中國熱科院香飲所加工與工程技術研究團隊在菠蘿蜜淀粉精深加工研究方面取得重要進展。研究團隊借助擠壓技術,系統研究了水分含量對高直鏈菠蘿蜜淀粉的消化性與分子結構的變化。研究結果表明,在擠壓過程中水分含量可以顯著影響高直鏈菠蘿蜜淀粉的消化性和分子結構,表現為在一定的水分含量內,降低水分含量可以顯著增加淀粉的消化性,增加水分含量可以顯著增加淀粉的雙螺旋結構、長短程分子結構,微觀結構結果同樣證實了這些變化。以上研究結果可為今后高直鏈淀粉的改性尤其是抗性淀粉制備提供理論依據。
目前,菠蘿蜜在亞洲、美洲和加勒比海地區以最低的投入成本進行大面積地種植,每年以15%以上速度在增長,世界總種植面積超過400萬畝,我國菠蘿蜜總種植面積50多萬畝,海南省、廣東湛江地區為主產區,面積超過40萬畝,年產量超過80萬噸,已成為當地農民增加經濟收入來源的重要途徑之一。菠蘿蜜淀粉作為潛在的商業淀粉,來源充足。近年來,隨著研究與開發投入的不斷增加,國內外食品科技工作者對菠蘿蜜淀粉應用領域和開發前景的關注與日俱增。
借助改良擠壓技術制備不同水分含量的高直鏈菠蘿蜜淀粉的快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉片段,采用差示量熱掃描掃描法、X射線衍射法、傅里葉變換紅外光譜法和掃描電鏡分析經過處理前后高直鏈淀粉的分子結構。結果表明降低水分含量導致慢消化淀粉和抗性淀粉含量顯著降低(24.08%、25.99%~17.59%、16.60%),表明水分含量低的高直鏈菠蘿蜜淀粉更容易消化。與擠出對照淀粉相比,慢消化淀粉+抗性淀粉組分和抗性淀粉樣品表現出更高的糊化焓、相對結晶度和短程分子序,但糊化溫度沒有顯著差異。此外,擠壓對照樣品、慢消化淀粉+抗性淀粉片段和抗性淀粉片段的雙螺旋度、結晶度和有序度隨著水分含量的增加而增加(1.74 J/g、1.52%、0.207~9.52 J /g、32.54%、0.779)。微觀結構和多孔性分析進一步證實了上述研究結果,即隨著水分含量的增加,擠出樣品從更粗糙的表面結構變為更緊湊的結構。所有這些結果表明水分含量會影響擠壓過程中淀粉的可消化片段和分子結構。因此,可為高直鏈淀粉的改性特別是抗性淀粉的改性提供理論依據。
相關研究成果以題為《Effects of moisture content on digestible fragments and molecular structures of high amylose jackfruit starch prepared by improved extrusion cooking technology》發表在中科院JCR一區TOP期刊《Food Hydrocolloids》。我院香飲所加工與工程技術研究室培養的在讀博士張雨桐為該論文第一作者,團隊牽頭專家譚樂和研究員、張彥軍研究員、吳剛副研究員為該論文并列通訊作者。該項研究得到了海南省重點研發計劃項目、中央級基本科研業務費專項(熱科院揭榜掛帥項目)和木薯產業技術體系(咖啡、胡椒、菠蘿蜜綜合試驗站)等項目資助。
中國熱科院香飲所近年來致力于熱帶木本糧食——菠蘿蜜淀粉研究,已在Trends in Food Science & Technology,Food Hydrocolloids、Food Chemistry、International Journal of Biological Macromolecules、Industrial Crops and Products等國際一區Top期刊發表大于5.0的SCI論文9篇,大于10.0的4篇,其中1篇在食品科學領域國際頂級期刊《Trends in Food Science & Technology》發表的題為《Jackfruit starch: Composition, structure, functional properties, modifications and applications》成功入選ESI高被引論文,得到了同行業專家的高度評價。
中國熱科院香飲所加工與工程技術研究團隊通過近年來的科學研究,闡明了菠蘿蜜淀粉的特殊功能特性與分子結構、豐富了基于淀粉結構與功能認知的淀粉凝膠和老化控制理論,建立了提高菠蘿蜜淀粉消化性和利用率的高效制備方法,有效提升我所在熱帶糧食作物的影響力,為下一步研究開發特色熱帶作物功能淀粉提供了重要理論參考。
論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0268005X22005434