中国农业机械化科学研究院集团有限公司的张克、王世光和中国农业大学薛文通*等以马铃薯淀粉及全粉、大米粉等为主要原料，添加化学改性剂和α-淀粉酶进行直接挤压改性结合高温膨胀制备重组米，研究重组米的理化性质，以及改性和高温膨胀对口腔-胃-小肠三相体外模拟消化的影响规律，旨在为制备小肠段慢消化营养型薯类重组米提供理论支撑和关键技术方案。

马铃薯原料、高温膨胀和改性方式对挤出物的表面结构和粒径分布有显著影响。如图1和表2所示，与RSE相比，添加马铃薯淀粉后的MSE颗粒表面层状结构和边缘棱角消失，平均粒径和中位粒径显著增加（P＜0.05），可能是马铃薯原料良好的成膜性促进了分子间相互结合，避免断层现象。与MFE相比，OSA、HPPO和酶法改性使重组米粒径参数均减小，其中淀粉酶改性重组米αMFE的粒径参数最小，降解效果最显著，可能是挤压过程使分子内结合位点暴露，增强与酶的接触，加剧裂解反应的发生。STMP改性后，STMFE粒径众数增加，这可能是STMP的交联作用促进了小分子物质的聚合。高温膨胀对不同样品颗粒特性的影响存在差异。与膨胀前相比，高温膨胀后，RSE(E)仅粒径众数减小，而MSE(E)及所有重组米样品的各粒径参数均减小，并且MSE(E)颗粒表面的裂纹消失，说明高温膨胀促进了大颗粒分解，使小分子物质重新发生结合，颗粒的均匀性增加。在化学改性剂和高温膨胀联合作用下，OSMFE(E)、HPMFE(E)和STMFE(E)的平均粒径和中位粒径均大于MFE(E)，这与单一作用的结果不同，可能是因为化学改性剂减弱了高温膨胀对大颗粒的分解效果。

2 改性重组米的蛋白质分布规律

改性和高温膨胀对淀粉及重组米流变性质的影响如图3所示。所有样品的储能模量（G’）均大于损耗模量（G″）。随着剪切速率的增加，所有样品的表观黏度均降低，这与剪切稀释有关。随着振荡频率的增加，所有样品的G’和G″均呈增加趋势，黏弹性增强。

与大米淀粉RSE相比，马铃薯淀粉的添加使MSE表观黏度增加，G’和G″降低（图3A），说明分子间结合更加紧密稳定，抗剪切作用增强。MSE(E)的G’大于RSE(E)，说明高温和马铃薯原料联合作用下，颗粒粒径分布发生变化，分子内网络结构增强，抗形变能力增加。也可能是高温膨胀使淀粉分子分解、粒径减小，影响淀粉的刚性和柔韧性。如图3B所示，与MFE相比，HPPO和STMP的添加使G’增加，OSA使G’减小，说明醚类和磷酸基团的取代和交联使分子内部刚性增强，而引入酯化基团对分子间结合力产生了相反的弱化作用。如图3C所示，联合改性使G’减小，α-淀粉酶使G″减小，其他改性使G″增加。说明挤出改性材料内部结构不稳定，易受高温影响。随着高温膨胀处理，分子间作用力减弱，使产品的刚性小于MFE(E)，黏弹性增加。因此，除了粒径的影响外，分子间的结合也是影响流变性质的一个重要因素。

4 重组大米的体外消化性质

如图4所示，在口腔和胃模拟消化阶段，所有样品的DH基本保持在20%左右。与RFE相比，添加马铃薯淀粉后挤出产品的DH降低，有效减缓了淀粉水解速度，这可能是分子间结合作用增强，内部结构稳定，在消化时抑制与酶结合发生水解反应，表现出抗消化性。在小肠消化0～60 min内，DH随着时间的延长迅速增加，与MFE相比，HPPO改性使DH增加，OSA和STMP改性使DH减小。结合流变学分析结果可知，这可能是引入醚类和磷酸基团后，分子内部结构刚性增强，表现出较强的抗降解性。在小肠消化60～150 min内，HPPO使HPMFE(E)的DH小于MFE(E)，说明HPPO促进小肠段消化初期淀粉的消化，抑制后期消化。RFE的DH大于MFE、小于RFE(E)，RFE(E)和MFE(E)的DH无明显差异，说明高温膨胀破坏了马铃薯原料的抗消化性。与MFE(E)相比，在消化120 min内，αMFE(E)在M2、G20、I10、I20、I90、I120处的DH明显降低，说明α-淀粉酶处理使产品在120 min的消化过程中整体抗消化性增强。在整个消化过程中，MFE的DH均大于STMFE，说明STMP对淀粉消化的抑制作用贯穿整个消化过程。α-淀粉酶与高温膨胀联合作用后，C_∞无显著差异，说明联合作用不影响消化产生葡萄糖的总量。

由表3可知，与RFE相比，添加马铃薯原料使k值降低，MFE的RDS相对含量显著降低，SDS和RS相对含量显著增加（P＜0.05），说明抗消化性的增强可能与抗性淀粉含量有关。对比MFE和MFE(E)可知，高温膨胀使马铃薯原料抗消化作用减弱、消化速率增加。结合颗粒特性结果分析，化学改性剂减弱了高温膨胀对大颗粒的分解效果，改变粒径分布，因此化学改性与高温膨胀结合与单一作用的结果不同。与MFE比较，OSMFE(E)和HPMFE(E)的k值较大，结合醚类基团单独作用结果分析，可能是由于高温膨胀和化学改性联合作用后，化学物质OSA和HPPO对分子内的增强作用被抑制，产品消化速率增加。与MFE相比，在α-淀粉酶分解作用下，αMFE的SDS和RS相对含量显著增加（P＜0.05），一方面可能是在挤压过程中已经历过一次酶解，因此再次酶解时表现出抗消化性；另一方面可能与新糖苷键的形成有关。HPPO和STMP改性后，HPMFE和STMFE中RS相对含量较MFE显著增加（P＜0.05），说明引入醚类和磷酸基团后分子间交联作用增强，抑制与酶结合发生消化反应，使RS含量增加，表现出抗消化性。

结语

马铃薯原料使淀粉颗粒具有良好的聚集性，马铃薯淀粉使表观黏度和G″增加，能够有效减缓淀粉水解速率；马铃薯全粉的抗消化性主要表现在小肠消化初期。化学改性和高温膨胀不影响蛋白质在淀粉颗粒表面的聚集。化学改性使表观黏度增加，HPPO和STMP使G’增大，OSA酯化作用使G’减小，STMP使G″减小。HPPO和STMP使RS相对含量增加，表现出抗消化性。HPPO促进小肠段消化初期淀粉的消化，抑制后期消化。STMP对淀粉消化的抑制作用贯穿整个消化过程。α-淀粉酶改变蛋白质分布状态，使其均匀分散在溶液中和颗粒上，总体上呈游离状态，α-淀粉酶改性使表观黏度和G’显著减小，小肠消化期的水解速率和水解度降低，表现出良好的抗消化性。高温膨胀过程中分子间作用力减弱，大粒径淀粉分解，影响淀粉颗粒刚性和柔韧性，使粒径参数、表观黏度、G’和G″减小，促进小肠消化初期淀粉的分解，对消化后C∞没有影响。化学改性剂的交联作用可以延缓大颗粒在高温膨胀阶段的裂解。挤压改性联合高温膨胀不同于单一作用，马铃薯淀粉成膜能力消失，大颗粒分解程度增加，粒径减小，抑制淀粉在肠道消化初期的分解。α-淀粉酶与高温膨胀联合作用不影响消化产生葡萄糖的总量。

本文《 直接挤压改性对重组米结构及营养特性的影响》来源于《食品科学》2023年44卷11期72-78页，作者：张克, 王世光, 宋燕燕, 李培刚, 王冰, 薛文通。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220725-283。