微波与热风干燥对发芽红小豆的干燥动力学、活性成分及淀粉结构影响的比较研究

本研究针对发芽红小豆(GRAB)干燥过程中活性成分易降解和淀粉结构变化的问题，系统比较了微波干燥(MD)与热风干燥(HAD)对干燥动力学、γ-氨基丁酸(GABA)、总酚(TPC)、总黄酮(TFC)及淀粉结构的影响。结果表明MD显著缩短干燥时间并更好保留酚类物质，但两种方法均导致GABA减少；MD通过选择性断裂α-1,6-糖苷键改变淀粉分支结构。研究为功能性豆类食品开发提供了理论依据。

　　

发芽红小豆因其富含淀粉和蛋白质等高营养价值成分而备受关注，经发芽处理后其γ-氨基丁酸(GABA)、总酚(TPC)和总黄酮(TFC)等活性成分含量显著提升。然而，新鲜发芽红小豆含水量超过60%，极易腐败变质，干燥成为延长其保质期的关键步骤。传统热风干燥(HAD)虽成本低廉但耗时长且易造成营养损失，而微波干燥(MD)凭借高效节能的特点成为潜在替代方案，但其对活性成分保留和淀粉结构的影响机制尚不明确。

针对这一科学问题，东北农业大学工程学院的研究团队在《LWT》发表论文，系统比较了MD(6-10 W/g)与HAD(50-70°C)对发芽红小豆的干燥特性、活性成分及淀粉结构的影响。研究采用干燥动力学分析、差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(CLSM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(¹H NMR)等技术，揭示了两种干燥方式的作用机制。

干燥动力学分析
MD将干燥时间从HAD的270-540分钟缩短至7-9分钟，干燥速率提高30倍以上。红外热成像显示MD样品表面温度在3分钟内从20°C升至70°C，而HAD需缓慢升温。

活性成分变化
MD显著提升了没食子酸(177.23 μg/g)和槲皮素(143.14 μg/g)含量，TPC和TFC分别较HAD提高25%和18%。但两种方法均导致GABA含量下降，可能与美拉德反应加速有关。

淀粉结构表征
DSC显示MD完全消除了淀粉糊化峰，糊化度(DSG)达100%，而HAD在70°C时为59.28%。SEM观察到MD样品形成多孔结构，CLSM证实淀粉与蛋白质发生熔融结合。¹H NMR发现MD特异性断裂α-1,6-糖苷键，使直链淀粉比例增加。FT-IR证实两种方法均未产生新化学键。

该研究首次阐明MD通过电磁场直接作用于淀粉分子，引发独特的非热效应改变其多尺度结构。相比传统热传导，MD能更高效地调控淀粉分支程度，为开发低升糖指数食品提供了新思路。同时，研究提出的"微波-淀粉"相互作用模型，为农产品精深加工和功能性食品设计奠定了理论基础。值得注意的是，虽然MD在保留酚类物质方面优势明显，但GABA的损失问题仍需通过工艺优化解决。这些发现对推动脉冲电场、超声波等新型物理场技术在粮食加工中的应用具有重要指导价值。