壳聚糖-EGCG复合物对OSA淀粉油凝胶流变特性及氧化稳定性的增强效应：壳聚糖粘度的影响

本研究针对低浓度马铃薯淀粉(PS)凝胶加工性能差和质地不佳的问题，通过系统研究可得然胶(CD)与PS的复配体系，揭示了CD通过竞争性吸水与分子间相互作用的双重调控机制。研究发现CD可延迟PS糊化温度(Tc↑4.02°C)，降低粘度(峰值粘度↓31.3%)和糊化焓(ΔH↓37.8%)，同时通过疏水结合和氢键加速网络形成，显著提升凝胶弹性(G′↑336%)和质构特性(硬度↑21%，咀嚼性↑83%)。该研究为开发高品质PS基食品提供了创新策略，对淀粉凝胶食品的质构改良具有重要指导意义。

　　

在亚洲传统饮食文化中，淀粉质水凝胶食品如淀粉面条、米粉和果冻占据重要地位，它们不仅提供人体所需70-80%的能量，还通过糊化(retrogradation)和回生过程赋予食品独特的质地、口感和外观。马铃薯作为全球第三大粮食作物，因其高产、富淀粉和低成本特点在中国广泛种植，其淀粉(PS)更因高粘度、低糊化温度和透明凝胶特性被广泛应用于凝胶食品生产。然而，低浓度PS形成的凝胶存在显著缺陷：热稳定性和剪切稳定性差，质构特性不理想，严重限制了其在高端凝胶食品加工中的应用前景。

为突破这一技术瓶颈，青岛农业大学食品科学与工程学院的研究团队在《Food Hydrocolloids》发表创新性研究，系统探究了可得然胶(curdlan, CD)这一具有独特热不可逆凝胶特性的微生物多糖对PS凝胶体系的调控作用。研究人员首次揭示了CD在PS凝胶化过程中的双重作用机制：在加热阶段通过竞争性吸水抑制糊化过程，在冷却阶段通过分子间相互作用加速凝胶网络形成，最终成功制备出具有优异加工性能和质构特性的高水分PS基凝胶食品。

本研究采用多尺度表征技术体系：通过快速粘度分析(RVA)测定糊化特性，差示扫描量热法(DSC)分析热力学性质，流变学分析表征粘弹特性，小角X射线散射(SAXS)解析超分子结构，低场核磁共振(LF-NMR)探测水分分布，并结合扫描电镜(SEM)观察微观结构和质构分析评价宏观性能。研究设置了PS/CD重量比从100:0到70:30的梯度实验组，系统评价了不同配比下复合凝胶的成型特性。

3.1. CD对PS糊化特性的影响

研究发现CD的加入显著降低了PS的峰值粘度(PV)、谷值粘度(TV)和最终粘度(FV)，这源于CD与PS颗粒在糊化过程中的竞争性吸水作用，有效抑制了淀粉颗粒的膨胀和直链淀粉溶出。特别值得注意的是，CD含量为5%时，崩解值(BD)降低最显著，表明CD显著增强了PS的热稳定性。

3.2. CD对PS热学特性的影响

DSC分析显示，CD的引入使PS的糊化起始温度(T_o)、峰值温度(T_p)和终结温度(T_c)均有所提高，证实CD对PS糊化过程产生抑制作用。同时，糊化焓(ΔH)随CD含量增加而降低，表明CD通过限制无定形区水合作用，促进了晶体域的解体过程。

3.3. PS/CD共混体系的流变特性

所有PS/CD共混溶液均表现出假塑性流体特征，且随着CD含量增加，流动行为指数(n)值增大，剪切稀化特性减弱。动态流变测试表明，CD的加入显著提高了储能模量(G′)，降低了损耗因子(tan δ)，证明CD增强了体系的弹性凝胶特性。频率扫描结果显示，CD降低了体系的频率敏感性，强化了弹性凝胶行为。

3.4. PS/CD共混凝胶结构形成动力学

通过分析冷却过程中G′随时间的变化规律，研究发现CD显著加速了PS凝胶网络的形成速率。在凝胶化起始阶段(90°C)，5%CD使平均结构形成速率(SDR_a)和瞬时凝胶化速率(v_g)分别提高了12.8倍和4.5倍，最大增强幅度达到137倍和54倍，证实CD通过疏水作用和氢键作用催化凝胶网络组装。

3.5. PS/CD共混凝胶的特性

FTIR分析显示，随着CD含量增加，羟基伸缩振动峰发生红移(从3354 cm^-1移至3319 cm^-1)，证实CD与PS之间存在分子间氢键作用。LF-NMR结果表明，CD的加入使自由水弛豫时间(T₂₃)显著左移，说明CD增强了凝胶网络的持水能力。SAXS分析显示，所有共混体系均具有质量分形特征，分形维数(D)随CD含量增加而增大，证明CD促进了更致密的网络结构形成。SEM观察发现，5%CD使凝胶呈现更细小、异质性的孔洞结构，而过高CD含量(>10%)会导致结构不规则和部分塌陷。质构分析表明，95:5的PS/CD比例使凝胶获得最优的硬度、内聚性、胶粘性、咀嚼性和回复性。

本研究系统阐明了CD在PS凝胶体系中的双重作用机制：在加热阶段通过竞争性吸水延迟糊化过程并限制颗粒膨胀；在冷却阶段通过疏水结合和氢键作用加速凝胶网络形成。适量CD(5%)可形成更致密的双网络结构，显著改善凝胶的流变特性和质构特性；而过量CD(>10%)则会因增加分子间距而抑制网络完整性。这些发现为理性设计具有可调控加工性能和优异质构的高品质PS基食品提供了理论基础和技术途径，对推进马铃薯主粮化战略和开发新型凝胶食品具有重要实践意义。

该研究的创新性在于首次揭示了具有热不可逆凝胶特性的CD与PS在凝胶化过程中的相互作用机制，突破了传统非凝胶/冷设凝胶多糖的研究局限，为淀粉凝胶食品的质构改良提供了新思路。未来研究可进一步探索CD与不同来源淀粉的相互作用规律，拓展其在3D打印食品、减脂替代品等创新食品中的应用前景。