大麦淀粉粒径分布与分子结构对理化特性的影响机制及工业应用价值研究

研究人员针对大麦淀粉(BS)结构-功能关系研究不足的问题，系统比较了25种基因型BS的单双峰粒径分布特性。首次揭示直链淀粉含量(AMsec)、颗粒尺寸及支链淀粉短长链比(APS:APL)是影响BS功能性的关键因素，发现其较玉米(MS)和马铃薯淀粉(PS)具有更低糊化温度但更高弹性模量(G′max)，为食品工业提供了新型淀粉资源选择。

　　

大麦作为全球第四大谷物，长期以来主要用作饲料和麦芽生产原料，其淀粉(BS)的结构-功能关系研究相对滞后。随着人们对健康食品需求的增长，大麦因其降胆固醇、调节血糖等功效受到关注，但淀粉作为其主要成分(占干重70%)的应用潜力尚未充分挖掘。传统商业淀粉如玉米(77%)和马铃薯(4%)占据主导地位，而BS市场份额不足0.5%，这种现状促使科学家重新审视其价值。

奥克兰大学化学科学学院(School of Chemical Sciences, University of Auckland)的研究团队在《Food Chemistry》发表的研究，首次系统比较了25种不同地理来源大麦基因型淀粉的单峰(UMS)和双峰(BMS)粒径分布特征。通过扫描电镜(SEM)、高效体积排阻色谱(HPSEC)、差示扫描量热法(DSC)和流变分析等技术，揭示了BS分子结构与其功能特性的内在关联。

研究首先通过粒度分析将样品分为UMS(仅含≥10μm的A型颗粒)和BMS(含A型及<10μm的B型颗粒)。化学组成分析显示UMS直链淀粉含量(AAM 25.53%)显著高于BMS(22.62%)，而BMS的支链淀粉短长链比(APS:APL=3.49)更高。热力学特性研究表明BMS糊化温度范围(ΔT_g 12.4°C)宽于UMS(10.2°C)，这与B型颗粒中较多短链破坏晶体结构有关。流变学测试发现UMS形成更强凝胶网络(G′_max 15,660 Pa)，而BMS呈现更高粘度(tanδ_0.1Hz=0.5273)，这与其颗粒尺寸差异直接相关。

特别值得注意的是中国高原大麦品种S24，其独特的低直链淀粉(AM_sec 26.2%)、高溶胀力(SP 15.69 g/g)和快速回生特性(SBR 2.79)，显示出在速食汤料和冷冻甜点中的应用潜力。主成分分析(PCA)证实BS的多样性主要受粒径分布和分子结构影响，其中PC1(38.2%方差)由弹性模量、粒径等参数主导，PC2(15.8%)则反映热力学特性差异。

该研究首次阐明BS粒径分布模式与功能特性的定量关系，为食品工业提供了精准选择淀粉原料的科学依据。UMS适合需要结构稳定性的烘焙产品，而BMS更适用于酱料等需要柔软质地的食品。研究还指出，通过调控APS:APL比例可以定向改良BS性能，这为开发新型改性淀粉指明了方向。这些发现不仅拓展了BS在传统食品工业外的应用场景(如化妆品、包装材料)，也为其他小众淀粉的研究提供了方法论参考。