《食品科学》：南昌大学殷军艺教授等：VC对冻融处理过程中莲子淀粉理化及消化特性变化的影响

作为莲科植物的种子，莲子因其富含淀粉、蛋白质、脂质、维生素和矿物质等生物活性化合物而受到广泛关注。莲子中的淀粉含量通常占干质量的40%～60%，属于天然高直链特异性淀粉，其直链淀粉相对含量高达45%。莲子淀粉（LSS）具有典型的A型和B型淀粉散射图案，分别具有六方晶型和单斜晶型结构，即为C型结晶结构。由于LSS凝胶性能强、易成糊等特点，已被加工成莲子乳制品、莲子饮料和莲子粉制品。

冷冻通常会使淀粉基食品更耐储存，但在食品运输贮藏过程中可能会经历反复冻结-融化，这会显著影响食品的形态和食用品质。多次反复冻融（FT）循环可能会导致淀粉凝胶回生程度增强，导致淀粉凝胶缩合。目前常采用两种方式提高淀粉的FT稳定性。第一种是采用变性淀粉。第二种是使用食品添加剂。VC是一种重要的水溶性营养强化剂，被广泛用作食品添加剂。已有研究采用差示扫描量热（DSC）仪证明VC能与支链淀粉形成包合物，并推测VC可能被包裹在了淀粉支链之间的内部空间中，但是关于VC对淀粉理化特性的影响并未得到深入研究。

南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室的张婉妮、何伟炜、殷军艺*等人探究VC对LSS凝胶FT稳定性的影响，并且主要研究在FT处理下VC对LSS精细结构包括微观结构、短程有序和双螺旋结构以及结晶结构的影响，并对其热力学特性、流变特性和体外消化特性进行比较。

1 析水率分析

由图1可知，FT循环1 次的LSS凝胶析水率达到了较高值（（49.98±4.90）%），在第3 个FT循环后，析水率降低至（37.55±1.49）%，第5 个FT循环后则下降到了（34.32±3.28）%。在第1 次FT循环后，析水率的减少可能是由于形成了具有蜂窝状的多孔结构，导致其能重新吸收部分分离的水分。在FT循环中，VC的添加使析水率显著降低（

P

＜0.05），在第1 次FT循环中，VC的添加使析水率降低至（40.70±0.60）%，在第3、5 次FT循环中，析水率分别降低至 （22.64±3.43）%和（25.60±0.84）%，表明VC的添加能改善LSS凝胶的FT稳定性。可能是VC的添加稳定了淀粉凝胶的微观网络结构，导致水分子不易析出。

2 SEM观察结果

如图2所示，FT循环处理1 次后，淀粉凝胶中出现了孔隙（图2a），随着FT次数的增加，孔隙尺寸逐渐增大变得更清晰（图2b），并且孔隙周围的基质变厚（图2c），因为在FT过程中，淀粉和水发生相分离，这就使得水很容易从淀粉凝胶网络中释放出来，析水率与淀粉凝胶孔隙有关，孔隙越大析水率越大，但由于这种蜂窝状结构能回吸部分分离出来的水，导致在FT3和FT5时析水率有所降低。随着FT循环次数的增加，LSS-VC凝胶的蜂窝状结构逐渐形成（图2d～f），与LSS凝胶相比，添加VC后形成的凝胶的蜂窝状孔隙更小且网络状结构更加致密，表明VC的加入有效稳定了FT循环中LSS凝胶的微观结构，也对应了析水率的结果。

3 红外光谱分析

测定FT循环处理后的LSS、LSS-VC凝胶的红外光谱图，结果见图3。3 420 cm －1 处出现的吸收峰为O—H的伸缩振动；2 928 cm －1 处为C—H的拉伸区域；1 463 cm －1 处出现的吸收峰是由于C—H的弯曲振动；1 164 cm －1 处属于C—C以及C—O键的伸缩振动；1 084 cm －1 和928 cm －1 处对应为

-1,4糖苷键的骨架振动；763 cm －1 处为C—C键的伸缩振动。另外，1 022 cm －1 处的吸收峰与淀粉的无定形区有关。与LSS凝胶相比，LSS-VC凝胶没有出现新的峰，表明没有形成新的化学键。

经傅里叶去卷积后1 047 cm －1 与1 022 cm －1 、995 cm －1 与1 022 cm －1 处峰强度的比值可分别反映淀粉的短程有序结构和双螺旋结构。如表1所示，随着FT次数的增加，LSS凝胶的短程有序结构和双螺旋结构呈现先增加后减小的趋势，随着FT次数增加，淀粉分子缠结程度逐渐增强，FT循环3 次时淀粉短程有序及双螺旋结构最高，但在FT循环5 次时短程有序结构有所下降，原因可能是FT循环5 次时体系水分含量的增加使短程有序及双螺旋结构降低。VC的添加整体上增强了FT循环处理中LSS凝胶的短程有序及双螺旋结构。

4 结晶结构分析

如图4所示，FT处理后LSS发生重结晶，LSS凝胶在2

为17°处有一个尖峰，在22°左右有一个宽峰，FT循环5 次时在约15°处出现了一个肩峰，表明LSS回生为B-型晶体结构。VC添加后，并没有形成新的结晶峰，说明添加VC不会改变FT循环处理中LSS凝胶的结晶型。计算相对结晶度以表征样品的晶体结构含量，表2显示了LSS相对结晶度的变化，经糊化后，LSS的结晶结构会消失，FT处理过程中LSS淀粉分子间又重新缠结，逐渐重结晶，随着FT次数的增加，LSS凝胶的相对结晶度逐渐增加，重结晶程度逐渐增强。VC的添加显著增强了冻融处理过程中LSS凝胶相对结晶度，表明VC增加了在FT过程中LSS凝胶的重结晶，这可能是VC促进了FT过程中直链淀粉和支链淀粉的重组。

5 热力学特性分析

如表3所示，在FT循环5 次时，T p 和T c 达最大值，可能是由于其回生程度最强，但总体来讲，各组转化温度之间没有较大差异。但是各组LSS凝胶之间的熔融焓（Δ

H

）有显著差异。随着FT循环次数的增加，两种凝胶的Δ

H

均逐渐增加，表明随着FT循环次数的增加LSS凝胶的回生逐渐增强。与LSS凝胶相比，LSS-VC凝胶的Δ

H

显著增大，说明在VC的存在下促进了淀粉分子在FT循环处理过程中的重结晶，使得LSS凝胶的螺旋结构排列得更紧密、晶体结构更强或者尺寸更大，这与FTIR和XRD结果一致。

6 流变特性分析

图5显示了FT凝胶的损耗角正切（tan

），所有LSS凝胶的tan

随着频率的增加而增加，说明FT循环处理后的LSS是弱凝胶。FT循环1 次和3 次的LSS凝胶tan

没有较大差异，但FT循环5 次后，tan

显著降低，表明FT循环5 次后，LSS凝胶更加具有弹性、更坚固、更像固体，已有研究在玉米淀粉、大米淀粉、小麦淀粉体系中也发现了同样的趋势。在FT循环1 次和3 次时，LSS-VC凝胶的tan

显著低于LSS凝胶，说明VC的添加使得LSS凝胶质地变得更加坚固与致密，这与SEM结果一致，但该差异在FT循环5 次时并不明显。大量研究表明，亲水胶体的存在会削弱淀粉凝胶的固体特性，这些流变学的变化将不利于在食品中的实际应用，但本研究表明VC的添加能增强FT循环处理过程中LSS凝胶的固体特性，对LSS基制品的实际应用有一定的参考意义。

7 体外消化特性分析

图6显示了FT循环处理后LSS和LSS-VC的消化曲线，淀粉在0～20 min是快速消化阶段，20～120 min是慢速消化阶段，所有淀粉在0～30 min消化速率较快，到了30～60 min水解率增长逐渐缓慢，60 min以后水解曲线趋于平缓，说明此时淀粉已不再水解。随着FT循环次数的增加，LSS凝胶消化率间差异不大，因为糊化会导致淀粉颗粒破碎，有序结构基本消失。根据消化曲线计算抗性淀粉（RS）相对含量见表4，随着FT循环次数的增加，LSS的RS相对含量没有显著差异，但LSS-VC在FT循环5 次时RS相对含量降低，可能与其减弱的短程有序及双螺旋结构有关。整体上来讲，LSS-VC凝胶的RS相对含量均高于LSS凝胶，表明VC的添加降低了FT处理后LSS的消化率，可能的机理如图7所示，一方面可能是因为VC与LSS在FT处理时相互作用在表面形成了物理屏障，阻碍了

-淀粉酶对淀粉的水解；另一方面，VC与LSS在FT过程中形成的紧密结构（短程有序和双螺旋结构）可能可以保护淀粉颗粒免受糊化后的破碎，导致淀粉难以消化。

结论

随着FT循环次数的增加，LSS凝胶析水率下降并且孔隙增大。VC的添加能通过提高LSS凝胶微观结构的致密性降低在FT循环处理中的析水率，从而提高LSS凝胶的FT稳定性。另外，VC的添加对LSS的理化和消化特性均有显著影响。随着FT循环次数的增加，LSS重结晶程度增强，添加VC后，LSS的短程有序和双螺旋结构显著增强，相对结晶度显著增加，并且添加VC后回生焓显著增加，均说明VC能增强LSS的重结晶；VC的添加能增强FT循环处理中LSS凝胶的固体特性，有利于其在食品工业中的应用。此外，VC抑制了FT循环处理后LSS的体外消化率，提升了RS含量，这与VC与LSS相互作用形成的紧密结构有关。

本文《VC对冻融处理过程中莲子淀粉理化及消化特性变化的影响》来源于《食品科学》2025年46卷第4期44-50页，作者：张婉妮，何伟炜，宋萧萧，殷军艺。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240823-179。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

实习编辑：俞逸岚；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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