超声与微波协同辅助非热分离斑豆淀粉：对理化特性、技术功能、流变学及体外消化性的影响研究

本研究针对传统淀粉分离方法效率低、改性步骤繁琐等问题，创新性地采用超声(US)、微波(MW)及其协同(US+MW)的非热技术分离斑豆淀粉。研究发现US和US+MW处理使淀粉回收率提升至88%，显著改变淀粉的直链淀粉含量、回生倾向、溶解度等特性，同时降低热稳定性和结晶度。该技术可一步实现淀粉分离与改性，为食品工业提供高效绿色的淀粉制备方案。

　　

淀粉作为重要的多糖类物质，在食品、医药和包装等领域应用广泛。目前工业淀粉主要来源于谷物和块茎，而豆类淀粉因高直链淀粉含量（30-56%）具有消化慢的优势。加拿大作为全球最大豆类出口国，其斑豆产量占干豆总产量的34%，淀粉含量达45-50%（干基），是极具潜力的淀粉来源。然而传统湿法碱提工艺存在回收率低（21-35%）、耗时长（>2小时）等问题，且分离后的淀粉常需额外改性才能满足应用需求。

加拿大Hensall Co-op的研究人员Prudhvi Pasumarthi和Annamalai Manickavasagan在《International Journal of Biological Macromolecules》发表研究，首次系统比较了超声(US)、微波(MW)及其协同(US+MW)三种非热技术(<50°C)对斑豆淀粉分离效率及产物特性的影响。研究采用pH偏移法为对照，通过扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、流变仪等技术分析淀粉结构，并建立体外消化动力学模型评估血糖生成指数(eGI)。

关键技术包括：1) 优化US(20kHz)和MW(2.45GHz)处理参数确保温度<50°C；2) 通过SEM和X射线衍射分析颗粒形貌与结晶度；3) 采用DSC测定糊化/回生焓值；4) 体外消化实验结合一级动力学模型预测eGI。

研究结果显示：超声处理(75%振幅10分钟)使淀粉回收率达87.29%，协同处理(US 75% 3分钟+MW 1W/g 1.5分钟)达87.87%，均显著高于对照(81%)。特性分析表明：US处理导致淀粉颗粒表面出现裂纹和凹坑，直链淀粉含量增至44.76%（对照34.32%），糊化起始温度(T₀)降低10°C，回生百分比(R%)提高1.4倍。流变学显示US样品储能模量(G')提升30%，呈现更强剪切稀化行为。体外消化实验发现US处理使快速消化淀粉(RDS)增加25%，但所有方法eGI均<65，属中血糖指数食品。

该研究证实超声和微波技术能同步实现淀粉高效分离与定向改性。超声主导的机械效应可显著改变淀粉功能特性，适用于需要高溶解度、高粘度的食品加工和包装领域；而微波单独处理更适合快速获得近似天然淀粉的产品。协同策略则在保证改性效果的同时缩短处理时间。这些发现为豆类淀粉的绿色制备和精准改性提供了新思路，有望减少传统化学改性工艺的环境负担。