超高压(UHP)处理对燕麦面团结构特性与加工特性的影响

《Grain & Oil Science and Technology》：Effect of ultra-high pressure (UHP) treatment on structural properties and processing characteristics of oat dough

　　

本研究探究了超高压(UHP, 100–500?MPa)对燕麦面团结构和加工特性的影响。氨基酸含量在0–400?MPa保持稳定，但在500?MPa时显著下降(P?
论文解读

**研究背景与目的**
燕麦（*Avena sativa* L.）富含蛋白质、不饱和脂肪酸、膳食纤维、维生素及矿物质，并含β-葡聚糖、燕麦生物碱等功能成分，被广泛视为营养谷物。然而，不同预处理方法会影响燕麦面团与其它原料的混匀特性及产品外观等品质。超高压（UHP）处理是一种非热食品加工技术，在淀粉改性、抑菌及保持营养风味方面具有优势，但关于UHP对燕麦面团这一富含淀粉、蛋白质和β-葡聚糖的复合体系结构与加工特性的系统定量分析及机理研究尚缺乏。为此，研究人员以天然燕麦面粉为原料制备面团，利用UHP（100–500?MPa）处理，探究其对氨基酸含量、结构特征、溶解性、糊化性质、热力学性质及质构的影响，旨在为燕麦食品加工提供理论依据，解决燕麦面团产品制备中的技术难题。

**主要技术方法**
研究人员以内蒙古西贝汇通农业科技发展有限公司提供的燕麦粉为来源，制备面团后于室温（21?°C）下经不同压力（100、200、300、400、500?MPa）处理15?min，以未处理面团（0?MPa）为对照。关键分析技术包括：氨基酸自动分析仪测定氨基酸组成；扫描电子显微镜（SEM）观察微观形貌；X射线衍射（XRD）分析淀粉结晶特性；傅里叶变换红外光谱（FT-IR）检测分子有序/无序结构；水吸收指数（WAI）和水溶性指数（WSI）测定；快速粘度分析仪（RVA）评估糊化特性；差示扫描量热仪（DSC）测定热性质；质构分析仪（TA.XT2i）进行质地剖面分析。

**研究结果**
**3.1 氨基酸含量分析**
通过氨基酸自动分析仪测定发现，未处理样品中含量最高的三种氨基酸为谷氨酸、天冬氨酸和亮氨酸。与对照组相比，500?MPa处理使总氨基酸含量显著降低（P?
**3.2 微观结构观察**
SEM图像显示，UHP处理后燕麦面团空隙显著减少（紫框所示），400?MPa时局部区域近乎完全消除空隙（橙框），500×放大下可见更致密的微观结构（橙三角）。500?MPa时形成更明显的凝胶化聚集体结构（蓝圈及箭头），蜂窝状表面及增多无定形区域增强了比表面积和亲水基团可及性，利于水分快速均匀吸收，缩短混合时间。

**3.3 X射线衍射分析**
XRD图谱显示未处理面团具有A型淀粉特征峰（15°、17°、18°、22°）。低压力处理下衍射峰与对照组相似，但500?MPa时特征峰强度明显下降，表明部分结晶有序结构丧失，结晶度降低，使无定形区羟基更易与水分子相互作用，提高面团吸水能力。

**3.4 傅里叶变换红外光谱分析**
FT-IR光谱显示所有样品吸收峰位置相似，无新峰出现，表明UHP仅通过非共价作用（氢键、疏水力、范德华力）引起分子链有序重排，未形成或断裂化学键。1065?cm^-1峰（与有序结构相关）在500?MPa下强度降低并变平缓；1022?cm^-1峰（与无定形相相关）强度也下降。1065/1022比值下降说明UHP处理降低了结晶区密度，导致无定形区相对扩展，内部羟基暴露增加，利于初期快速吸水。

**3.5 水吸收与溶解性分析**
WAI随压力增加呈“先降后升”趋势，300?MPa时最低，200–500?MPa组与对照组差异显著（P?
**3.6 糊化特性分析**
RVA测定显示，与未处理组相比，峰值、低谷和最终粘度先升后降，300?MPa时最高；500?MPa时峰值和最终粘度与对照组无显著差异。崩解值和回生值随压力升高而增大，500?MPa时最高且与其他组差异显著（P?
**3.7 热性质分析**
DSC结果显示，起始温度（T_o）、峰值温度（T_p）和结束温度（T_c）先降后升，300?MPa时最低；400–500?MPa与未处理组无显著差异。焓值（ΔH_gel）逐步降低但无显著差异，糊化温度范围（ΔT）亦无显著变化。说明UHP诱导的转变与经典热糊化不同，高压下淀粉发生结构紊乱但仍需接近的能量输入才能完成相变。

**3.8 质构特性分析**
质构分析发现，UHP处理后面团硬度显著高于未处理组（P?
**讨论与结论**
讨论部分指出，UHP处理通过改变淀粉结晶度、促进淀粉-蛋白质交联及结构致密化，实现了压力依赖性转变。100–300?MPa可保留氨基酸、稳定颗粒结构，限制溶胀和糊化；400–500?MPa则诱导淀粉结晶结构破坏，增强吸水性和凝胶化，但DSC焓变无显著变化反映出UHP改性不同于热糊化。该工作证实了UHP作为非热技术调控燕麦面团功能性的潜力，为新型燕麦基产品开发提供了理论支持。

**研究结论**：
本研究表明，超高压（UHP）处理在100–500?MPa范围内能有效调控燕麦面团的结构和加工特性。关键发现是压力依赖性转变：100–300?MPa处理保留了氨基酸并稳定了颗粒结构，从而限制溶胀和糊化；而400–500?MPa处理诱导了显著的结构变化，包括破坏淀粉结晶度，增强了吸水性和糊化特性。UHP改性不改变共价键，主要通过淀粉-蛋白质交联和结构压实发挥作用。然而，本研究存在一定局限性：蛋白质-淀粉相互作用机制的探索仍主要停留在宏观结构层面；且结果基于特定燕麦品种和面团配方，其适用性需进一步验证。尽管如此，结果证实了UHP作为非热技术定制燕麦面团功能性的潜力，为燕麦基产品开发提供了有价值见解，推动了非热加工在谷物工业中的应用。

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