《Foods》：Effect of Heat-Moisture and Annealing Treatments on the Physicochemical Properties and Enzymatic Hydrolysis of Quinoa Starch
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藜麦淀粉在低血糖生成指数食品中显示出应用前景，但其快速消化性和有限的加工性能制约了其应用。尽管湿热处理（heat-moisture treatment, HMT）和退火处理（annealing, ANN）被广泛用于淀粉改性，但两者在不同水分和温度条件下对藜麦淀
藜麦淀粉在低血糖生成指数食品中显示出应用前景，但其快速消化性和有限的加工性能制约了其应用。尽管湿热处理（heat-moisture treatment, HMT）和退火处理（annealing, ANN）被广泛用于淀粉改性，但两者在不同水分和温度条件下对藜麦淀粉的系统比较尚未见报道。因此，本研究考察了HMT和ANN对藜麦淀粉理化性质及消化性的影响。两种处理均改变了淀粉表面结构，削弱了长程和短程有序结构，并降低了藜麦淀粉的冻融稳定性。HMT随着水分含量的增加降低了淀粉峰值黏度，而ANN表现出温度依赖性响应：低温ANN（30–40 °C）升高峰值黏度，高温ANN（50–60 °C）则降低之。体外消化结果表明，15%水分HMT和50 °C ANN分别将快消化淀粉（rapidly digestible starch, RDS）降至40.77 ± 0.96%和48.57 ± 0.90%。120 min时累积肠道消化率由天然淀粉的69.33%降至HMT处理样品的57.06–63.97%和ANN处理样品的58.20–67.29%。这些发现为设计具有可定制消化性的藜麦淀粉基食品提供了实践依据。
藜麦（Chenopodium quinoa）是一种双子叶假谷物，其淀粉含量约占籽粒的50–60%，属于A型晶体、粒径约10–30 μm的小颗粒淀粉，且支链淀粉中短B链比例较高，导致外链柔性有限，不利于结晶区双螺旋的有序排列。藜麦淀粉虽在低血糖生成指数食品中具有应用前景，但其快速消化性和有限加工性制约了应用。湿热处理（heat-moisture treatment, HMT）和退火处理（annealing, ANN）是两种常用的淀粉物理改性方法，前者在有限水分（10–30%）和高温（90–120 °C）下进行，后者在过量水分和低于糊化温度（40–60 °C）下进行。已有研究分别报道过二者对不同淀粉消化性的影响，但尚未在相同藜麦淀粉上对不同水分梯度和温度进行系统比较，处理条件与消化性之间的定量关系仍不清楚。为此，研究人员系统考察了HMT和ANN对藜麦淀粉理化性质和消化性的影响，以揭示处理条件与消化性之间的定量关系及结构重组机制，为设计低血糖生成指数食品提供依据。
研究人员采用不同水分（15%、20%、25%、30%，湿基）的HMT处理和不同温度（30、40、50、60 °C）的ANN处理，系统比较了处理前后藜麦淀粉的表面形貌、冻融稳定性、热特性、糊化特性、长程/短程有序结构以及体外消化特性。研究结果表明，两种处理均改变了淀粉表面结构，削弱了长程和短程有序结构，并降低了冻融稳定性；HMT对峰值黏度的影响随水分增加表现为降低，ANN则呈温度依赖性响应。在消化性方面，15%水分HMT和50 °C ANN可显著降低快消化淀粉（rapidly digestible starch, RDS）含量并提高慢消化淀粉（slowly digestible starch, SDS）含量。该研究首次报道了藜麦淀粉HMT调控的水分依赖性阈值效应和ANN调控的温度依赖性转变，为通过选择处理条件定制淀粉消化性提供了实验依据，具有重要的应用意义。
研究人员从甘肃祁连农场有机农业开发有限公司购买藜麦粉，采用碱法提取淀粉。HMT样品分别调节水分至15%、20%、25%、30%（湿基），密封平衡后于100 °C处理2 h；ANN样品在约83%水分环境下，分别于30、40、50、60 °C水浴处理24 h。采用扫描电镜观察表面形貌，冻融循环测定析水率，差示扫描量热法测定热特性，快速黏度分析仪测定糊化特性，X射线衍射和傅里叶变换红外光谱分别分析长程和短程有序结构；通过体外酶解和模拟胃肠道消化测定淀粉组分（RDS、SDS、抗性淀粉（resistant starch, RS））及消化速率。所有样品均设三个独立制备批次，数据表示为均值±标准差，并用单因素方差分析比较（p < 0.05）。
3.1 表面微观结构表征
扫描电镜观察显示，天然藜麦淀粉呈不规则多边形，表面存在孔洞或裂纹。HMT在15%和20%水分下未明显改变颗粒形态，但在25%和30%水分下裂纹增多；ANN-30颗粒基本不变，ANN-40出现裂纹，ANN-50发生破碎与聚集，ANN-60则严重破坏并失去多边形结构。这表明HMT和ANN的处理强度直接影响颗粒表面的损伤程度。
3.2 冻融稳定性
冻融循环测试显示，天然淀粉析水率最低（30.19%），冻融稳定性最好。HMT和ANN处理后析水率均上升，并分别随水分增加和温度升高而增大，ANN-60最高（42.92%），说明两种处理均削弱了淀粉的冻融稳定性。
3.3 热特性分析
差示扫描量热结果显示，HMT组淀粉糊化焓（ΔH）随水分增加而降低，至HMT-25时降至2.42 J/g；ANN组ΔH先升后降，ANN-60最小。处理后起始糊化温度（T
o）、峰值温度（T
p）和终止温度（T
c）大多升高，表明处理使淀粉颗粒需要更高温度才能发生糊化。
3.4 糊化特性分析
快速黏度分析表明，HMT显著降低峰值黏度、谷值黏度、崩解值、最终黏度和回生值，且随水分增大而更明显；ANN处理呈温度依赖性：30和40 °C提高峰值黏度，50和60 °C降低峰值黏度，ANN-60峰值黏度最低（1024 cP）。崩解值降低说明处理后淀粉对持续加热和剪切作用更稳定。
3.5 长程有序结构分析
X射线衍射显示，天然藜麦淀粉为典型A型晶体，在15°、17°、18°和23°处有特征峰。HMT和ANN处理后，17°和18°峰强度随水分或温度升高而减弱，相对结晶度分别从31.93%降至23.35%（HMT-30）和15.25%（ANN-60），表明结晶区有序结构遭到破坏。
3.6 短程有序结构分析
傅里叶变换红外光谱显示，处理未产生明显的红外新吸收带，但R
1047/1022比值均低于天然淀粉，与结晶度下降结果一致，表明淀粉短程有序结构也受到损伤。
3.7 淀粉组分分析
体外酶解结果显示，天然淀粉中RDS、SDS和RS含量分别为52.21%、15.78%和32.01%。HMT-15显著降低RDS至40.77%，提高SDS至34.05%，但20%–30%水分下RDS无显著变化，呈现水分依赖性阈值效应。ANN-30使RDS升至60.79%，ANN-50降至48.57%，呈温度依赖性转变。模拟胃肠道消化显示，胃阶段几乎不发生消化；肠阶段120 min累积消化率由天然淀粉的69.33%降至HMT组的57.06–63.97%和ANN组的58.20–67.29%，表明两种处理均能降低藜麦淀粉的消化速率。
讨论部分指出，HMT-15在有限水分和高温下使部分不稳定结晶区熔融，冷却后分子链重新排列，剩余结晶区更完整稳定，从而降低酶的可及性，RDS最低；ANN-50在过量水分和亚糊化温度下，因分子链充分流动和长时间孵育，部分不稳定结晶被破坏并稳定重排，也降低酶可及性；而ANN-30因分子流动性不足，未发生有效重排，形成了不稳定的局部有序结构，反而增加酶可及性，导致RDS升高。这些机制解释了HMT的水分阈值效应和ANN的温度依赖性。
综上所述，本研究系统比较了HMT和ANN处理对藜麦淀粉理化和消化特性的影响，揭示了不同处理环境引起的结构重组差异。研究发现，HMT对消化性的调控存在水分依赖性阈值效应——仅15%水分HMT能有效降低RDS并增加SDS，较高水分则失去该效应；ANN的效果有限且依赖温度——低温（30 °C）反而增加RDS，高温（50 °C）降低RDS，而60 °C无显著影响。这一阈值效应和温度转变此前未见报道，为有针对性地选择HMT水分和ANN温度来定制藜麦淀粉消化性、开发低血糖生成指数食品提供了明确实验依据。
