,則呈顯著負相關(guān)(P<0.05),這與MING等[32]和Toro等[33]研究的結(jié)果相似,即淀粉的消化性與其糊化程度具有一定的正相關(guān)性,這說明青香蕉中淀粉糊化程度越高,RS含量越低,RDS含量越高,進而提高其淀粉的消化性。這是因為青香蕉抗性淀粉屬于RS2(抗性淀粉顆粒)類型,具有天然的淀粉酶抗性,MD處理破壞了青香蕉中淀粉的顆粒結(jié)構(gòu),使原有的晶體構(gòu)象破壞,降低了抗性淀粉顆粒對淀粉酶的抵抗性。
從表2還可以看出,當微波功率密度為2 W/g和4 W/g時,SDS含量與淀粉糊化程度呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),而與RS含量呈極顯著負相關(guān)(P<0.01),說明青香蕉中的淀粉糊化可顯著促進SDS的形成。這是因為青香蕉樣品在較低微波功率密度條件下,“微波效應(yīng)”引起淀粉發(fā)生糊化反應(yīng)后,在冷卻過程中,可能部分已經(jīng)溶出的直鏈淀粉分子又重新排列形成緊密的晶體結(jié)構(gòu),也可能形成了較多的淀粉-水氧鍵凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)降低了消化酶對淀粉的敏感性[10]。當微波功率密度為6 W/g時,SDS含量則與淀粉糊化程度呈顯著負相關(guān)(P<0.05),而與RS含量無顯著相關(guān)性(P>0.05);當微波功率繼續(xù)增強,達8 W/g以上時,SDS含量均與淀粉糊化程度無顯著相關(guān)性(P>0.05),這是因為當微波功率密度增強時,樣品內(nèi)部溫度升溫較快,可能對青香蕉中的淀粉分子結(jié)構(gòu)具有更強的破壞作用,導(dǎo)致淀粉底物暴露出更多的與淀粉酶結(jié)合的亞位點,提高了淀粉酶對淀粉分子的敏感性[34]。
表2 不同微波功率密度下青香蕉MD中淀粉糊化程度與RDS、SDS、RS含量的相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis of starch gelatinization degree and RDS, SDS, RS content during MD under different microwave power densities
不同微波功率密度對青香蕉中淀粉糊化行為和消化特性影響顯著,當青香蕉含水率高于45%,在MD過程中,高微波功率密度和高含水率可促進青香蕉中的淀粉糊化;當含水率降低到45%以下,含水率和微波功率密度對香蕉中淀粉糊化程度無顯著影響。青香蕉中的淀粉糊化程度越高,RS含量越低;當微波功率密度為2 W/g和4 W/g時,青香蕉中的淀粉糊化可促進SDS的形成,SDS含量最高可達53.90%。因此,可以通過調(diào)節(jié)MD微波輸出方式和時間,既可以調(diào)控青香蕉中淀粉的糊化程度,又可以在一定程度上控制青香蕉中RS、SDS、RDS之間的轉(zhuǎn)化作用,比如通過中強度微波功率密度和低功率密度間歇作用,最大限度保留RS,或獲得高含量SDS的青香蕉粉,以期為微波干燥在青香蕉粉及其淀粉的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。關(guān)于青香蕉MD中其淀粉糊化過程中精細結(jié)構(gòu)的變化與消化特性間的構(gòu)效關(guān)系還需要后續(xù)深入研究。