高压湿热处理对棕榈淀粉结构与抗性淀粉含量的影响及其功能特性研究

本研究针对天然淀粉热稳定性差、易回生等问题，通过高压湿热-冷却循环（AC）改性棕榈淀粉（Arenga pinnata），系统分析了其结构、理化性质及抗性淀粉（RS）含量变化。结果表明，两轮AC处理使淀粉颗粒形成致密B+V型结晶结构，RS含量提升31.8%，热稳定性和持油持水性显著增强，为开发功能性食品原料提供了绿色改性策略。

　　

淀粉作为植物主要储能多糖，在食品工业中应用广泛，但天然淀粉存在水溶性差、热稳定性低等缺陷。棕榈淀粉（Arenga pinnata）作为东南亚特色资源，其高直链淀粉含量（59.2%）预示其作为抗性淀粉（RS）来源的潜力。抗性淀粉（RS）因能抵抗小肠消化、促进肠道菌群发酵产生短链脂肪酸（SCFA），对改善糖脂代谢具有重要作用。然而，目前针对棕榈淀粉的物理改性研究较少，尤其缺乏高压湿热-冷却循环（AC）对其结构与功能影响的系统探索。

为解决上述问题，印尼日惹国立大学工程学院食品加工教育系（Universitas Negeri Yogyakarta）的Nani Ratnaningsih团队在《Food Chemistry Advances》发表研究，通过1-3轮AC处理（121°C/30 min + 4°C冷却）改性棕榈淀粉，结合扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、差示扫描量热（DSC）等技术，揭示了淀粉结构-功能关系。

关键技术方法

研究采用印尼中爪哇产棕榈淀粉为原料，通过循环高压湿热（121°C/0.1 MPa）-冷却（4°C）处理制备改性淀粉（AAS1-AAS3）。采用AOAC标准方法测定化学成分，碘比色法测直链淀粉含量，酶解法测定RS和膳食纤维，SEM观察形貌，激光粒度仪分析粒径，XRD和傅里叶红外光谱（FT-IR）解析结晶结构，快速黏度分析仪（RVA）和DSC分别评价糊化特性与热稳定性。

研究结果

3.1 化学成分

AC处理显著提升直链淀粉含量（AAS2达60.72%），但三轮处理（AAS3）因链解聚导致含量回落。蛋白质和脂肪含量增加，归因于高温下蛋白质变性及直链淀粉-脂质复合物形成。

3.2 抗性淀粉与膳食纤维

两轮AC使RS含量从17.10%（NAS）增至22.54%（AAS2），不溶性膳食纤维提升48.2%。冷却过程中短链直链淀粉重排形成抗酶解微晶是主因。

3.4 微观结构与粒径

SEM显示AC处理使淀粉颗粒从椭圆形转变为块状致密结构，平均粒径从18.9 μm（NAS）增至32.5 μm（AAS2），但三轮处理因结晶破坏导致粒径回落。

3.6 X射线衍射

XRD谱显示天然淀粉的C_A型结晶转变为B+V型组合，19.3°和22°的衍射峰表明单螺旋V型结构形成，这与FT-IR中1022/995 cm^-1比值升高（双螺旋度降低）的结果一致。

3.7 糊化特性

RVA分析显示AAS2的最终黏度（4537 cP）和回生值（1575 cP）最高，但崩解值（-6.7 cP）呈负值，表明其剪切稳定性显著增强。

3.8 热性质

DSC测得AAS的糊化起始温度（T_o）从67.2°C（NAS）升至147.9°C（AAS2），但焓变（ΔH）从11.5 J/g降至6.8 J/g，反映双螺旋结构减少而单螺旋V型结构增加。

结论与意义

该研究首次证实AC循环可有效调控棕榈淀粉的多尺度结构：通过破坏天然双螺旋、促进单螺旋V型结晶形成，使AAS2获得最高RS含量（22.54%）和热稳定性。这种结构重组使淀粉颗粒更致密，酶可及性降低，同时持油持水能力提升。研究成果为开发具有代谢调控功能（如通过SCFA改善胰岛素敏感性）的淀粉基食品配料提供了新思路，且AC技术具有绿色、低成本优势，符合清洁标签食品发展趋势。未来研究可进一步解析淀粉链长分布与消化特性的构效关系。