协同湿热与酶法改性淀粉复配体系的结构调控及其在木薯基无麸质烘焙食品中的应用研究

为解决传统酸木薯淀粉生产中的技术瓶颈和品质不稳定问题，研究人员通过湿热处理(HMT)结合α-淀粉酶(AM)、淀粉葡萄糖苷酶(AMG)和普鲁兰酶(PUL)的协同改性策略，系统研究了木薯-山药二元淀粉复配体系的理化特性与结构变化。研究发现HMT+PUL双重改性可显著提升淀粉的水合能力(WAC达117.34%)并降低回生倾向(Setback粘度降低40.8%)，成功开发出能替代传统酸淀粉且保持感官接受度的无麸质面包改良方案，为工业化生产提供了可持续的技术路径。

　　

在拉丁美洲传统食品中，一种名为pandebono的无麸质面包因其独特风味广受欢迎，但其核心原料——酸木薯淀粉的生产却面临严峻挑战。这种通过自然乳酸发酵获得的淀粉不仅耗水量惊人（每公斤淀粉需250升水），更存在微生物污染风险和技术标准不统一的痛点。随着无麸质食品市场需求激增，开发高效环保的淀粉改性技术成为食品科学领域的重要课题。

来自哥伦比亚苏克雷淀粉公司研发中心的研究团队创新性地提出"物理-生物酶法协同改性"策略，以木薯(Manihot esculenta)和山药(Dioscorea alata)淀粉按7:3复配为基础，通过湿热处理(HMT)与三种淀粉酶(α-淀粉酶AM、淀粉葡萄糖苷酶AMG、普鲁兰酶PUL)的序贯处理，系统探究了改性淀粉的结构-功能关系。这项发表于《Applied Food Research》的研究，首次揭示了二元淀粉复配体系在双重改性过程中的协同效应。

研究采用湿热处理(90°C/4h)结合酶解(60°C/4h)的序贯工艺，通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR-ATR)和扫描电镜(SEM)表征结构变化，采用流变仪和差示扫描量热仪(DSC)分析糊化特性，并最终通过烘焙实验验证其在pandebono中的应用效果。

分子有序性分析显示，HMT预处理使淀粉分子有序度(MO)从7.18×10^-1降至7.12×10^-1，而后续酶解进一步破坏短程有序结构，其中普鲁兰酶处理组(HMT+PUL)的1047/1022 cm^-1吸光度比最低。XRD结果表明，双重改性使相对结晶度从45.03%降至40.11%，尤其HMT+PUL处理导致18°特征衍射峰完全消失，证实酶解显著破坏了淀粉的晶体结构。

形态学观察发现，AMG处理产生深度表面沟槽，PUL则引发颗粒塌陷，这与水合性能提升直接相关。HMT+PUL组的冷水溶解度(CWS)达13.61%，较对照组提升6.6倍。流变学分析表明，AMG和PUL双重处理使回生粘度(Setback)分别降低64.4%和40.8%，证实其抑制淀粉回生的优势。

在pandebono应用测试中，改性淀粉展现出卓越的加工适应性。HMT+PUL组产品膨胀率达65.77%，硬度(8.39N)接近传统酸淀粉对照组(10.95N)。感官评价显示，双重改性产品在质地(6.48分)和总体接受度(6.40分)方面均优于对照组，证实其商业化替代潜力。

该研究开创性地建立了"湿热-酶法"协同改性技术体系，不仅解决了酸淀粉生产的环保瓶颈，更通过精准调控淀粉的多尺度结构，获得了兼具高水合能力和低回生倾向的新型食品配料。特别值得注意的是，普鲁兰酶的特异性脱支作用与湿热处理的协同效应，为设计定制化淀粉材料提供了新思路。这些发现不仅适用于无麸质烘焙食品，对开发稳定型淀粉基食品胶体、缓释载体等领域同样具有重要参考价值。