高压处理对燕麦奶的结构与功能优势：提升稳定性、晶体完整性及抗性淀粉含量研究

《LWT》：Structural and functional superiority of high pressure processing over thermal pasteurization in oat milk: Enhancing stability, crystalline integrity, and increasing resistant starch

本研究针对热巴氏杀菌对燕麦奶营养品质和稳定性的负面影响，创新性地采用高压处理(HPP)技术，系统比较了HPP与热处理的处理效果。研究发现25°C/600 MPa的HPP处理能显著提升燕麦奶的稳定性（Zeta电位绝对值达-20.29 mV）、诱导晶体结构由A型向V型转变（相对结晶度提升至33.69%），并使抗性淀粉(RS)含量从19.57%增至37.41%。该研究为开发营养优化的植物基饮料提供了重要理论依据和技术支撑。

　　

随着健康饮食理念的普及，植物基饮料市场近年来呈现爆发式增长。其中，燕麦奶因其丰富的膳食纤维和β-葡聚糖等营养成分，成为增长最快的品类之一。然而，传统热巴氏杀菌(TP)处理在确保微生物安全的同时，往往会导致蛋白质变性、维生素损失以及风味物质降解等问题，严重影响产品的营养品质和感官特性。特别是在含有约60%淀粉的燕麦奶体系中，热处理易引发淀粉凝胶化，造成产品稳定性下降和消化特性改变。

针对这一产业难题，昆明理工大学食品科学与工程学院的研究团队在《LWT》期刊上发表了一项创新性研究，系统比较了高压处理(HPP)与热巴氏杀菌对燕麦奶多尺度结构的调控作用及其对功能特性的影响。研究人员通过多维度表征技术揭示，在25°C条件下实施的600 MPa高压处理不仅能有效保持燕麦奶的天然风味和质地，还可通过诱导淀粉分子重排显著提升产品的营养功能特性。

关键技术方法方面，研究团队采用高压处理设备(KF20231002)在600 MPa压力下处理燕麦奶10分钟，设置25°C、50°C、75°C三个温度梯度，以热巴氏杀菌(95°C/2min)为对照。通过激光粒度分析仪(Mastersizer 3000)测定颗粒特性，X射线衍射仪(D2 PHASER)分析晶体结构，扫描电镜(Apreo2S)观察微观形貌，并采用体外消化模型评估淀粉消化特性。

3.1. Zeta电位

研究发现HPP处理对燕麦奶的稳定性具有显著提升作用。Zeta电位分析显示，25°C/600 MPa处理组(HPP-A)的电位绝对值达到-20.29 mV，显著高于对照组(-17.35 mV)和热处理组(-3.64 mV)。这表明高压处理通过改变蛋白质表面电荷分布，增强了颗粒间的静电排斥力，从而改善了体系稳定性。

3.2. 颗粒大小

粒度分析表明热处理导致颗粒尺寸显著增大至4507.67 nm，而HPP-A组仅为3165.33 nm。较小的颗粒尺寸有利于保持体系的物理稳定性，这与zeta电位结果相互印证。

3.3. 浊度

浊度测定结果显示，随着处理温度升高，燕麦奶的浊度逐渐增加。HPP-A组浊度(1.05)显著低于热处理组(1.61)，表明高压处理在常温下对体系的光学特性影响较小。

3.4. 燕麦奶的电子鼻分析

电子鼻分析通过18个传感器对挥发性成分进行检测，发现HPP-A组与对照组的风味特征最为接近，主成分分析(PCA)显示二者在散点图上高度重叠。而热处理组及高温高压处理组则表现出显著的风味差异，这证实了高压处理在保持产品原有风味方面的优势。

3.5. 燕麦粉的淀粉含量

淀粉含量测定发现HPP-A组(50.55%)与对照组(50.47%)无显著差异，而热处理组降至44.14%。这表明常温高压处理能有效保持淀粉的完整性，避免高温引发的淀粉降解。

3.6. FTIR

傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析显示，在3432 cm^-1处的羟基伸缩振动峰强度在热处理后明显减弱，表明高温破坏了淀粉分子间的氢键网络。而HPP-A组的谱图与对照组高度相似，证明高压处理对分子结构的扰动较小。

3.7. XRD分析

X射线衍射(XRD)结果表明，高压处理诱导淀粉晶体结构由天然的A型转变为V型多晶型。特别值得注意的是，HPP-A组的相对结晶度达到33.69%，显著高于对照组的23.26%。这种晶体结构的重组与有序化是影响淀粉消化特性的关键因素。

3.8. 燕麦淀粉样品的特性

差示扫描量热法(DSC)分析显示，HPP-A组的糊化焓(ΔH)最高，表明其具有更完善的双螺旋结构。起始温度(T_o)、峰值温度(T_p)和终结温度(T_c)的升高也证实了高压处理增强了淀粉的热稳定性。

3.9. SEM分析

扫描电镜(SEM)观察发现，对照组燕麦淀粉颗粒呈现完整的椭圆形结构，表面光滑。热处理组出现明显的颗粒破裂和凝胶化现象，而HPP-A组仅显示轻微膨胀，基本保持了颗粒的完整性。这种结构保持有利于控制淀粉的消化速率。

3.10. 燕麦奶的流变学特性

流变学测试表明，所有样品均呈现剪切稀化行为。热处理显著提高了储能模量(G')和损耗模量(G'')，而HPP-A组的流变特性与对照组最为接近，说明高压处理更好地保持了产品的原始质构。

3.11. 体外淀粉消化性

最具营养学意义的发现来自体外消化实验。HPP-A组的抗性淀粉(RS)含量达到37.41%，显著高于对照组的19.57%。快速消化淀粉(RDS)相应地从43.35%降至33.37%。这种消化特性的改善主要归因于高压诱导的晶体结构重组和淀粉回生作用。

研究结论表明，高压处理特别是常温高压处理，通过多重机制提升了燕麦奶的品质特性：在微观层面诱导淀粉晶体结构由A型向V型转变，增强结晶度；在介观层面改善颗粒表面的电荷特性，提升体系稳定性；在宏观层面保持产品的流变特性和风味特征。最重要的是，高压处理显著提高了抗性淀粉含量，这一发现为开发低血糖生成指数(GI)的功能性植物基饮料提供了新思路。

尽管高压处理技术目前因成本因素在工业应用中受限，但本研究证实了其在植物基饮料加工中的独特优势。该研究不仅为燕麦奶的品质提升提供了理论依据，也为高压处理技术在食品工业中的推广应用积累了重要数据。未来研究可聚焦于工艺参数的优化、货架期评估以及适用于高压处理的乳化体系开发，进一步推动该技术的产业化进程。