藜麦粉中内源性非淀粉成分对淀粉结构、流变和功能性质的影响

《Food Hydrocolloids》:Effects of endogenous non-starch components on structural, rheological, and functional properties of starch in quinoa flour

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月08日 来源:Food Hydrocolloids 13.8

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   •蛋白质去除消除了物理屏障,增强了淀粉的膨胀和黏度。•脂质去除降低了糊化温度并改变了热学特性。•纤维素去除促进了淀粉膨胀并改变了流变学行为。•内源成分去除提高了结晶度。•内源成分协同维持短程分子有序性。引言藜麦(Chenopodium quinoa Willd.)是一种源自南

  
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    蛋白质去除消除了物理屏障,增强了淀粉的膨胀和黏度。
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    脂质去除降低了糊化温度并改变了热学特性。
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    纤维素去除促进了淀粉膨胀并改变了流变学行为。
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    内源成分去除提高了结晶度。
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    内源成分协同维持短程分子有序性。

引言

藜麦(Chenopodium quinoa Willd.)是一种源自南美洲安第斯地区的营养丰富的伪谷物,凭借其卓越的营养价值和功能特性而受到全球广泛关注(Li & Zhu, 2018)。作为一种无麸质作物,藜麦富含优质蛋白质、多不饱和脂肪酸、膳食纤维,以及均衡的必需氨基酸和矿物质组合(Rao, Sindhu, & Panwar, 2022)。随着全球对促进健康和可持续食品来源的需求日益增长,藜麦已成为传统谷物的有前途的替代选择,在开发和营养功能性食品产品方面展现出巨大潜力(Raikos et al., 2026)。
藜麦通常被加工成面粉,作为一种有益健康的成分用于多种商业食品中,包括意大利面、面条、蛋糕、面包和饼干(Wang & Zhu, 2016)。藜麦粉(QF)主要由碳水化合物、蛋白质、膳食纤维和脂肪组成,富含多种维生素和矿物质,是一种营养全面的无麸质成分(Ren et al., 2023)。淀粉是藜麦中主要的碳水化合物成分,占种子干重的50%以上。其特点是直链淀粉含量低,颗粒相对较小,主要以簇状形式存在于种子中(Xing et al., 2021)。藜麦淀粉表现出低血糖指数,这可能有助于食欲控制和体重管理,从而降低糖尿病发病风险(Mohamed Ahmed, Al Juhaimi, & ?zcan, 2021)。尽管具有营养优势,但QF在食品加工中的应用仍然充满挑战(Quinte, Valderrama, & Best, 2025)。与传统谷物面粉相比,QF拥有更复杂的内源基质,含有较高水平的蛋白质、脂质和膳食纤维,这些成分会干扰加工过程中的淀粉水合、糊化和结构重排。这些相互作用可能导致面团流变性、糊化性质、热行为和质构形成等方面的不可预测变化,从而限制了藜麦基食品的加工稳定性和质量一致性(Huang, Huang, Song, Li, & Guan, 2025)。
QF代表了一种复杂的多组分基质,其中内源非淀粉成分与淀粉颗粒密切相互作用,从而影响其结构完整性和功能行为(Xie, Cheng, Li, Li, Hong, & Gu, 2024)。在加工过程中,这些相互作用可引起淀粉性质的显著变化,如糊化行为、流变学特性和热转变(Xing, Feng, Jiang, Guo, & Zhu, 2025)。淀粉的独特性质是决定各种食品配方质构、稳定性和整体质量的关键因素。因此,深入了解QF中淀粉的性质对于评估其在广泛食品应用中的适用性至关重要。
淀粉的物理化学和功能特性受多种内在和外在因素的调控,包括淀粉结构、食品加工技术、改性处理以及食品基质的组成环境。在谷物和伪谷物中,蛋白质、脂质和纤维素的显著存在对于塑造加工和储存过程中淀粉的性质至关重要。青稞粉中蛋白质、β-葡聚糖和脂质的协同作用可以改变淀粉的物理化学和消化特性(Yang et al., 2021)。然而,QF在内源基质组成方面与青稞存在根本差异。藜麦中β-葡聚糖含量极低,但蛋白质、脂质和膳食纤维含量相对较高,这些成分共同形成围绕淀粉颗粒的独特多组分基质。这些成分差异表明,QF中淀粉结构和功能的调控可能涉及与富含β-葡聚糖的谷物基质中淀粉行为调控机制不同的机理。米粉的内源蛋白质和脂质通过形成屏障包裹淀粉颗粒,阻碍水分吸收和酶促水解(Ye, Hu, Luo, McClements, Liang, & Liu, 2018)。类似地,苋籽中的蛋白体延缓糊化,而脂质则保持颗粒基质的结构连贯性(Ding, Cheng, Lin, Wang, Wang, & Yu, 2021)。此外,淀粉与蛋白质或脂质之间的分子间相互作用可以改变分子组织,包括直链淀粉-脂质复合物的形成和蛋白质-淀粉结合,从而影响热学和糊化特性(Cervantes-Ramírez et al., 2020)。基于上述考虑,我们假设内源蛋白质、脂质和纤维素共同构成围绕藜麦淀粉颗粒的多组分基质,并通过不同的物理和分子相互作用差异性调控淀粉的结构和功能。
迄今为止,大多数现有研究侧重于单一成分的单独去除或孤立淀粉体系的表征,这些方法可能无法完全再现天然食品基质的固有复杂性。因此,关于多种内源非淀粉成分如何共同调控QF中淀粉的多尺度结构和物理化学属性尚缺乏全面理解。此外,在选择性成分缺失条件下,结构变化与功能特性之间的关系仍不明确。因此,本研究旨在(i)通过选择性去除脂质、蛋白质和纤维素(单独或组合),系统研究内源非淀粉成分对QF中淀粉糊化和流变学性质的影响;(ii)探讨内源非淀粉成分对QF中淀粉结构特性的影响;以及(iii)阐明结构演变与所产生功能特性之间的关系。本研究旨在阐明内源蛋白质、脂质和纤维素对QF中淀粉层次结构和功能特性的各自贡献,从而扩展当前对伪谷物体系中成分特异性调控的理解,并为藜麦基功能性食品的设计和应用提供理论基础。

章节摘要

材料

常规QF购自青海三江沃图食品开发有限公司(中国青海),其组成为每100克含10.4克脂肪、12.2克膳食纤维、15.6克蛋白质和52.6克淀粉(干基,质量比)。纤维素酶(50 U/mg)购自上海源叶生物技术有限公司(中国上海)。木瓜蛋白酶(2000 U/mg)购自山东凯元生化有限公司(中国山东菏泽)。醋酸钠缓冲液(0.1 mol/L, )和碳酸缓冲液(0.02 mol/L, )

基本成分

去除不同内源非淀粉成分后QF的proximate composition见表1。天然QF含有55.13%总淀粉、12.83%蛋白质、5.60%脂质和6.62%纤维素,这与先前报道的藜麦种子组成范围基本一致(Mu et al., 2023)。QF含有较高水平的蛋白质和脂质,这些成分在天然面粉基质中与淀粉颗粒紧密关联。在籽粒发育过程中,这些

结论

本研究系统调查了内源非淀粉成分对QF中淀粉结构、组成和物理化学性质的影响。通过单独或组合选择性去除这些成分,采用各种技术全面评估了多尺度结构特性和功能性质。结果表明,蛋白质去除增强了水分子的可及性和淀粉膨胀,导致黏度增加,

CRediT作者贡献声明

郭浩:撰写——初稿、方法学、形式化分析。段佳欣:软件、方法学、形式化分析。郭金英:撰写——审阅与编辑、监督、项目管理、方法学、资金获取、概念构思。韩四海:软件、数据管理、概念构思。王立波:资源、调查、形式化分析、数据管理。崔国廷:方法学、调查、数据管理。岳崇辉:可视化、验证、软件、资源。张国强

未引用参考文献

Chen et al., 2025; Guo et al., 2026; Liang et al., 2024; Li et al., 2023; Li et al., 2024; Ma et al., 2019; Meng et al., 2024; Wu et al., 2024; Zhang et al., 2024.

利益冲突声明

作者声明无利益冲突。

致谢

本工作得到了河南省自然科学基金(262300421442)、河南省高层次外国专家引进计划(HNGD2022054)和中国国家留学基金(202208410256)的资金支持。
郭浩|段佳欣|陈媛媛|白周雅|岳崇辉|张国强|王立波|崔国廷|韩四海|郭金英
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