电子束辐照促进原花青素介导的淀粉交联与抗性淀粉形成：机制与应用前景

本研究创新性地利用电子束辐照（Ebeam）技术，通过自由基介导的电子转移反应，实现原花青素（PA）与淀粉的共价交联。该策略显著提升了淀粉分子量（MW）和抗酶解性（84-87% RS），同时保持颗粒结晶完整性，为开发天然功能性淀粉原料提供了新途径。

　　

Highlight

电子束能量（Ebeam）诱导的原花青素（PA）介导淀粉交联形成抗性淀粉（RS），具有显著的营养改良潜力。

Effect Ebeam on starch granule properties

所有剂量Ebeam处理的淀粉颗粒双折射图案与天然淀粉相比未见明显差异（图1）。这表明有序的半结晶颗粒结构未被破坏，颗粒完整性在Ebeam处理下得以保留。X射线衍射（XRD）结果证实了这一发现（图2）。XRD峰呈现典型的谷物来源A型淀粉晶体图案，位于2θ = 15°、17°、18°和23°附近（Xiao et al., 2020）。经Ebeam处理的淀粉（无论是否含PA）的结晶度与天然淀粉相比没有显著变化（p > 0.05）。例如，天然淀粉的结晶度为33.4%，而经50 kGy Ebeam处理的淀粉（含PA）结晶度为32.6%。这些结果表明，Ebeam处理（最高50 kGy）不会破坏淀粉颗粒的结晶结构。这与先前研究一致，即低水分条件下离子辐射主要影响淀粉无定形区而非结晶区（Bashir & Aggarwal, 2019）。

Conclusion

我们的研究结果表明，对淀粉-PA复合物进行电离辐照使得PA能够通过自由基诱导的电子转移反应促进淀粉共价交联。PA交联淀粉的分子量（M_W）提高了5–102%，并且与未添加PA的辐照对照相比，对淀粉酶水解具有高度抗性（84–87%抗性淀粉），同时保持了结晶颗粒完整性。此外，由于断裂和交联的联合效应，Ebeam处理的淀粉-PA样品表现出广泛的粘度特性（最终粘度52–2465 cP），这为定制具有特定流变特性的抗性淀粉提供了可能性，适用于多样化食品应用。