超聲處理對(duì)馬鈴薯淀粉結(jié)構(gòu)特性及理化性質(zhì)的影響

張奎亮，代養(yǎng)勇*，侯漢學(xué)，董海洲，李向陽(yáng)，張 慧，劉傳富，張玉杰

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東省糧食加工技術(shù)工程技術(shù)研究中心，山東 泰安 271018）

近年來(lái)，機(jī)械力化學(xué)法因其可實(shí)現(xiàn)一些在熱力學(xué)上無(wú)法發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，合成一般加熱方法、化學(xué)方法所不能得到的特殊功能材料，成為當(dāng)前最為活躍的研究領(lǐng)域之一。機(jī)械力化學(xué)是研究在給固體物質(zhì)施加機(jī)械能量時(shí)固體形態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)等發(fā)生變化并誘導(dǎo)物理、化學(xué)變化的一門學(xué)科，實(shí)質(zhì)上是把機(jī)械力（高壓、剪切、碾軋、摩擦等）能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程[1]。固體物質(zhì)在機(jī)械力作用下主要會(huì)發(fā)生：顆粒形態(tài)變化、晶型轉(zhuǎn)變、結(jié)晶度降低等變化[2]。研究證實(shí)，機(jī)械力對(duì)晶體物質(zhì)作用過(guò)程通常分為3 個(gè)階段：受力階段、聚集階段、團(tuán)聚階段[3]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)機(jī)械力化學(xué)研究主要集中在晶體材料方面，如Dutková等[4]利用球磨處理制備CuInSe2半導(dǎo)體納米晶體顆粒，通過(guò)研究處理后顆粒的晶體結(jié)構(gòu)變化，分析球磨對(duì)其機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)。而淀粉作為一種多晶型材料[5]，目前相關(guān)研究較少。

超聲波作用于液體時(shí)，在液體中可產(chǎn)生大量微氣核空化泡，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)微氣核空化泡會(huì)發(fā)生生長(zhǎng)和崩潰的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，稱為超聲波的“空化效應(yīng)”[6]。微氣核空化泡體積在極短時(shí)間內(nèi)坍縮時(shí)，形成的壓強(qiáng)高達(dá)幾十兆帕至上百兆帕（高壓），并伴生速率達(dá)400 km/h的射流（高速射流），以及在物質(zhì)介質(zhì)中形成介質(zhì)粒子的機(jī)械振動(dòng)（高頻振動(dòng)效應(yīng)）等3 種機(jī)械力作用[7]。

近年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于超聲波輔助制備變性淀粉的研究較多。Kim等[8]利用超聲處理酸水解的蠟質(zhì)玉米淀粉制備納米淀粉，結(jié)果表明：該法降低了淀粉顆粒的結(jié)晶度，顯著提高了納米淀粉產(chǎn)率。聶卉等[9]采用超聲處理馬鈴薯淀粉糊，改變了其流動(dòng)性，降低了表觀黏度，淀粉糊由假塑性流體趨于牛頓流體。本課題組前期也發(fā)現(xiàn)超聲可顯著提高淀粉陽(yáng)離子化反應(yīng)效率以及水溶指數(shù)等[10]。關(guān)于超聲波對(duì)淀粉的作用機(jī)制均解釋為“空化效應(yīng)”。但是超聲波“空化效應(yīng)”的3 種機(jī)械力作用是否會(huì)對(duì)淀粉產(chǎn)生機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)，鮮見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

本實(shí)驗(yàn)利用超聲波處理馬鈴薯淀粉，通過(guò)掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）、偏光顯微鏡（polarized light microscopy，PLM）、激光共聚焦顯微鏡（confocal laser scanning microscope，CLSM）、X射線衍射（X-ray diffraction，XRD）、傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR）、快速黏度分析（rapid visco analyze，RVA）等手段研究超聲對(duì)馬鈴薯淀粉結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)的影響，借鑒機(jī)械力化學(xué)相關(guān)理論，探討超聲對(duì)淀粉顆粒的機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)。該研究不僅能豐富超聲的“空化效應(yīng)”理論，也為淀粉分子化學(xué)修飾開(kāi)辟新研究領(lǐng)域提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯淀粉 莊浪縣南湖鎮(zhèn)成林三豪淀粉有限公司。

8-氨基芘基-1,3,6三磺酸三鈉鹽（8-aminopyrene-1,3,6-trisulfonic acid trisodium salt，APTS）、氰基硼氫化鈉 美國(guó)Sigma公司；溴化鉀 美國(guó)Pike公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FS-250超聲波處理器 上海生析超聲儀器有限公司；RVA-ERITM RVA儀 瑞典Perten公司；MASTERSIZER 2000激光粒度儀 英國(guó)Malvern儀器有限公司；Nicolet iS5 FTIR儀 美國(guó)Thermo Fisher公司；B-383POL PLM 意大利Optika公司；D8 Advance型XRD儀 德國(guó)Bruker-Axs有限公司；QUANTA FEG250 SEM 美國(guó)FEI公司；LSM 510 META CLSM 德國(guó)ZEISS公司；200PC差示掃描量熱儀（differential scanning calorimetry，DSC） 德國(guó)Netzsch公司；TA-60熱重分析（thermogravimetric analysis，TGA）儀 日本Shimadzu公司。

1.3 方法

1.3.1 超聲處理馬鈴薯淀粉

超聲處理?xiàng)l件：頻率20 kHz，功率150 W，工作間隔1 s。稱量100.00 g干淀粉加入400 mL去離子水中，充分?jǐn)嚢?0 min，置于超聲波處理器分別處理1、2、8、16、32、60 min。其中當(dāng)超聲處理16、32、60 min時(shí)，每隔8 min停止超聲，待攪拌冷卻至室溫再超聲。超聲結(jié)束后，淀粉乳于45 ℃熱風(fēng)干燥、磨粉過(guò)篩備用。

1.3.2 CLSM分析

根據(jù)Hong等[11]的方法，取10.00 mg樣品與新鮮配制的15 μL 10 mmol/L APTS醋酸溶液及15 μL 1 mol/L氰基硼氫化鈉混合，于30 ℃反應(yīng)15 h，用1 mL去離子水清洗5次，將淀粉顆粒懸浮于100 μL 50%甘油與水的混合液中，取一滴懸浮液于CLSM觀察。

1.3.3 顆粒形貌分析

將淀粉樣品于40 ℃干燥24 h，用導(dǎo)電雙面膠將其固定在金屬樣品臺(tái)上，然后噴金處理，在2 000倍SEM下觀察[12]。

1.3.4 偏光十字觀察

將1%淀粉乳（去離子水為溶劑）置于載玻片上，蓋上蓋玻片，觀察淀粉在偏振光源下的形貌特征。

1.3.5 結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析

采用XRD測(cè)定淀粉結(jié)晶特性。測(cè)試條件：特征射線CuKα，管壓為40 kV，電流為100 mA，掃描速率為4°/min，測(cè)量角度2θ為5°～40°，步長(zhǎng)為0.02°，發(fā)散狹縫為1°，防發(fā)散狹縫為1°，接收狹縫為0.16 mm[13]。

1.3.6 粒徑測(cè)定

將馬鈴薯淀粉懸浮于去離子水中，將待測(cè)液倒入樣品池中超聲波分散20 s后，使用激光粒度儀測(cè)定淀粉粒徑，得粒徑分布圖和平均粒徑數(shù)據(jù)[14]。

1.3.7 分子結(jié)構(gòu)分析

將淀粉樣品和溴化鉀于105 ℃干燥至恒質(zhì)量，稱取1.0 mg淀粉樣品于瑪瑙研缽中，加入150 mg溴化鉀粉末，于紅外燈下研磨均勻，裝入壓片模具中抽真空壓制成薄片。FTIR掃描和測(cè)定淀粉樣品的條件為：波長(zhǎng)范圍為400～4 000 cm-1，掃描次數(shù)為32，分辨率為4 cm-1[13]。

1.3.8 糊化特性分析

采用DSC測(cè)定淀粉糊化特性。稱取5 mg淀粉樣品于鋁制密封坩堝中，加入15 μL去離子水，25 ℃平衡過(guò)夜。升溫速率為5 ℃/min，升溫溫度為10～99 ℃，記錄升溫過(guò)程的DSC曲線。保護(hù)氣為氮?dú)?，流速?0 mL/min[15]。

1.3.9 糊特性測(cè)定

根據(jù)Tong Chuan等[16]的方法，根據(jù)樣品的含水率，計(jì)算所需淀粉樣品質(zhì)量和去離子水量。將樣品與水于RVA儀樣品盒中充分混合。RVA測(cè)定程序如下：50 ℃保持1 min，3.7 min后上升至95 ℃，95 ℃保持2.5 min，3.8 min后下降至50 ℃，50 ℃保持2 min。起始10 s內(nèi)攪拌器轉(zhuǎn)速為960 r/min，以后保持160 r/min。

1.3.10 透光率測(cè)定

稱取0.500 g馬鈴薯淀粉，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的淀粉乳50 mL，沸水浴糊化30 min。糊化完成后冷卻至室溫，以蒸餾水為空白，于650 nm波長(zhǎng)處測(cè)定淀粉溶液吸光度A，根據(jù)下式計(jì)算淀粉糊透光率[17]。

透光率/%＝10-A×100

1.3.11 熱穩(wěn)定性分析

TGA測(cè)試條件：淀粉樣品質(zhì)量5～10 mg，升溫速率10 ℃/min，溫度范圍25～500 ℃，N2作為保護(hù)氣[18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)重復(fù)3 次，采用Excel、Origin 8.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉顆粒內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的影響

圖1 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉顆粒的CLSM圖（×1 600）Fig.1 CLSM of potato starch granules modif i ed by ultrasonic treatment (× 1 600)

APTS染色機(jī)理主要是通過(guò)與淀粉的還原基末端反應(yīng)而使淀粉在激光激發(fā)下呈現(xiàn)熒光特征，在相同分子質(zhì)量條件下，直鏈淀粉相對(duì)含有更多的還原末端，故熒光強(qiáng)度較強(qiáng)[19]。由圖1a、A可看到馬鈴薯原淀粉具有明暗交替生長(zhǎng)環(huán)結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)是由結(jié)晶區(qū)和無(wú)定形區(qū)交替組成的半結(jié)晶體系[20]。還可發(fā)現(xiàn)馬鈴薯淀粉顆粒內(nèi)部存在“裂縫區(qū)”（cracked region）和“狹長(zhǎng)的臍點(diǎn)區(qū)”（elongated hilum region）結(jié)構(gòu)；同時(shí)淀粉顆粒臍點(diǎn)處熒光亮度較高，說(shuō)明此處含有較多直鏈淀粉，結(jié)晶度低，很容易在外界條件作用下發(fā)生變化[19]。

由圖1可看出，超聲處理1 min后淀粉生長(zhǎng)環(huán)結(jié)構(gòu)變得模糊，可見(jiàn)超聲對(duì)淀粉顆粒結(jié)晶區(qū)和無(wú)定形區(qū)產(chǎn)生機(jī)械力作用，導(dǎo)致顆粒內(nèi)部發(fā)生形變。同時(shí)還可發(fā)現(xiàn)，超聲后“裂縫區(qū)”變大且熒光亮度減弱，可見(jiàn)機(jī)械力作用使淀粉顆粒中直鏈淀粉含量減少，臍點(diǎn)周圍的無(wú)定形區(qū)發(fā)生破壞，結(jié)構(gòu)疏松。當(dāng)超聲處理8 min時(shí)，部分淀粉顆粒的“裂縫區(qū)”變得不清晰且數(shù)量減少，中心亮度增強(qiáng)，但透射光掃描圖顯示“裂縫區(qū)”存在，說(shuō)明該階段淀粉顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，裂縫被直鏈淀粉填充，且較多直鏈淀粉聚集在臍點(diǎn)區(qū)域[21]。而超聲處理60 min時(shí)，淀粉顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，且亮度減弱，可能原因是淀粉分子鏈降解所產(chǎn)生的短鏈直鏈淀粉沿著孔道不斷溶出[19]。

2.2 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉顆粒形貌的影響

圖2 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉顆粒形貌的影響Fig.2 Effect of ultrasonic treatment on the morphology of potato starch granules

由圖2可看出，馬鈴薯原淀粉形狀大小不均，大顆粒呈橢圓狀，小顆粒呈圓狀，表面平坦光滑[22]。超聲處理1 min時(shí)，淀粉顆粒表面粗糙，出現(xiàn)一些凹陷，可見(jiàn)超聲的“空化效應(yīng)”對(duì)淀粉顆粒產(chǎn)生了破壞作用。超聲處理8 min時(shí)，淀粉顆粒表面形成一些球狀凸起，結(jié)合圖1D可進(jìn)一步證實(shí)該階段淀粉顆粒內(nèi)部發(fā)生聚集形成一些類似球狀聚集體結(jié)構(gòu)。而超聲處理16～60 min時(shí)，淀粉顆粒表面凸起逐漸變小，表面開(kāi)始變得光滑。

2.3 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉顆粒偏光十字的影響

圖3 超聲處理馬鈴薯淀粉顆粒偏光顯微鏡圖（×400）Fig.3 PLM of potato starch modif i ed by ultrasonic treatment (× 400)

淀粉顆粒偏光十字的變化可定性表征其結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化，一旦淀粉顆粒內(nèi)部淀粉分子鏈有序排列的結(jié)晶結(jié)構(gòu)受到破壞，偏光十字就會(huì)立即消失[23]。由圖3可知，馬鈴薯淀粉顆粒偏光十字清晰而完整，但部分顆粒偏光十字并不對(duì)稱，其十字交叉點(diǎn)位于顆粒邊緣的臍點(diǎn)處[19]。超聲處理1～2 min時(shí)，大部分淀粉顆粒仍具有偏光十字，說(shuō)明該階段超聲處理對(duì)淀粉顆粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)破壞較弱。而處理8 min時(shí)，部分淀粉顆粒偏光十字變得模糊，可見(jiàn)此時(shí)超聲破壞了淀粉原有的半結(jié)晶體系，結(jié)晶結(jié)構(gòu)變得無(wú)序化。當(dāng)處理60 min時(shí)，部分淀粉顆粒偏光十字特征開(kāi)始消失，說(shuō)明這部分顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，無(wú)序化程度提高，導(dǎo)致機(jī)械力化學(xué)非晶化[24]。

2.4 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)的影響

圖4 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)的影響Fig.4 Effect of ultrasonic treatment on crystal structure of potato starch

淀粉顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性順序?yàn)椋簾o(wú)定形區(qū)結(jié)構(gòu)最弱，其次是靠近無(wú)定形區(qū)的亞結(jié)晶區(qū)結(jié)構(gòu)，結(jié)晶區(qū)結(jié)構(gòu)最強(qiáng)；結(jié)晶區(qū)的結(jié)構(gòu)決定了淀粉的構(gòu)型[25]。馬鈴薯淀粉在5.6°、17.0°、22.0°、24.0°有較強(qiáng)的衍射峰出現(xiàn)，為典型的B型晶體結(jié)構(gòu)[26]。由圖4可知，原淀粉結(jié)晶度為26.2%，當(dāng)超聲處理8 min時(shí)，淀粉的結(jié)晶度顯著升高至29.5%，可見(jiàn)超聲促進(jìn)了亞微晶晶體化[27]；結(jié)合圖2可知，該階段淀粉顆粒表面形成的球狀凸起是由亞微晶和晶體聚集而成的。而超聲處理60 min時(shí)，5.6°、22.0°、24.0°處衍射峰明顯減弱，結(jié)晶結(jié)構(gòu)破壞，淀粉顆粒結(jié)晶度下降至24.0%。

2.5 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉粒徑的影響

圖5 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉粒徑的影響Fig.5 Effect of ultrasonic treatment on particle size of potato starch

粒度分布代表不同粒徑的淀粉顆粒占粉體總量的比例，微分表示一系列粒徑區(qū)間中顆粒的百分含量[28]。由圖5可知，超聲處理1 min后，粒徑在33.1～75.9 μm之間的淀粉顆粒減少，可見(jiàn)超聲處理對(duì)淀粉顆粒產(chǎn)生很強(qiáng)破壞作用。同時(shí)由于超聲8 min淀粉顆粒內(nèi)部發(fā)生聚集，結(jié)構(gòu)更加緊密，故該階段淀粉粒徑減小[29]。而超聲60 min時(shí)，淀粉顆粒粒徑分布峰高降低，粒徑增大，該現(xiàn)象與淀粉顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)變疏松和顆粒間發(fā)生團(tuán)聚有關(guān)。

2.6 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉糊透光率的影響

圖6 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉糊透光率的影響Fig.6 Effect of ultrasonic treatment on transmittance of potato starch paste

由圖6可知，超聲處理1～8 min時(shí)，透光率增大到29.24%，這是由于該階段淀粉顆粒無(wú)定形區(qū)和小部分結(jié)晶區(qū)破壞，直鏈淀粉溶出，同時(shí)也使得淀粉鏈在糊液中分散得更充分，對(duì)光的反射減小，從而使透光率增大[30]。當(dāng)處理16～32 min時(shí)，馬鈴薯淀粉透光率降低，可能是因?yàn)榈矸垲w粒發(fā)生團(tuán)聚（圖2），淀粉不易溶出和伸展，導(dǎo)致透光率降低。當(dāng)處理60 min時(shí)，透光率又明顯增大，可能是因?yàn)樵撾A段淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞（圖3），部分支鏈淀粉分子斷裂，溶出淀粉增多，使淀粉鏈更易在水中擴(kuò)散。

2.7 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉分子結(jié)構(gòu)的影響

圖7 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉分子結(jié)構(gòu)的影響Fig.7 Effect of ultrasonic treatment on molecular structure of potato starch

淀粉在3 303 cm-1附近寬而強(qiáng)的吸收峰為葡萄糖單元中O—H伸縮振動(dòng)峰，2 929 cm-1附近為亞甲基C—H鍵的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰[31]，1 047、1 022 cm-1和1 047、995 cm-1表示淀粉顆粒中結(jié)晶區(qū)與無(wú)定形區(qū)大小的比例，995 cm-1處吸收對(duì)應(yīng)于結(jié)晶區(qū)的單螺旋[32]。由圖7可看出，超聲處理后淀粉在1 047 cm-1處的吸收峰信號(hào)減弱，說(shuō)明超聲處理后淀粉有序結(jié)構(gòu)破壞。但馬鈴薯淀粉經(jīng)超聲處理后沒(méi)有出現(xiàn)新的吸收峰或某個(gè)特征峰的消失，表明超聲處理淀粉前后未產(chǎn)生新的基團(tuán)，屬于物理改性過(guò)程[33]。

2.8 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉糊特性的影響

圖8 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉糊特性的影響Fig.8 Effect of ultrasonic treatment on viscosity properties of potato starch paste

馬鈴薯是長(zhǎng)鏈淀粉，長(zhǎng)鏈淀粉一般糊化溫度高；但因馬鈴薯淀粉含有磷酸根，故糊化溫度比其他淀粉低[34]。峰值黏度與支鏈淀粉含量、淀粉結(jié)晶度和膨脹度有關(guān)[35]。由圖8可知，當(dāng)超聲處理8 min時(shí)，淀粉的峰值黏度和峰谷黏度最低，可見(jiàn)淀粉顆粒內(nèi)部聚集后結(jié)構(gòu)更緊密，水分子不易進(jìn)入結(jié)晶區(qū)內(nèi)部。隨著超聲時(shí)間延長(zhǎng)至60 min，淀粉峰值黏度顯著上升至5 238 Pa·s，這是因?yàn)榫奂?yīng)破壞后水分子更易進(jìn)入結(jié)晶區(qū)內(nèi)部與支鏈淀粉結(jié)合，從而導(dǎo)致峰值黏度逐漸上升。

2.9 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉熱穩(wěn)定性的影響

圖9 不同超聲時(shí)間馬鈴薯淀粉的TGA曲線圖Fig.9 TGA curves of potato starch at different ultrasonic times

淀粉的熱穩(wěn)定性受淀粉分子質(zhì)量和晶體結(jié)構(gòu)的影響。馬鈴薯淀粉的熱分解主要有兩個(gè)階段，第一階段（溫度≤150 ℃）質(zhì)量損失主要是水分蒸發(fā)所致[36]；第二階段（260 ℃≤溫度≤350 ℃）質(zhì)量損失與淀粉糖類有機(jī)物熱解逸散有關(guān)[37]。

由圖9a可知，超聲處理后淀粉水分蒸發(fā)快且熱解逸散溫度降低，可見(jiàn)超聲處理影響了淀粉熱穩(wěn)定性。當(dāng)超聲8 min時(shí)淀粉質(zhì)量損失率降低（圖9b），可見(jiàn)淀粉顆粒內(nèi)部聚集后，結(jié)構(gòu)緊密，淀粉熱解慢[38]；而超聲60 min時(shí)，因部分結(jié)晶區(qū)受到破壞，結(jié)構(gòu)又變疏松，因此失質(zhì)量速率又增大。同時(shí)還可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)超聲8 min時(shí)淀粉熱解逸散溫度最低（圖9a放大圖），可見(jiàn)該階段未發(fā)生聚集的淀粉分子容易熱解。

2.10 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉糊化特性的影響

圖10 超聲對(duì)馬鈴薯淀粉糊化特性的影響Fig.10 Effect of ultrasonic treatment on pasting properties of potato starch

糊化起始溫度（To）主要與淀粉顆粒無(wú)定形區(qū)穩(wěn)定性有關(guān)，終止溫度（Tc）主要與亞結(jié)晶區(qū)穩(wěn)定性有關(guān)[39]。糊化焓（ΔH）主要反映單位質(zhì)量淀粉顆粒無(wú)定形區(qū)與亞結(jié)晶區(qū)吸熱水化需要的熱量[40]。

經(jīng)測(cè)定，馬鈴薯原淀粉的To為60.6 ℃，Tc為71.5 ℃，ΔH為12.45 J/g。由圖10可見(jiàn)，超聲1 min時(shí)淀粉的ΔH比原淀粉低，可見(jiàn)該階段超聲處理使淀粉顆粒無(wú)定形區(qū)和亞結(jié)晶區(qū)結(jié)構(gòu)疏松，吸熱水化需要的熱量降低。超聲處理8 min時(shí)，淀粉的To升高至62.1 ℃，Tc升高至74.3 ℃，ΔH顯著升高至10.86 J/g，且此階段結(jié)晶度最大，可見(jiàn)此階段淀粉顆粒內(nèi)部聚集后，無(wú)定形區(qū)和亞結(jié)晶區(qū)結(jié)構(gòu)緊密，穩(wěn)定性增加，吸熱水化需要的熱量增加。而超聲處理60 min時(shí)，淀粉的To降至61.4 ℃，Tc降至72.5 ℃，ΔH減小至9.70 J/g，可見(jiàn)該階段聚集效應(yīng)破壞后，淀粉顆粒無(wú)定形區(qū)和亞結(jié)晶區(qū)結(jié)構(gòu)疏松，穩(wěn)定性減弱，吸熱水化所需熱量降低。

3 結(jié) 論

研究結(jié)果表明，雖然馬鈴薯淀粉顆粒剛性很強(qiáng)，但由于馬鈴薯淀粉顆粒內(nèi)部“狹長(zhǎng)的臍點(diǎn)區(qū)”結(jié)構(gòu)疏松，超聲處理對(duì)馬鈴薯淀粉可產(chǎn)生顯著機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)。由于超聲處理引起了馬鈴薯淀粉顆粒結(jié)構(gòu)變化，故該機(jī)械力作用對(duì)淀粉理化性質(zhì)也產(chǎn)生顯著影響。經(jīng)超聲處理1～2 min后淀粉顆粒生長(zhǎng)環(huán)模糊，顆粒表面粗糙且出現(xiàn)一些凹陷，透光率增大，粒徑、糊化焓減?。划?dāng)超聲8 min時(shí)淀粉中心亮度增加，顆粒內(nèi)部聚集成一些類似球狀聚集體剛性結(jié)構(gòu)，偏光十字模糊；但結(jié)晶度、糊化焓增大，同時(shí)粒徑最小，峰值黏度、質(zhì)量損失率和熱解逸散溫度降低；而超聲60 min時(shí)結(jié)晶度下降，淀粉顆粒中心亮度減弱，球狀聚集體結(jié)構(gòu)被破壞，顆粒表面變光滑，偏光十字特征開(kāi)始消失，粒徑、透光率、峰值黏度、質(zhì)量損失率、熱解逸散溫度增大，糊化焓降低。

由此可見(jiàn)，根據(jù)機(jī)械力化學(xué)相關(guān)理論，超聲處理8 min與機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)聚集階段類似，超聲1～2 min和60 min分別與機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)的受力階段和團(tuán)聚階段相對(duì)應(yīng)。

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