球磨技术绿色改性芋头淀粉的理化特性及流变学机制研究

为解决化学改性淀粉的食品安全隐患问题，研究人员采用球磨(BM)技术对芋头淀粉(TS)进行30-120分钟绿色改性。通过FT-IR、FESEM等技术证实BM可破坏淀粉晶体结构（1041/1018 cm-1比值降低），使粒径从4185 nm降至1896 nm，并显著改变流变特性（峰值粘度从26.82降至19.91 Pa·s），为清洁标签食品开发提供新思路。

　　

在食品工业追求"清洁标签"的浪潮下，传统化学改性淀粉正面临消费者信任危机。芋头淀粉(TS)虽具有低致敏性、易消化等优势，但其天然形态存在的低粘度、溶胀性差等缺陷严重制约应用。目前物理改性技术中，球磨(BM)因其零化学添加、低成本等优势备受关注，但关于其对TS的时效性影响机制尚未系统揭示。

来自土耳其梅尔辛当地市场的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表研究，首次阐明了BM时间梯度（30-120分钟）对TS的多尺度改造规律。研究采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电镜(FESEM)、流变仪等技术，发现BM通过机械力化学效应可实现淀粉分子链的精准裁剪。

关键技术包括：FT-IR定量分析氢键变化（O-H伸缩振动区2924 cm^-1新峰）、FESEM追踪颗粒形貌演变、激光粒度仪监测粒径分布、快速粘度分析仪(RVA)测定糊化特性，以及质构仪评估机械性能。所有实验均设置未处理组(TS0)与四个时间梯度处理组(TS30-TS120)进行对照。

【Particle morphology】部分揭示：BM引发淀粉颗粒"从外到内"的层级破坏。FESEM显示30分钟处理即出现表面凸起，120分钟时形成1896 nm的碎片粘附现象，印证机械力导致的表面粗糙化进程。

【FT-IR分析】证实：2888 cm^-1处新出现的甲基振动峰，与1018 cm^-1处糖苷键断裂信号增强，共同表明BM引发淀粉分子链解聚。1041/1018 cm^-1比值持续下降（从1.32±0.03至0.89±0.02）则定量反映了结晶区向无定形区的转化。

【流变特性】数据显示：BM构建了"高糊化温度-低粘度"的新型流变体系。120分钟处理使峰值时间延长11.9%，但峰值粘度降低25.8%，这种"延迟糊化但弱化凝胶强度"的特性特别适合需要热稳定性的食品加工。

研究结论指出：BM通过双重机制实现TS功能重塑——物理破碎增加比表面积，同时机械力化学作用断裂糖苷键（α-1,4/α-1,6）。这种绿色改性使TS获得三大应用优势：① 提高溶解性（120分钟提升37.2%）利于速溶食品开发；② 降低最终粘度（23.82 Pa·s）符合低糖食品需求；③ 30分钟处理的硬度峰值（4.82 N）为特定质构食品提供调控窗口。Burcu Mine K?ymaz等强调，该技术为热带作物淀粉的高值化利用开辟了新路径，其"时间-性能"对应关系尤其适用于定制化食品生产。