《Innovative Food Science & Emerging Technologies》：Dual modification of alphonso mango kernel starch by atmospheric cold plasma and Octenyl Succinylation: Sequence-dependent structure–function relationships
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摘要阿方索芒果核淀粉（AKS）是一种未充分利用的农工业副产品。本研究通过常压冷等离子体（ACP）处理和辛烯基琥珀酸酐（OSA）酯化的顺序变化，探究了修饰顺序对淀粉结构—性能关系的影响。通过响应面法优化了OSA酯化条件，最佳参数为OSA用量2.752%、反应时间3 h、pH 8
摘要
阿方索芒果核淀粉（AKS）是一种未充分利用的农工业副产品。本研究通过常压冷等离子体（ACP）处理和辛烯基琥珀酸酐（OSA）酯化的顺序变化，探究了修饰顺序对淀粉结构—性能关系的影响。通过响应面法优化了OSA酯化条件，最佳参数为OSA用量2.752%、反应时间3 h、pH 8，所得取代度（DS）为0.0112，反应效率（RE）为50.92%。在OSA酯化前进行ACP预处理（CP-OSA）显著提高了DS至0.0152±0.0004和RE至69.09±0.62%。与原淀粉相比，CP-OSA的直链淀粉含量（由23.21%降至18.21%）、相对结晶度、水分活度、失水率和ΔH均降低，而持水能力（214.25%）和持油能力（191.78%）则升高。回生粘度由5263±45降至654±18 cP，与回生倾向降低一致，这可能与ACP诱导的结构变化和OSA取代的共同作用有关。与OSA-CP相比，CP-OSA的回生粘度（654对比2714 cP）和峰值粘度（1639对比3031 cP）显著降低，尽管两者DS差异较小（0.0152对比0.0115）。这些差异表明，除酯化效率外，处理顺序还影响最终的功能行为。A型结晶多晶型得以保留，而相对结晶度和糊化焓的降低表明结晶/有序结构减少。这些发现表明，ACP预处理可增强OSA酯化反应，并有助于AKS最终的功能特性。
引言
芒果（Mangifera indica L.）是漆树科成员之一，是世界各地热带地区最著名的水果之一，以其健康的植物化学成分和营养保健潜力而闻名。芒果的可食部分占鲜果重量的33–85%，主要以鲜食方式消费，也被加工成各种产品（Singh等，2024）。大规模的果泥和果汁生产导致大量废弃物产生。废弃物处理和资源利用不足是芒果加工面临的主要问题。全球芒果产业产生的废弃物约占25–40%，主要包括 果皮、种子、果柄和纤维材料，大量残留物对环境影响较大（Irom等，2026）。丢弃的种子核富含淀粉，平均淀粉含量为58–80%（干基）。近期研究表明，芒果核淀粉具有与商业淀粉相似的功能特性，且直链淀粉和抗性淀粉含量高，使其适用于功能性食品或低血糖指数食品配方的开发（Irom等，2026；Silva等，2019）。然而，原淀粉（NS）固有的理化局限性，包括冷水溶解度低、回生倾向高和功能多样性有限，这些问题限制了其在食品配方和其他高附加值应用中的广泛使用，因此需要适当的改性策略（Arruda等，2025）。
在现有的淀粉改性策略中，辛烯基琥珀酸酐（OSA）酯化被广泛用于在淀粉骨架上接枝疏水的辛烯基和亲水的羧基，从而引入两亲特性，进而改变淀粉的润湿性、膨胀性、持油性、热性质、糊化和回生特性（Wang、Tang等，2023）。然而，OSA主要与非晶区和表面可及区域的羟基反应，而半结晶的颗粒结构限制了试剂的可及性，通常需要更高的OSA用量或更长的反应时间才能达到有用的取代度（DS）（Altuna等，2018；Wang、Tang等，2023）。因此，物理和酶解预处理方法，包括介质磨、超声处理、多孔淀粉制备和脉冲电场，已被探索用于改变淀粉结构并提高OSA的反应效率（RE）和DS（Altuna等，2018；Chen等，2022；Ji等，2025；Li等，2020；Lou等，2025）。
常压冷等离子体（ACP）是一种无溶剂、非热技术，可通过活性氧和氮物种（RONS）改性淀粉。据报道，ACP处理可在淀粉颗粒表面引起刻蚀、裂缝和其他形态变化，并伴随润湿性、溶解度、糊化和热性质的变化（Bist等，2026；Kalaivendan等，2022；Okyere等，2022）。这些结构变化可能有助于后续化学改性，据报道等离子体预处理可提高木薯淀粉OSA改性的DS和RE（Ji等，2022）。然而，ACP的效果取决于淀粉来源和处理条件，ACP辅助OSA改性在果实核淀粉中的适用性尚未得到充分确立。近期关于木薯和小米淀粉的研究表明，等离子体预处理后可增强OSA酯化（Bist等，2026；Ji等，2022），但修饰顺序对阿方索芒果核淀粉（AKS）的影响尚未得到系统研究。
因此，本研究采用响应面法（RSM）优化了AKS的OSA酯化。随后将ACP分别置于OSA酯化之前或之后，以研究修饰顺序对酯化效率以及AKS的理化、结构、热学、流变和功能特性的影响。该方法用于评估ACP辅助OSA改性的序列相关效应，以及将AKS作为芒果加工副产品的高附加值淀粉的潜在应用。
各节内容摘要
材料
阿方索芒果种子采集自印度马哈拉施特拉邦那西门地区，经彻底清洗去除残留果肉。清洗后的种子在40 °C下干燥10 h，然后手工去壳得到种仁。将种仁锤磨成细粉（500 μm）。研磨后的物料在45 °C下干燥11 h直至达到恒重。干燥后的芒果种仁粉在室温下存放于密封容器中备用。其他所有材料
加工参数的影响
采用Box-Behnken设计（BBD）优化了AKS的OSA酯化。采用方差分析（ANOVA）评估了自变量对选定响应变量的影响。建立了二阶二次多项式模型以预测实验域内的响应值。研究表明，酯化过程显著受OSA浓度、反应时间和反应pH的影响，详见后续章节。
结论
本研究证明，ACP和OSA的修饰顺序会影响AKS的结构和功能特性。RSM确定了2.752% OSA、3 h反应时间和pH 8为最佳酯化条件，所得DS为0.0112，RE为50.92%。在OSA酯化前进行ACP预处理（CP-OSA）所得DS和RE高于反向顺序，分别达到0.0152±0.0004和69.09±0.62%。CP-OSA还表现出AKS功能特性的显著变化。
CRediT作者贡献声明
Bharat Singh Irom：论文撰写—审阅与编辑、论文撰写—初稿、可视化、验证、方法论、调查研究、形式分析、数据整理、概念化。Parinder Kaur：论文撰写—审阅与编辑、验证、方法论。Uday S. Annapure：监督指导、资源提供、项目管理、概念化。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
作者衷心感谢印度科学技术部（DST）通过DST-FIST计划在印度孟买化学技术学院（ICT）食品工程与技术系为建立常压冷等离子体处理和流变仪（Anton Paar MCR 302）设施提供资金支持。作者还衷心感谢DST-FIST计划（项目编号：SR/FST/ET-I/2017/67(C)）提供的常压冷等离子体
Bharat Singh Irom|Parinder Kaur|Uday S. Annapure
印度马哈拉施特拉邦孟买化学技术学院食品工程与技术系，邮编400019
