脉冲电场协同酸解改性玉米淀粉的理化特性与结构演变机制研究

【编辑推荐】本研究针对传统热化学法改性淀粉导致营养损失和功能特性改变的问题，创新性地采用脉冲电场（PEF）联合盐酸酸解（0.1?M/0.2?M HCl）双重处理玉米淀粉（NS）。通过SEM、XRD、DSC等技术证实，PEF预处理通过优先降解无定形区显著降低糊化温度（Tp）和焓值（ΔH），酸解则协同降低淀粉回生度与黏度，为食品工业提供了一种高效低耗的淀粉改性新策略。

　　

在食品工业中，淀粉作为增稠剂和凝胶剂的核心原料，其应用常受限于高黏度、易回生等天然缺陷。传统热化学改性虽能改善性能，却伴随营养流失和化学残留风险。随着全球糖果产业年复合增长率达3.7%的背景下，市场对低糖快凝型淀粉的需求激增，亟需开发绿色高效的改性技术。

华南理工大学的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表研究，首次将脉冲电场（Pulsed Electric Field, PEF）与非热酸解技术联用，系统探究了玉米淀粉的协同改性机制。研究采用18?kV/cm场强、300?Hz频率的PEF预处理后，结合0.1-0.2?M盐酸50℃水解3小时，通过多尺度表征揭示了淀粉结构-功能关系。

关键技术方法
团队运用扫描电镜（SEM）观察颗粒形貌，差示扫描量热仪（DSC）分析糊化特性，X射线衍射（XRD）测定结晶度变化，并结合流变仪、热重分析（TGA）等手段，全面评估了改性淀粉的理化性能。

研究结果

形态学分析
SEM显示PEF处理使淀粉表面产生凹陷孔隙（PS组），而酸解组（ATNS-0.1M）呈现类似回淀粉的刮擦状结构。双重处理组（ATPS-0.2M）则出现显著蚀刻，表明PEF促进酸对无定形区的选择性侵蚀。

热力学特性
DSC数据显示，单一酸解使糊化起始温度（T_o）从71.2℃升至73.5℃，但PEF预处理使双重处理组的T_o、T_p分别降低6.2℃和8.1℃，糊化焓（ΔH）下降34%，证实PEF通过破坏分子间氢键降低能量壁垒。

结晶结构演变
XRD显示NS的典型A型结晶（15°、17°、23°衍射峰）在双重处理后相对结晶度降低11.7%，FT-IR中1047/1022?cm^-1峰强比变化进一步证实短程有序结构破坏。

流变与热稳定性
Brabender黏度分析表明ATPS-0.2M的峰值黏度降低62%，TGA显示其最大分解温度前移14℃，反映分子链降解导致的稳定性下降。

结论与意义
该研究开创性地证明PEF通过电穿孔效应和ROS（活性氧）生成，协同酸解精准调控淀粉多尺度结构。双重处理不仅降低加工能耗（糊化温度下降），更赋予淀粉低黏、抗回生的特性，为无添加糖果、速食产品开发提供新思路。研究团队提出的"电场-化学协同靶向降解"模型，为绿色食品改性技术奠定了理论基础。