热加工技术对青稞β-葡聚糖凝胶性能的调控机制及食品应用研究

为解决青稞β-葡聚糖（β-glucan）凝胶性能受热加工技术影响机制不明的问题，研究人员系统评估了压片焙烤（FR）、炒制（SF）、蒸汽闪爆（SFE）和膨化（PE）四种热加工技术对β-glucan分子量（Mw）、链构象及凝胶特性的影响。结果表明，PE处理显著提升β-glucan的Mw（5243.6±0.3 kDa）和凝胶稳定性，而SFE处理导致凝胶性能丧失。该研究为功能性食品开发提供了理论依据，发表于《Food Chemistry》。

　　

在青藏高原等高寒地区，青稞作为主食富含功能性成分β-葡聚糖（β-glucan），其凝胶性能对食品质构和健康效应至关重要。然而，不同热加工技术如何影响β-glucan的凝胶特性，一直是食品科学领域的未解之谜。西藏昌都君勤农业科技开发有限公司提供的藏青2000品种青稞，为这项研究提供了理想原料。

为解决这一问题，西藏自治区中央引导地方科技发展专项资金（XZ202201YD0027C）支持的研究团队，系统比较了压片焙烤（FR）、炒制（SF）、蒸汽闪爆（SFE）和膨化（PE）四种热加工技术对β-glucan的影响。研究发现，膨化处理（PE）使β-glucan分子量（M_w）高达5243.6±0.3 kDa，形成致密凝胶网络，而蒸汽闪爆（SFE）处理的β-glucan分子量仅89.9±0.2 kDa，完全丧失凝胶能力。这项突破性成果发表于食品化学领域顶级期刊《Food Chemistry》。

研究采用原子力显微镜（AFM）、共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）和透射电镜（TEM）等先进表征技术，结合流变学分析，首次揭示了热加工通过改变β-glucan分子量和链构象双重调控凝胶性能的机制。

宏观形态观察显示，PE-β-glucan在50℃形成的凝胶透明度低且结构致密，而SF和SFE处理的凝胶出现裂隙和分层。微观结构分析发现，PE诱导的β-glucan链构象变化增强了分子簇稳定性，AFM观察到高度分支的网状结构，CLSM显示均匀荧光分布，TEM证实其形成连续三维网络。流变学特性测试表明，PE-β-glucan储能模量（G'）最高（60 mg/mL时达158.2 Pa），显著优于其他处理组。

讨论部分指出，β-glucan凝胶性能受分子量和链构象共同调控。PE处理通过保留高分子量和促进链间氢键，形成稳定凝胶；而SFE导致分子链断裂，无法形成交联网络。这一发现为功能性食品开发提供了重要指导：膨化技术可最大化保留β-glucan的凝胶性能，适用于需增稠、缓释的食品体系。

该研究不仅阐明了热加工影响β-glucan凝胶性能的分子机制，还为青稞高值化利用提供了技术支撑。未来可基于此开发具有血糖调节、肠道屏障强化功能的青稞食品，推动健康产业发展。研究获得国家自然科学基金（32460587）和贵州省基础研究计划（QKH-ZK[2024]685）的联合资助。