射频加热基于糊化度调控对米粉蛋白与淀粉结构及理化特性的影响机制

本研究针对无麸质米粉加工中因缺乏面筋导致的工艺难题，创新性采用射频加热(RF)技术，通过6组目标温度(34-72?°C)对应糊化度(GD 15-90%)梯度处理，系统揭示了RF诱导糊化过程中淀粉/蛋白结构演变与功能特性动态关联规律。发现适度糊化(GD 45-60%)时米粉的膨胀力、起泡性、乳化性及糊化粘度达峰值，结构分析表明RF处理促进淀粉颗粒表面蛋白聚集，改变蛋白质二级/三级结构，降低短程有序度与结晶度。该研究为RF技术在无麸质米粉精准改性中的应用提供了理论依据。

　　

在当今健康饮食趋势下，无麸质(gluten-free, GF)食品需求激增，而作为主要原料的米粉却因缺乏面筋网络面临加工适应性差、热不稳定等技术瓶颈。传统热改性技术存在能耗高、受热不均等问题，亟需开发新型精准加工方法。射频加热(radio frequency, RF)作为一种新兴介电加热技术，凭借体积加热特性与高效能优势，为谷物改性提供了新思路，但其作用机制尚不明确。

来自陕西科技大学的研究团队在《Food Research International》发表重要成果，首次以糊化度(gelatinization degree, GD)为量化指标，通过多尺度结构解析揭示了RF加热对米粉组分构效关系的调控规律。研究采用粳稻"稻花香2号"为原料，通过精密温控RF装置在34-72?°C区间制备6组GD梯度样品(15-90%)，结合光谱学、流变学与形态学分析，建立了加工参数-结构变化-功能提升的关联模型。

关键技术包括：1) 建立8?°C/min线性升温的RF处理体系；2) 采用差示扫描量热法(DSC)定量GD；3) 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)解析蛋白质二级结构；4) X射线衍射(XRD)测定结晶度变化；5) 扫描电镜(SEM)观察微观形貌演变。

温度监测与基本特性
RF加热展现优异均温性(ΔT<2?°C)，处理后的米粉总蛋白、粗脂肪和直链淀粉含量呈"先升后降"趋势，在GD 60%时达最大值，显示适度热处理可释放结合态营养素。

功能特性演变
水溶性指数(WSI)、膨胀力(SP)在GD 45%时提升35.7%，起泡性(FC)与乳化性(EC)在GD 60%达到峰值。快速粘度分析仪(RVA)显示糊化特性与GD呈非线性相关，峰值粘度在GD 60%时较对照组提高2.1倍，表明适度糊化可优化加工性能。

结构特征解析
XRD显示结晶度随GD增加从25.3%降至12.8%，FTIR证实短程有序结构(1045/1022?cm^-1
比值)下降40%。蛋白质二级结构中α-螺旋减少12%，β-折叠增加8%，表面疏水性在GD 60%时最大，说明RF诱导了蛋白结构展开与重排。SEM观察到GD 45%样品出现明显孔洞结构，淀粉颗粒表面蛋白聚集体直径增大至1.5-3?μm。

该研究创新性地提出"糊化度窗口效应"——GD 45-60%为米粉改性的最优区间，在此范围内可实现功能特性与营养保留的最佳平衡。分子机制上，RF能量通过破坏淀粉晶体域、促进蛋白-淀粉相互作用，构建了新型基质网络。这一发现不仅为无麸质食品开发提供了精准加工参数，也为介电加热技术的农业应用开辟了新途径。研究建立的GD-性能预测模型，可指导企业根据终端产品需求反向设计工艺，推动主食加工业向智能化方向发展。