微波处理诱导淀粉与蛋白质分子结构变化及其对糊化特性的影响：基于藜麦、荞麦、高粱及苋菜籽粒与面粉的比较研究

　　本研究针对替代谷物（藜麦、荞麦、高粱、苋菜）在食品工业中应用的功能性限制问题，通过微波处理（MWT）探究其对淀粉和蛋白质分子结构及糊化特性的影响。研究发现，MWT导致淀粉链断裂（直链淀粉长链减少18%，支链淀粉摩尔质量降低39%）、蛋白质二级结构破坏（α-螺旋含量下降5%），且面粉处理比籽粒处理效果更显著。研究为清洁标签食品开发提供了结构-功能关系理论依据，成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

　　

随着消费者对清洁标签和高营养密度食品需求的增长，藜麦、荞麦等替代谷物因其高营养价值成为研究热点。然而，这些谷物的天然淀粉和蛋白质功能特性有限，制约了其在食品工业中的应用。传统热湿处理（HMT）虽能改善淀粉性能，但存在能耗高、效率低等问题。微波处理（MWT）作为一种新兴物理改性技术，因其快速加热和节能优势备受关注，但其对复杂谷物基质中淀粉-蛋白质相互作用的影响机制尚不明确。西班牙Ministerio de Ciencia e Innovación支持的研究团队通过多维度分析，首次系统比较了MWT对四种谷物（苋菜、荞麦、藜麦、高粱）籽粒与面粉的差异化影响。

研究采用不对称流场流分离-多角度激光光散射（AF4-MALS-dRI）分析淀粉分子量分布，结合尺寸排阻色谱（SEC-dRI）解析脱支淀粉链长，辅以傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征蛋白质二级结构变化。通过快速粘度分析仪（RVA）测定糊化特性，并结合主成分分析（PCA）揭示结构-功能关联性。

Starch molecular structure
AF4-MALS-dRI显示MWT导致所有样品支链淀粉摩尔质量显著降低（苋菜面粉降幅最大达39%），SEC-dRI证实直链淀粉长链（DP≥37）减少18%。苋菜面粉的响应最为敏感，而荞麦变化最小，表明基质特性影响MWT效应。

Protein secondary structure
FTIR分析发现α-螺旋含量普遍下降5%，β-折叠和无规卷曲增加。面粉处理组的蛋白质结构扰动强于籽粒组，可能与微波能量吸收差异有关。

Pasting properties
RVA数据显示糊化特性改变与淀粉断裂程度正相关：峰值粘度降低最显著的是苋菜面粉（降幅47%），而荞麦籽粒仅下降12%。PCA证实所有处理样品均沿PC1轴偏移，但位移幅度因物种和处理形式而异。

Conclusions
该研究首次阐明MWT对替代谷物的三重调控机制：通过断裂淀粉分子链（尤其是高分支的支链淀粉）降低糊化粘度；通过破坏蛋白质α-螺旋结构改变组分互作；通过维持正交晶型（A-type）实现可控改性。创新性发现面粉处理比籽粒处理更易引发深度结构变化，这为食品加工工艺选择提供了重要依据——若需显著改变产品质构可采用面粉直接处理，而籽粒处理更适合需要长期储存的原料预处理。研究建立的AF4-MALS与SEC联用策略为复杂基质中淀粉精细结构解析提供了新范式，相关成果对开发清洁标签谷物食品具有指导意义。