鄒浩峰，黃師榮，蔡芳，施建斌，蔡沙，隋勇，熊添，梅新

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，湖北武漢 430064）（2.湘潭大學(xué)化工學(xué)院，湖南湘潭 411105）

橡子為殼斗科櫟屬植物的果實(shí)，又稱橡果、橡栗、橡實(shí)，我國橡樹占地面積約為1333～1667萬hm2，橡子年產(chǎn)量達(dá)1000萬t[1]，其中黑龍江、陜西兩省的橡子年產(chǎn)量均在200萬t左右[2]。橡子中淀粉含量高，享有“木糧”、“木玉米”美譽(yù)，可作為糧食替代品，在部分區(qū)域被用于替代面粉制作橡子面包等主食產(chǎn)品[3]。橡子營養(yǎng)豐富，除淀粉外，還含有單寧、維生素、胡蘿卜素和多種氨基酸及微量元素，其異亮氨酸和賴氨酸含量可與牛奶相媲美[4,5]。橡子兼具調(diào)理脾胃、降血糖、降血脂、減肥、延緩人體衰老等多種保健功效，已作為原料與輔料廣泛應(yīng)用于食品與藥品行業(yè)[6-8]。

熱處理是食品加工中常見技術(shù)工藝，傳統(tǒng)處理方式有蒸制、焙烤、煮制、油炸、炒制等，除此之外，汽爆、擠壓、微波等新型熱加工技術(shù)也成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。熱處理在影響淀粉顆粒的形態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)同時(shí)，也導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變[9]。魏敬[10]探討了沸水煮制、常壓蒸制、烤制對(duì)浸泡和非浸泡軋制燕麥理化、消化特性影響，結(jié)果表明，燕麥經(jīng)煮制、浸泡后煮制和浸泡后蒸制處理后，破損淀粉含量增加、淀粉結(jié)晶度降低；熱處理后，燕麥中快消化淀粉（Rapid Digestion Starch，RDS）、抗性淀粉（Resistant Starch，RS）含量下降、慢消化淀粉（Slow Digestion Starch，SDS）含量上升。付霞[11]研究表明，干熱處理導(dǎo)致蠟質(zhì)玉米淀粉相對(duì)結(jié)晶度降低、直鏈淀粉含量上升、糊化溫度及糊化焓降低。Keppler等[12]研究表明，干熱處理的面粉可以用做烘焙改良劑，部分替代小麥粉增強(qiáng)美拉德反應(yīng)。預(yù)糊化處理也是淀粉熱處理改性的重要方法，預(yù)糊化淀粉已廣泛應(yīng)用于主食、烘焙、肉類、休閑等產(chǎn)品生產(chǎn)[13]。濕熱處理是指淀粉在低水分狀況下，經(jīng)高于糊化溫度條件處理一定時(shí)間，實(shí)現(xiàn)淀粉改性的方法[14]。甘增鵬等[15]研究表明，隨著含水量增大，濕熱處理后荸薺淀粉峰值黏度降低、谷值黏度下降；且濕熱處理荸薺淀粉形成凝膠為弱凝膠。王宏偉等[16]研究表明，濕熱處理薏米淀粉具有低的糊化黏度及良好的熱穩(wěn)定性，呈現(xiàn)出非常好的工業(yè)應(yīng)用前景。

在前人研究中，有關(guān)橡子及橡子淀粉研究較少且主要集中于橡子單寧提取、橡子淀粉制備及其理化特性與多酚組成分析等方面[17-19]，尚未見有關(guān)熱處理對(duì)橡子淀粉結(jié)構(gòu)及特性影響研究的報(bào)道。隨著人們消費(fèi)水平提高，以橡子淀粉為原料的粉條、豆腐等加工制品越來越受到消費(fèi)者青睞，而熱處理是橡子淀粉制品常用方法和手段。本研究系統(tǒng)研究了干熱、預(yù)糊化以及濕熱等不同熱處理方法對(duì)橡子淀粉結(jié)構(gòu)、理化特性、消化特性等影響規(guī)律，旨在為開發(fā)高品質(zhì)橡子淀粉制品研發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

橡子粉：湖北中坪葛業(yè)開發(fā)有限公司；無水乙醇、石油醚、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉等均為分析純：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；α-淀粉酶（30 U/mg）：西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司；糖化酶（100 U/mg）、胰蛋白酶（豬胰，2500 U/mg）：上海源葉生物科技有限公司；Megazyme直鏈淀粉含量檢測(cè)試劑盒：愛爾蘭Megazyme公司。

1.2 儀器與設(shè)備

QUANTA 200掃描式電子顯微鏡，F(xiàn)EI公司；Mastersizer 2000激光粒度儀，英國Malvern Panalytical儀器有限公司；Nicolet iS50R傅里葉變換紅外光譜議，美國Thermo fisher公司；X'pert pro多功能X射線衍射儀，荷蘭PANalytical B.V.公司；RVA 4500快速粘度分析儀，瑞典Perten公司；DSC 200差示掃描量熱儀，德國NETZSCH公司；LGJ-25C冷凍干燥機(jī)，北京四環(huán)科學(xué)儀器廠有限公司；TE214S電子分析天平，賽多利科學(xué)儀器（北京）有限公司；QJ-08400 g多功能粉碎機(jī)，上海趙申科技有限公司；TGL-24MC臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，長沙平凡儀器儀表有限公司；FE20實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；SKD-08S2紅外智能消化爐，上海沛歐分析儀器有限公司；K9840自動(dòng)凱氏定氮儀，海能儀器有限公司；GZX-9240 MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；722N可見分光光度計(jì)，上海儀電儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 橡子淀粉純化

參考郭王達(dá)等[19]的方法，稍作修改。將橡子粉按料液比1:10（g/mL）與蒸餾水混合，攪拌均勻，過200目篩，靜置6 h后，收集沉淀，并按此法清洗沉淀數(shù)次至上清液澄清，得中間產(chǎn)物S1；將S1（干質(zhì)量）按料液比1:2（g/mL）與40%（V/V）乙醇混合于30 ℃下密封超聲50 min，收集沉淀，并按此法超聲處理沉淀2～3次，得中間產(chǎn)物S2；將S2（干質(zhì)量）按料液比1:3（g/mL）與m=0.25% NaOH溶液混合，攪拌均勻后于5 ℃靜置24 h，3000 r/min離心10 min，棄上清液，沉淀用蒸餾水反復(fù)清洗數(shù)次至上清液澄清，最終沉淀于45 ℃下干燥，粉碎過200目篩，得橡子淀粉。

1.3.2 橡子淀粉熱處理

干熱處理：參照何萌等[20]的方法，取適量橡子淀粉于130 ℃下干熱處理30 min后，冷卻至室溫，得干熱處理橡子淀粉。

預(yù)糊化處理：參照張可等[21]的方法，取適量橡子淀粉按料液比1:10（g/mL）與蒸餾水混合，攪拌均勻，后于90 ℃下糊化15 min，將淀粉糊凍干后粉碎過200目篩，得預(yù)糊化橡子淀粉。

濕熱處理：參照甘增鵬等[15]的方法，取適量橡子淀粉調(diào)節(jié)其水分含量至35%，密封后于4 ℃下平衡12 h，后于120 ℃下處理30 min，處理后橡子淀粉凍干粉碎過200目篩，得濕熱處理橡子淀粉。

1.3.3 基本成分測(cè)定

橡子淀粉中灰分參照GB/T 5009.4-2016《食品中灰分的測(cè)定》；脂肪參照GB/T 5009.6-2016《食品中脂肪的測(cè)定 索氏抽提法》；蛋白質(zhì)參照GB/T 5009.5-2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定 凱氏定氮法》；淀粉參照GB 5009.9-2016《食品中淀粉的測(cè)定 酸水解法》；膳食纖維參照GB/T 5009.88-2014《食品中膳食纖維的測(cè)定 酶重量法》；單寧參照GB/T 27985-2011《飼料中單寧的測(cè)定 分光光度法》；用Megazyme直鏈淀粉含量檢測(cè)試劑盒測(cè)定橡子淀粉中直鏈淀粉含量。

1.3.4 淀粉顆粒顯微形貌及粒徑測(cè)定

取少量橡子淀粉，經(jīng)粘臺(tái)、噴金等步驟后，采用掃描電鏡于20 kV加速電壓下觀察淀粉顯微形態(tài)。采用激光粒度儀測(cè)定橡子粒徑，測(cè)定參數(shù)為：以水為分散相，分散劑折射率為1.33，淀粉顆粒折射率和吸收率分別為1.52和0.1，粒徑測(cè)試范圍為0.02～2000 μm，粒徑用體積平均粒徑D[4,3]表示。

1.3.5 淀粉X-射線衍射及紅外光譜分析

采用X-射線衍射儀分析橡子淀粉晶體結(jié)構(gòu)。X射線衍射條件為：Cu-Kα輻射，操作電壓40 kV，電流40 mA，步寬角度0.016°，收集在3～45°范圍內(nèi)的衍射數(shù)據(jù)，得X-衍射圖譜，依據(jù)結(jié)晶區(qū)面積與總面積比計(jì)算結(jié)晶度。橡子淀粉與溴化鉀粉末按1:100（m/m）比例，充分碾磨混勻后壓片，采用傅里葉變換紅外光譜儀于400～4000 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)掃描。

1.3.6 淀粉溶解度（WSI）與膨脹度（SP）測(cè)定

參照Huang等[22]的方法，取適量絕干橡子淀粉（m0），加入蒸餾水配制成2%的（m/V）淀粉乳，并分別置于60、70、80、90 ℃水浴中加熱30 min，加熱過程中不停攪拌以防止淀粉結(jié)塊，淀粉糊冷卻至室溫后于3000 r/min離心20 min，上清液置于稱量瓶中于105 ℃烘干至恒重，記為m1，稱量沉淀物的質(zhì)量m2，溶解度和膨脹度的計(jì)算公式如下：

式中：

Q——溶解度（WSI），%；

F——膨脹度（SP），g/g；

m0——絕干橡子淀粉質(zhì)量，g；

m1——上清液烘干至恒重，g；

m2——沉淀物的質(zhì)量，g。

1.3.7 淀粉糊化特性分析

分別稱取3.0 g橡子淀粉和25 g蒸餾水，置于測(cè)量罐中，充分混勻后將測(cè)量罐置于快速黏度分析儀（RVA）上進(jìn)行分析測(cè)試。測(cè)定參數(shù)為：50 ℃保持1 min后以6 ℃/min的速度從50 ℃勻速升溫至95 ℃，此溫度下保持5 min后以相同速度勻速降溫至50 ℃，此溫度下保持2 min。起始10 s內(nèi)攪拌轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為960 r/min，之后維持在160 r/min。利用儀器自帶的軟件分析得峰值黏度、谷值黏度、崩解值、回生值、最終黏度、峰值時(shí)間、起糊溫度等糊化特性參數(shù)。

1.3.8 淀粉熱力學(xué)特性分析

參照Pham等[23]的方法分析橡子淀粉熱力學(xué)特性。稱?。?±0.1）mg淀粉至鋁坩堝中，加入10 μL去離子水，加蓋密封，于室溫下平衡2 h后采用DSC分析其熱力學(xué)特性，空坩堝作為參比。測(cè)定參數(shù)為：以10 ℃/min升溫速率將坩堝從20 ℃升溫至120 ℃后，以40 ℃/min速率從120 ℃迅速降至20 ℃，氮?dú)饬髁?0 mL/min，根據(jù)吸熱曲線分析計(jì)算得糊化起始溫度（To）、峰值溫度（Tp）、終止溫度（Tc）及糊化焓（ΔH）。

1.3.9 凍融穩(wěn)定性測(cè)定

參照Yang等[24]的方法，取適量絕干橡子淀粉和蒸餾水配制成5%（m/V）的淀粉乳，后置于沸水浴中糊化30 min，此過程保持淀粉糊體積不變，冷卻至室溫后將淀粉糊（m3）置于-18 ℃冰箱冷凍24 h，自然解凍后于4500 r/min離心10 min，棄上清液，沉淀物質(zhì)量記為m4，橡子淀粉凍融析水率（WS）計(jì)算公式如下：

式中：

D——凍融析水率（WS），%；

m3——糊化冷卻至室溫后的淀粉糊質(zhì)量，g；

m4——沉淀物質(zhì)量，g。

1.3.10 橡子淀粉體外消化特性測(cè)定

參照Englyst等[25]的方法，稍作修改。取0.1 g絕干橡子淀粉置于50 mL離心管中，加入15 mL 0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液（pH值6.8），混合均勻后于沸水浴中糊化30 min。淀粉糊冷卻后加入5 mL 0.01 mol/L的NaOH溶液，再加入0.043 gα-淀粉酶、0.01 g糖化酶和0.072 g胰蛋白酶（豬胰），后于37 ℃恒溫水浴振蕩酶解3 h，分別在加酶后的0、20、60、90、120、150、180 min取酶解液0.1 mL于25 mL比色管中，再于酶解液中加入0.5 mL無水乙醇，終止酶解反應(yīng)，并采用DNS法測(cè)定酶解液中還原糖量Gt（t為取樣時(shí)酶解時(shí)間），橡子淀粉中RDS、SDS和RS含量以及淀粉水解速率計(jì)算公式如下：

式中：

A——快消化淀粉（RDS）含量，%；

B——慢消化淀粉（SDS）含量，%

C——抗性淀粉（RS）含量，%

G淀——橡子淀粉中總淀粉（TS）含量，mg；

0.9 ——淀粉葡萄糖轉(zhuǎn)換系數(shù)；

E——淀粉水解速率（HI），%；

Gt——取樣點(diǎn)釋放的還原糖量，mg；

G總——總葡萄糖（TG）含量（G總=G淀×0.9），mg。

下面這首“花兒”英譯中保留了“眼淚淌得像江河”這句夸張修辭?！翱弧碑惢糇g為“Kang”，然后注釋: “Kang is a kind of brick bed in North China which can be heated by firewood.”

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有試驗(yàn)均重復(fù)3次，結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示；采用Excel和SPSS 26.0分析處理數(shù)據(jù)，Origin 2017繪圖。不同處理或樣品間小寫字母不同則表示存在顯著性差異（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 橡子淀粉基本成分

橡子粉及熱處理前后橡子淀粉基本成分如表1所示。從表中可以看出，相比橡子粉，橡子淀粉中，淀粉與直鏈淀粉含量顯著（P＜0.05）上升、蛋白質(zhì)與單寧含量顯著下降，灰分、脂肪含量無顯著差異，橡子粉、橡子淀粉中淀粉含量分別為87.70%、92.05%，直鏈淀粉含量分別為21.82%、26.16%。郭王達(dá)[19]采用浸泡堿洗法提取的橡子淀粉中淀粉含量為86.34%，直鏈淀粉含量為26.58%，與本試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果較為接近。橡子淀粉中總膳食纖維含量下降的原因可能是在淀粉提取過程中可溶性膳食纖維部分溶解于水中，隨上清液排出。熱處理對(duì)橡子淀粉中淀粉含量無顯著影響；熱處理后，橡子淀粉中直鏈淀粉含量有所降低，預(yù)糊化處理后橡子淀粉中直鏈淀粉含量顯著高于干熱、濕熱處理；預(yù)糊化處理后橡子淀粉中單寧含量顯著低于其他處理。

表1 橡子淀粉的主要組成成分（干基，%）Table 1 The proximate composition of acorn starch (dry matter, %)

2.2 橡子淀粉顆粒形貌及粒徑

由圖1可知，橡子淀粉顆粒主要為橢圓形、球形和不規(guī)則形狀，表面光滑，部分顆粒表面有凹陷和淺溝，少數(shù)顆粒有氣孔。有研究指出，從橡子中提取的淀粉顆粒表面光滑，無破損且無毛孔，表明提取的淀粉相對(duì)純凈[26]。由圖1可以看出干熱處理增加了淀粉的聚集，顆粒表面性質(zhì)沒有明顯變化，少數(shù)顆粒呈現(xiàn)不規(guī)則形狀，有些顆粒表面出現(xiàn)皺縮、氣孔現(xiàn)象。與薯蕷淀粉不同，干熱處理并未引起橡子淀粉破裂，可能與淀粉的結(jié)構(gòu)不同有關(guān)，橡子淀粉顆粒較小，干熱處理不易引起其膨化塌陷[27]。與橡子淀粉的光滑表面不同，預(yù)糊化處理、濕熱處理使淀粉顆粒完全破裂，表面粗糙，充滿褶皺與棱角，呈現(xiàn)不規(guī)則狀，這是因?yàn)樗募訜徇^程使淀粉糊化，破壞了有序的晶體結(jié)構(gòu)，使橡子淀粉的完整性被破壞。此外，預(yù)糊化處理的淀粉顆粒比濕熱處理裂解的更為徹底，這可能是因?yàn)楦邷貤l件下，含水量越高，淀粉顆粒形貌變化越大[28]。

圖1 橡子淀粉掃描電鏡圖Fig.1 Acorn starch scanning electron microscope

不同熱處理?xiàng)l件下橡子淀粉粒徑分布影響以及其D[4,3]分別如圖2、表2所示，對(duì)照?qǐng)D、表可以看出，橡子淀粉的粒徑分布范圍為0.42～26.30 μm，D[4,3]為11.41 μm，干熱處理下橡子淀粉的粒徑分布圖沒有明顯變化，D[4,3]降低為11.09 μm，與報(bào)道的3.30～126.20 μm一致[29]。此外，橡子淀粉和干熱處理?xiàng)l件下的粒徑分布呈雙峰分布，峰值位于0.83 μm和10.00 μm，預(yù)糊化處理和濕熱處理的粒徑分布呈單峰分布，峰值分別位于138.04 μm和104.71 μm，并且粒度分布曲線向右偏移，有粒徑增大的趨勢(shì)。

圖2 橡子淀粉粒徑分布圖Fig.2 Acorn starch particle size distribution map

表2 不同熱處理橡子淀粉體積平均粒徑（μm）Table 2 Mean Volume particle size of acorn starch from different heat treatments (μm)

2.3 X-射線衍射

由圖3可知，干熱處理?xiàng)l件下橡子淀粉的X-射線衍射圖與原淀粉相似：在2θ=15.7°、17.7°、18.2°、23.6°處有相似的衍射峰，說明干熱處理并不能改變橡子淀粉的結(jié)晶類型。根據(jù)橡子淀粉的衍射峰，可以發(fā)現(xiàn)橡子淀粉屬于典型的A型晶體結(jié)構(gòu)，這與David等[30]的研究結(jié)果一致，但也有研究報(bào)道橡子淀粉為C型晶體結(jié)構(gòu)[31]，這可能與橡子的品種有關(guān)。預(yù)糊化處理、濕熱處理使橡子淀粉的結(jié)晶類型改變，原衍射峰消失并在2θ為16.7°、19.1°出現(xiàn)新的衍射峰，且峰的強(qiáng)度較弱。此外，所有樣品在2θ為20°附近有一個(gè)弱峰，表明此處存在少量直鏈淀粉-脂肪復(fù)合物[32]。由表3可知，橡子淀粉的結(jié)晶度為46.72%，與文獻(xiàn)報(bào)道的47.8%接近[32]。干熱處理的結(jié)晶度升高可能是因?yàn)楦蔁崽幚項(xiàng)l件下V型微晶的形成，促進(jìn)直鏈淀粉重新排列形成雙螺旋，進(jìn)而提高結(jié)晶度[33]。預(yù)糊化處理、濕熱處理的結(jié)晶度顯著下降，這可能與淀粉顆粒結(jié)晶區(qū)的破壞有關(guān)[32]。

表3 不同熱處理橡子淀粉結(jié)晶度（%）Table 3 Crystallinity of acorn starch from different heat treatments (%)

2.4 紅外光譜分析

圖4 橡子淀粉紅外光譜圖Fig.4 The FT-IR measurement of acorn starch

2.5 熱處理對(duì)橡子淀粉糊化特性的影響

糊化性能代表淀粉糊的抗流動(dòng)性能，是衡量淀粉糊化性能的重要指標(biāo)。由表4可知，橡子淀粉的糊化溫度為76.75 ℃，干熱處理?xiàng)l件下的糊化溫度與橡子淀粉相比無顯著性差異，為76.17 ℃；預(yù)糊化處理的糊化溫度顯著低于橡子淀粉（P＜0.05），為50.17 ℃；濕熱處理不能檢測(cè)出其糊化溫度，這可能是因?yàn)闈駸崽幚砗蟮臉悠钒l(fā)生結(jié)構(gòu)重排和淀粉鏈締合，粘度過低導(dǎo)致儀器無法檢測(cè)。干熱處理的峰值時(shí)間、崩解值、低谷粘度、回生值和最終粘度與橡子淀粉相比無顯著性差異（P＞0.05）。崩解值與淀粉糊的穩(wěn)定性有關(guān)，崩解值越低證明淀粉糊熱黏穩(wěn)定性越好，結(jié)果顯示濕熱處理的崩解值最低，證明其熱黏穩(wěn)定性最好，其次是預(yù)糊化處理，干熱處理與橡子淀粉的熱黏穩(wěn)定性最差?；厣凳怯傻矸鄯肿拥脑诮禍剡^程中的重新結(jié)合決定的，回生值越大表示淀粉越容易老化，結(jié)果顯示濕熱處理的淀粉最不易老化，其次是預(yù)糊化處理，干熱處理的淀粉最易老化。因此，干熱處理對(duì)橡子淀粉的糊化性能影響不大，預(yù)糊化處理、濕熱處理對(duì)橡子淀粉的糊化性能影響較大。Molavi等[32]研究發(fā)現(xiàn)，水熱改性后的橡子淀粉糊化粘度遠(yuǎn)高于商品小麥淀粉，可以代替食品配方中的小麥淀粉，而不用擔(dān)心粘度的損失。

表4 不同熱處理方式對(duì)橡子淀粉糊化特性的影響Table 4 Effect of different heat treatments on the gelatinization characteristics of acorn starch

2.6 熱處理對(duì)橡子淀粉熱力學(xué)特性的影響

糊化焓表示淀粉在糊化過程中破壞雙螺旋結(jié)構(gòu)所需的能量，與分子內(nèi)結(jié)晶密度有關(guān)。糊化溫度范圍表示淀粉分子內(nèi)部的結(jié)晶程度和微晶結(jié)構(gòu)，結(jié)果越大表示結(jié)晶程度越大，晶體結(jié)構(gòu)越完整。不同熱處理后橡子淀粉的熱力學(xué)特性如表5所示。從表中可以看出，橡子淀粉的糊化焓為4.07 J/g，糊化溫度為74.97 ℃，與RVA測(cè)得的結(jié)果較為接近。預(yù)糊化處理、濕熱處理使橡子淀粉的熱力學(xué)特性發(fā)生明顯變化，除糊化溫度范圍外，所有參數(shù)均顯著降低，ΔH從4.07 J/g顯著降低到1.30～1.40 J/g，To、Tp、Tc從70.10～81.07 ℃顯著降低到43.67～66.83 ℃，干熱處理無明顯變化，說明預(yù)糊化處理、濕熱處理時(shí)高溫、高水分含量的存在對(duì)淀粉的微晶結(jié)構(gòu)和雙螺旋結(jié)構(gòu)破壞較大[35]。何萌等[20]研究發(fā)現(xiàn)高溫干熱處理改變了淀粉分子間相互作用力，對(duì)淀粉顆粒結(jié)晶區(qū)晶束的有序排列及雙螺旋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定破壞，進(jìn)而造成相轉(zhuǎn)變溫度和焓值的降低。

表5 不同熱處理方式對(duì)橡子淀粉熱力學(xué)特性的影響Table 5 Effect of different heat treatments on the thermodynamic properties of acorn starch

2.7 熱處理對(duì)橡子粉溶解度、膨脹度的影響

溶解度和膨脹度是一種導(dǎo)致吸水的現(xiàn)象，當(dāng)?shù)矸墼谶^量的水中受熱時(shí)，其晶體結(jié)構(gòu)被破壞，水分子通過氫鍵與直/支鏈淀粉暴露的羥基結(jié)合，導(dǎo)致淀粉顆粒的膨脹和溶解[36]。熱處理對(duì)橡子淀粉溶解度、膨脹度的影響如圖5所示。由圖5可知，隨著溫度的升高，所有樣品的溶解度、膨脹度都呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。橡子淀粉和干熱處理的樣品在70 ℃之后溶解度、膨脹度快速增長，這可能與其糊化溫度有關(guān)。90 ℃時(shí)干熱處理的溶解度高達(dá)12.04%，膨脹度為18.83%，顯著高于其他處理。此外，60～70 ℃時(shí)預(yù)糊化處理、濕熱處理的樣品溶解度、膨脹度遠(yuǎn)高于其他樣品，隨著溫度的提高呈緩慢增長趨勢(shì)，這種現(xiàn)象的原因可能是高溫條件下水的存在使淀粉顆粒破裂，直鏈淀粉與較低分子量的支鏈淀粉更容易釋放出來，使其在較低溫度下具有高溶解度[37]。Deng等[38]對(duì)比了幾種淀粉的功能性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)橡子淀粉在90 ℃下的溶解度和膨脹度均高于蕎麥、小麥、薏苡仁和燕麥淀粉，低于玉米、苦竹和龍牙百合淀粉。此外，預(yù)糊化處理、濕熱處理的樣品膨脹度變化不大，可能是因?yàn)樗疅釛l件下淀粉顆粒已經(jīng)糊化膨脹至較高點(diǎn)。

2.8 凍融穩(wěn)定性

凍融穩(wěn)定性是食品加工的一個(gè)重要特性，析水率越高，凍融穩(wěn)定性越差。在冷凍儲(chǔ)藏期間，水相變化和熱波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致食品變質(zhì)，在淀粉凝膠基質(zhì)中更為明顯。淀粉在冷凍儲(chǔ)存的過程中，分子重組會(huì)造成脫水收縮的現(xiàn)象，從而影響淀粉的功能特性[39]。圖6顯示了不同熱處理的橡子淀粉的凍融穩(wěn)定性。由圖6可知，橡子淀粉的凍融穩(wěn)定性較好，析水率為17.72%，干熱處理的析水率與橡子淀粉相比無顯著性差異（P＞0.05），析水率為16.27%；濕熱處理、預(yù)糊化處理的凍融穩(wěn)定性較差，析水率分別為57.25%、40.11%，這可能是因?yàn)樗趾枯^高時(shí)加熱處理使淀粉顆粒破損，凍融時(shí)形成的膠體結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定。此外，由圖5可知，淀粉充分糊化后預(yù)糊化處理、濕熱處理的樣品溶解度和膨脹度遠(yuǎn)高于干熱處理，淀粉凝膠充分膨脹后，對(duì)水的吸附能力減弱，導(dǎo)致其凍融穩(wěn)定性變差。有研究報(bào)道預(yù)糊化淀粉形成的凝膠結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，用于冷凍食品會(huì)影響口感和感官[40]。因此，預(yù)糊化處理、濕熱處理的樣品不適宜應(yīng)用于冷凍食品，干熱處理的凍融穩(wěn)定性較好，適宜冷凍產(chǎn)品的加工利用。

圖6 橡子淀粉凍融穩(wěn)定性Fig.6 Freeze-thaw stability of the acorn starch pastes

2.9 體外消化特性

不同熱處理的橡子淀粉體外消化率見圖7，其RDS、SDS和RS含量見表6。一般將120 min內(nèi)淀粉的水解率視為淀粉的可消化率，根據(jù)幾種熱處理樣品的曲線分布位置可以看出，橡子淀粉可消化率的大小順序?yàn)楦蔁崽幚恚緦?duì)照組＞濕熱處理＞預(yù)糊化處理。干熱處理的SDS含量從7.40%升高至9.44%，RS含量從19.43%顯著降低至16.15%，Zailani等[41]指出可能是針孔、不規(guī)則顆粒的存在導(dǎo)致RS含量稍微降低。相較于其他熱處理，預(yù)糊化處理和濕熱處理對(duì)于橡子淀粉體外消化影響較大，SDS、RS含量均顯著增加，RDS含量顯著降低，這是因?yàn)樵诟咚趾看嬖谙录訜崽幚硎沟矸垲w粒失去原有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了淀粉內(nèi)直鏈淀粉和支鏈淀粉的相互作用，能抑制水解酶進(jìn)入淀粉內(nèi)部[42]。Uzizerimana等[43]研究發(fā)現(xiàn)濕熱處理使淀粉在回生階段直鏈淀粉和支鏈淀粉的重新排列促進(jìn)了SDS和RS的增加，證明濕熱處理淀粉在預(yù)防慢性疾病方面更為重要。王艷等[44]認(rèn)為濕熱處理加劇了淀粉分子內(nèi)和分子間氫鍵的斷裂，使淀粉短程有序化結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)非晶化降低，但分散的淀粉分子鏈會(huì)重新排列，會(huì)降低淀粉分子對(duì)酶的敏感性，使淀粉消化速率減慢。

圖7 不同熱處理的橡子淀粉體外水解速率Fig.7 In vitro hydrolysis rate of acorn starch with different heat treatments

表6 橡子淀粉的體外消化率（%）Table 6 In vitro digestibility of acorn starch (%)

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)利用干熱處理、預(yù)糊化處理和濕熱處理橡子淀粉，研究了不同熱處理?xiàng)l件下橡子淀粉理化性質(zhì)和體外消化特性的變化，結(jié)果表明：干熱處理會(huì)使水分子遷移和脫除，反應(yīng)過程未能涉及明確的淀粉糊化與回生，對(duì)淀粉的影響較小，淀粉體外消化率稍有上升；預(yù)糊化處理和濕熱處理使淀粉糊化，穩(wěn)定性變差，理化性質(zhì)明顯改變，淀粉體外消化率顯著下降，抗性淀粉含量顯著上升，因此可以考慮將預(yù)糊化處理和濕熱處理橡子淀粉應(yīng)用于低升糖指數(shù)食品。未來的研究中可以進(jìn)一步研究預(yù)糊化處理和濕熱處理對(duì)橡子淀粉理化特性和功能性質(zhì)的影響，以生產(chǎn)具有更好功能和更高利用率的橡子淀粉制品。