等离子体活化水协同双螺杆挤压处理增强环糊精葡萄糖基转移酶介导的马铃薯淀粉改性

本研究针对马铃薯淀粉功能局限性，创新性采用等离子体活化水(PAW)、双螺杆挤压(ETN)与环糊精葡萄糖基转移酶(CGTase)协同改性策略。通过多尺度表征发现，联合处理显著降低淀粉分子量，提升糊化焓(12.61→15.66 J/g)和抗性淀粉含量(31.69%→61.38%)，并优化流变特性。该研究为开发低血糖指数食品配料和凝胶剂提供了绿色改性新范式。

　　

马铃薯淀粉因其优异的增稠性和凝胶性被广泛应用于食品工业，但天然淀粉存在溶解性差、易回生等问题。传统化学改性法常伴随环境污染风险，而单一物理或酶法改性效果有限。如何通过绿色协同技术突破淀粉功能局限，成为当前研究热点。

中国农业科学院的研究团队在《Food Chemistry》发表论文，创新性地将等离子体活化水(PAW)、双螺杆挤压(ETN)与环糊精葡萄糖基转移酶(CGTase)三种技术联用，系统研究了其对马铃薯淀粉结构-功能特性的影响。研究采用低场核磁共振(LF-NMR)分析水分迁移、差示扫描量热仪(DSC)测定热力学参数、流变仪评估凝胶性能，并结合体外消化模型评价淀粉消化特性。

物理化学表征
PAW处理使蒸馏水电导率提升3.6倍，pH降至3.21，证实其富含活性氧组分(ROS)。这种高氧化性环境导致淀粉表面蚀刻，为后续酶解创造更多作用位点。

结构变化
ETN和CGTase协同破坏了淀粉内部生长环结构，使长链淀粉(DP≥25)比例下降12.3%，短链(DP<6)增加8.7%。X射线衍射显示结晶度降低9.5%，表明改性促使淀粉分子无序化。

热力学特性
DSC检测发现PAW处理使糊化焓从12.61 J/g增至15.66 J/g，起始糊化温度提高4.2°C。这种热稳定性提升源于PAW诱导的淀粉分子交联作用。

水分分布
LF-NMR显示联合处理使紧密结合水比例提升23.4%，自由水减少17.8%。这种水分重分布现象与淀粉凝胶网络强化直接相关。

流变性能
动态振荡测试表明，PAW-ETN-CGTase三联处理(EACG组)的储能模量(G')比对照组高2.1倍，损耗模量(G")提升1.8倍，证实协同改性可构建更强三维凝胶网络。

消化特性
体外模拟消化显示EACG组抗性淀粉(RS)含量达61.38%，较对照组(31.69%)显著提升。这种慢消化特性使其适合作为低GI食品原料。

该研究首次阐明PAW-ETN-CGTase三联改性技术的协同机制：PAW通过表面活化促进酶解，ETN的机械剪切力暴露淀粉内部位点，CGTase则精准切断α-1,4糖苷键并生成环糊精(CDs)。这种"物理-酶法"协同策略不仅避免了化学试剂使用，更实现了淀粉功能特性的定向调控。研究成果为开发新型淀粉基食品配料（如控释载体、可食用膜）提供了理论依据和技术支撑，对推进淀粉绿色加工技术产业化具有重要指导价值。