超高压诱导燕麦淀粉-脂质复合物形成及其对淀粉结构与冻融稳定性的影响机制研究

本研究针对天然燕麦淀粉在食品加工中存在的热稳定性差、易回生等问题，采用超高压(UHP)技术制备燕麦淀粉-脂质复合物。研究发现，在400-500 MPa高压下，脂质促进淀粉颗粒形成网状聚集体，使晶体结构由A型转变为V型，双螺旋结构增加而短程有序度降低。该结构变化显著提升了淀粉的热稳定性、冻融稳定性，并延缓糊化与回生过程，为燕麦食品深加工提供了新策略。

　　

燕麦作为营养丰富的谷物，含有高达60%的淀粉和5-10%的脂质，其中不饱和脂肪酸、甾醇酯等成分具有较高营养价值。然而，天然燕麦淀粉存在剪切应力耐受性低、凝胶透明度差、热分解性强及高粘度等问题，限制了其在食品工业中的应用。传统化学改性方法虽成本低、效率高，但可能残留化学物质带来安全风险；物理改性虽安全性高，但如何高效改善淀粉性能仍需探索。超高压(Ultra-high pressure, UHP)作为一种新兴的非热加工技术，可通过破坏氢键等非共价键改变淀粉等大分子结构，避免高温导致的组分损失和变性，为淀粉改性提供了绿色新途径。

本研究利用超高压技术，在0-500 MPa压力范围内，通过添加0-15%的燕麦脂质，制备了燕麦淀粉-脂质复合物，系统探究了其对淀粉微观结构、热特性、凝胶质构、冻融稳定性及糊化特性的影响，为燕麦淀粉在食品工业中的高值化利用提供理论依据和技术支持。相关研究成果发表在《Food Chemistry: X》上。

研究主要采用以下关键技术方法：首先通过石油醚脱脂和碱法结合蛋白酶酶解提取高纯度燕麦淀粉（纯度96.14%），采用石油醚浸提结合旋转蒸发蒸馏获得高纯度燕麦脂质（纯度98.48%）；随后将不同比例脂质（0%、5%、10%、15%）与淀粉混合，经UHP处理（0-500 MPa）形成复合物；利用扫描电镜(SEM)观察颗粒形态，X射线衍射(XRD)分析晶体结构和相对结晶度，傅里叶变换红外光谱(FTIR)测定短程分子序和双螺旋结构；采用质构仪分析凝胶特性，差示扫描量热仪(DSC)测定热特性，通过冻融循环析水率评价冻融稳定性，快速粘度分析仪(RVA)测定糊化特性。

3.1. 微观结构分析

3.1.1. SEM分析

通过扫描电镜观察发现，未经处理的燕麦淀粉颗粒呈不规则球形，完整且表面光滑。随着压力升高，颗粒逐渐破碎并聚集，在400 MPa时出现大量碎片和聚集体，500 MPa时形成网络状链式结构。添加脂质后，淀粉颗粒表面更光滑，完整性提高，且随脂质含量增加，颗粒粘连现象加剧。表明脂质对淀粉颗粒具有保护作用，延缓高压下的结构破坏。

3.1.2. XRD分析

X射线衍射显示，0-400 MPa处理下燕麦淀粉保持A型晶体结构，相对结晶度先增后降；500 MPa时转变为V型晶体，相对结晶度显著降低。添加脂质后，在13°出现V型特征峰，证实淀粉-脂质复合物形成。脂质复合促进了晶体结构由A型向V型转变，且高压下（500 MPa）V型衍射峰强度高于纯淀粉。

3.1.3. FTIR分析

红外光谱显示，UHP处理未产生新官能团，但脂质添加后在2850 cm^?1和1750 cm^?1出现脂质特征峰，表明脂质与直链淀粉通过氢键形成螺旋复合物。计算吸收峰比值R_995/1022和R_1045/1022发现，脂质添加提高了双螺旋结构含量，但降低了短程分子序；高压处理则进一步降低了二者值，与结晶度下降趋势一致。

3.2. 质构特性分析

UHP处理降低了淀粉凝胶的硬度、胶粘性和咀嚼性，提高了弹性、内聚性和回复性。添加脂质后，硬度和咀嚼性进一步下降，弹性略有增加。表明脂质复合降低了淀粉的持水能力和凝胶强度，改变了凝胶质构特性。

3.3. DSC热特性分析

UHP处理提高了淀粉的起始温度(To)、峰值温度(Tp)和终止温度(Tc)，表明热稳定性增强。焓变(ΔH)在100-300 MPa时增加，400-500 MPa时下降，与双螺旋结构变化一致。添加脂质后，To、Tp、Tc显著升高，ΔH下降，表明脂质复合进一步提高了热稳定性，但降低了结晶熔解所需能量。

3.4. 冻融稳定性分析

通过测定冻融循环析水率发现，UHP处理降低了析水率，提高了冻融稳定性。添加脂质后，未处理时析水率略升（自由脂质排斥水分子），但经UHP处理后析水率显著下降，表明淀粉-脂质复合物增强了结构完整性，改善了冻融稳定性。双螺旋结构增加和结晶度降低共同贡献了这一改善效果。

3.5. 糊化特性分析

UHP处理降低了峰值粘度(PV)、崩解值(BD)和回生值(SB)，提高了峰值时间(PT)和糊化温度(Pt)，表明糊化过程延迟，热稳定性提高，回生受到抑制。添加脂质后，PV、BD和SB进一步降低，PT和Pt升高，证实脂质复合可显著增强热稳定性、延缓糊化并抑制回生。

研究表明，超高压诱导的燕麦淀粉-脂质复合主要通过氢键作用，改变了淀粉的微观结构：促进颗粒聚集、诱导晶体由A型转向V型、增加双螺旋结构但降低短程分子序和相对结晶度。这些结构变化进而显著改善了淀粉的热稳定性、冻融稳定性，延迟了糊化过程并抑制回生。该研究为利用非热加工技术制备淀粉-脂质复合物提供了新思路，对推动燕麦食品深加工和高值化利用具有重要理论意义和应用价值。然而，研究未涉及回生淀粉的处理，未来可进一步探讨超高压和脂质复合对回生淀粉结构与功能的影响。