电子束辐照协同脱支与湿热处理强化豌豆淀粉抗消化性及回生特性的多尺度结构机制研究

本研究发现，通过电子束辐照（EBI）、酶法脱支和湿热处理（HMT）的序贯改性策略，可显著提升豌豆淀粉中抗性淀粉（RS3）的含量（烹饪后达86.9%）。研究从分子链结构、双螺旋含量、结晶形态等多尺度揭示了EBI降低分子量、脱支增强链均一性、HMT促进有序聚集体形成的协同机制，为开发清洁标签型高抗消化淀粉产品提供了新路径。

　　

Highlight

电子束辐照（EBI）是一种新兴的物理改性技术，可通过精准裂解α-1,6-糖苷键模拟脱支效应，提升淀粉链线性度，为后续回生提供结构基础。

Materials

豌豆淀粉购自烟台双塔食品有限公司（中国烟台）。直链淀粉检测试剂盒与D-葡萄糖检测试剂盒购自Megazyme国际公司（爱尔兰布雷）。普鲁兰酶（E2412, ≥1000 NPUN/g）、猪胰α-淀粉酶（8 U/mg）和淀粉葡萄糖苷酶（300 U/mL）购自西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司。其他化学品均为分析纯。

Electron beam irradiation (EBI)

将天然豌豆淀粉密封于聚乙烯袋中，在室温下接受剂量为0、3、6、9 kGy的电子束辐照（能量10 MeV，束流强度1 mA），辐照后样品于干燥器中平衡备用。

Molecular structure of native and EBI-treated pea starches

天然与EBI处理豌豆淀粉的分子尺寸分布呈双峰模式（图1A）。EBI处理后，淀粉分子量显著降低，直链淀粉比例从28.2%升至35.8%（6 kGy组），双螺旋含量从42.0%增至48.8%，但结晶度与颗粒形态未发生明显改变。脱支处理进一步提升了链均一性，尤其在低流体力学半径（R_h）范围（0.1–10 nm）表现显著。后续HMT处理促进了低q区间致密微有序聚集体的形成，使直链淀粉含量（53.1%→87.2%）、双螺旋含量（52.1%→70.7%）与结晶度（22.8%→30.9%）同步提升，共同增强了酶抗性与热稳定性。

Conclusions

EBI处理通过协同脱支与HMT显著提升了豌豆淀粉的回生能力与抗消化性。6 kGy-GDRH组样品在烹饪后抗性淀粉含量高达86.9%，远高于未辐照改性组（38.6%）。本研究从多尺度结构特征角度阐明了改性策略对RS3消化性的影响机制，为绿色加工高抗性淀粉产品开发提供了理论依据。