脉冲电场（PEF）对大米淀粉的改性作用：颗粒大小、结构及糊化温度

《Food and Bioprocess Technology》：Modifications of Rice Starch Produced by Pulsed Electric Fields (PEF): Granular Size, Structure, and Gelatinization Temperature

脉冲电场处理可物理改性大米淀粉颗粒，改善表面光滑度和结晶度（20.98%→24.57%），降低胶束化温度范围2.47°C，红外光谱显示特征峰强度变化（1041/1015 cm?1比值及强度）。该技术为3D/4D淀粉基复合材料制造提供新方法。

　　

摘要

为特定应用生产定制的改性淀粉是一种有效利用天然淀粉特性的方法。目前，改性淀粉在食品工业中得到了广泛应用；然而，它们的用途可以扩展到其他领域，以多样化生物可降解聚合物和生物聚合物的生产。改性天然淀粉颗粒的方法之一是使用脉冲电场（PEF）。这种技术可以在不使用化学物质的情况下，在短时间内对淀粉颗粒进行物理改性。本研究旨在使用PEF改性米粉颗粒，通过改变电场强度（1、3、5、9和11 kV/cm）并持续较长时间（10分钟），来探究PEF对淀粉颗粒的影响。为了测量PEF对淀粉颗粒的影响，采用了光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、动态光散射（DLS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、差示扫描量热法（DSC）和广角X射线散射（WAXS）等技术。动态光散射（DLS）分析表明，PEF处理并未显著改变淀粉颗粒的大小。然而，扫描电子显微镜（SEM）显示，经过PEF处理的颗粒表面更加光滑，且角状特征较少。在结晶度方面，PEF处理使所有样品的相对结晶度从对照组的20.98%提高到了≥24.57%，但并未改变A型结晶度。FTIR分析结果显示，PEF处理并未在光谱中产生新的吸收带，但1041:1015 cm^?1的比值增加，同时1041 cm^?1和1003 cm^?1吸收带的强度也有所增强。最后，PEF处理使淀粉的糊化温度范围降低了约2.47°C，表明PEF能够微妙地改变淀粉颗粒的性质，尤其是在表面积和结晶度方面，这可能在基于淀粉的复合材料的三维（3D）和四维（4D）制造等特定过程中具有应用价值。