不同温度条件的超声波处理对玉米淀粉脂质复合能力的影响及其机理

郁映涛，曹少攀，肖刘洋，黄继鹏，高 颖，陆 雪，韩立宏

（北方民族大学生物科学与工程学院，食品生产与安全协同创新中心，宁夏 银川 750021）

淀粉是自然界常见的一种天然高分子聚合物，由直链淀粉和支链淀粉组成[1]。直链淀粉是由葡萄糖单元经α-1,4-葡萄糖苷键连接而成的线性聚合物，支链淀粉则是由α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键所连接的高度分支的葡聚糖[2]。直链淀粉可形成左手螺旋，并与脂肪酸、单甘油酯和溶血磷脂等分子相互作用形成复合物[3-4]。其中直链淀粉-脂质复合物的形成可以改变淀粉的性质和功能，如降低淀粉在水中的膨胀度和溶解度、改变淀粉糊的流变性能、降低淀粉凝胶刚性、延缓淀粉老化、提高淀粉的抗逆性和糊化温度[5-7]。因此，直链淀粉-脂质复合物的形成及其对淀粉系统功能的影响是食品工业和营养学领域的研究热点[6]。

淀粉的结构特性是影响淀粉-脂质复合物形成的关键因素之一[8-11]。直链淀粉和支链淀粉都可与脂质发生复合反应，但由于支链淀粉侧链链长较短及空间位阻的影响，导致其很难与脂质配体形成稳定的复合物[7]。因此，淀粉中直链淀粉是决定淀粉与脂质复合程度及其复合物性能的关键性因素。通常淀粉中直链淀粉含量和聚合度（degree of polymerization，DP）越高，同等条件下形成的淀粉-脂质复合物越多[12-13]。Garcia等[10]研究发现，将不同直链淀粉含量的玉米淀粉与单硬脂酸甘油酯复合明，高直链玉米淀粉更易与单硬脂酸甘油酯形成淀粉-脂质复合物。故可通过改变淀粉中直链淀粉含量来调节淀粉与脂质的复合能力。Tu Dongkun等[14]研究了冻融处理结合酶法脱支处理对莲子淀粉-单硬脂酸甘油酯复合物结构性质的影响，发现冻融处理破坏了淀粉颗粒的结晶结构，形成了便于普鲁兰酶进入颗粒内部的孔隙，普鲁兰酶去分支后增加了淀粉中直链淀粉含量，进而促进了淀粉-脂质复合物的形成。

近几十年来，超声波改性技术因绿色、高效、低成本的特点而受到食品工业界的高度关注[15]。有研究表明，超声波可以通过机械作用切断聚合物的链，断裂支链淀粉的侧链，产生更多的线性分子，从而增加稻米淀粉中直链淀粉的含量[16]；而Han Lihong等[17]研究发现，经超声处理后沙米淀粉的直链淀粉含量、支链淀粉分子质量、膨胀度和溶解度均低于天然淀粉。超声波对淀粉的影响差异可归因于处理参数（如超声频率、超声功率、超声明间和超声温度）、淀粉特性（如组成和物理状态）和悬浮液浓度的不同[18-19]。已有研究报道热铺助超声处理可显著影响淀粉中直链淀粉含量[20]和DP[21]。此外，Zhang Xiaolei等[22]的研究表明，豌豆淀粉在添加脂质前进行超声预处理比添加脂质后再超声处理更有利于其与脂质形成复合物。然而，迄今为止，热铺助超声处理对淀粉脂质复合能力的影响尚未完全揭示，特别是缺乏从淀粉结构的角度对其进行阐释，这阻碍了热铺助超声处理淀粉的合理应用。

因此，本研究以玉米淀粉为原料，旨在分析不同温度的超声处理对淀粉脂质复合能力的影响，并从超声处理前后淀粉颗粒多尺度结构（颗粒外貌形态结构、分子链结构、晶体结构、短程结构）变化的角度探究不同温度超声处理改变淀粉脂质复合能力的内在机理，以期为超声波技术在淀粉改性领域的高效应用提供理论和实践指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

普通玉米淀粉 中国宁夏银川新昊润食品公司。

氰基硼氢化钠、8-氨基芘-1,3,6-三磺酸三钠盐（8-aminopyrene-1,3,6-trisulfonate sodium salt，APTS）、溴化锂、二甲基亚砜（dimethyl sulfoxide，DMSO）、氢氧化钠、醋酸钠 国药集团化学试剂有限公司；月桂酸/十二酸（dodecanoic acid，DA）、α-胰淀粉酶（50 U/mg）、糖化酶（30～60 U/mg） 美国Sigma公司；D-葡萄糖试剂盒、K-AMYL直链淀粉/支链淀粉试剂盒 爱尔兰Megazyme公司；本研究中使用的所有化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

DSC 214差示扫描量热（differential scanning calorimetry，D S C）仪 德国耐驰公司；RVATecMaster快速黏度分析仪（rapid visco analyzer，RVA）澳大利亚Newport科学仪器公司；S-3400扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM） 日本日立高新技术公司；C2+激光扫描共聚焦显微镜（confocal laser scanning microscope，CLSM） 日本尼康有限公司；GPC 220凝胶渗透色谱仪 美国安捷伦科技公司；ICS-5000+高压离子色谱系统 美国赛默飞世尔科学公司；SmartLab X射线衍射仪 日本RIGAKU理学公司；BILON92-IIL超声波细胞粉碎机 北京比朗实验设备有限公司；UV-5500紫外-可见分光光度计 上海元析仪器公司；GTR10-2冷冻离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；AL104分析天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；101-3-BS-II电热恒温鼓风干燥箱上海跃进医疗器械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 超声处理玉米淀粉

在玉米淀粉中以料液比1∶10（m/V）加入蒸馏水，静置2 h，在不同温度（0、20、40、60 ℃）的循环水浴条件下超声处理20 min，超声功率300 W，处理模式为间歇式（超声2 s、间歇2 s）。超声结束后，悬浮液在3 000 r/min下离心10 min，弃去上清液，沉淀于40 ℃下热风干燥，过100 目筛，所得产物分别标记为US-0、US-20、US-40、US-60，天然淀粉标记为NS，密封、备用。

1.3.2 玉米淀粉-月桂酸复合物的制备

参照Chao Chen等[6]的方法制备玉米淀粉-月桂酸复合物。准确称取2.5 g淀粉样品于RVA专用铝盒中，加入62.5 mg月桂酸，加入去离子水使体系总质量达到28.0 g，使用RVA仪的standard1程序制备淀粉-脂质复合物。RVA程序结束后，淀粉糊一部分用于测定复合指数，剩余部分冻干磨粉，过100 目筛，4 ℃保存备用。制备的复合物分别标记为US-0-DA、US-20-DA、US-40-DA、US-60-DA，天然淀粉与脂质的复合物标记为NS-DA。

1.3.3 复合指数测定

参考Chao Chen等[6]的方法测定玉米淀粉-月桂酸复合物的复合指数（complex index，CI）。称取1.3.2节制备的淀粉-脂质复合物糊4.0 g于50 mL离心管中，在离心管中加入20 mL预热至50 ℃的去离子水，将混合物旋涡振荡均匀后，取出40 μL均匀悬浮液加入至装有15 mL去离子水的离心管中，然后加入2.0 mL碘溶液（2.0%（质量分数，下同）KI、1.3% I2），混合均匀后在620 nm波长处测定混合物的吸光度。每次实验以相对应的纯淀粉制备的淀粉糊作为对照。CI按式（1）计算。

式中：A为纯淀粉糊的吸光度；ASL为淀粉-脂质复合物的吸光度。

1.3.4 SEM观察

采用SEM观察淀粉颗粒的表面形貌。用双面导电胶将淀粉样品固定于样品台上，在离子溅射仪上喷金处理180 s，然后在加速电压15.0 kV条件下观察样品的微观结构（放大2 000 倍）。

1.3.5 激光扫描共聚焦显微镜观察

采用CLSM观察淀粉样品的内部结构。将2.0 mg淀粉样品与4.0 μL的氰基硼氢化钠（1 mol/L）和4.0 μL的APTS（10 mmol/L）混合，然后将淀粉样品悬浮于20 μL的甘油-水溶液（1∶1，V/V）中，滴加一滴处理的淀粉样品于载玻片上并用CLSM拍摄图像。镜头为100×油镜，数值孔径为1.4，激光发射波长为500～600 nm。

1.3.6 热特性分析

参考Angelidis等[23]的方法使用DSC仪测试淀粉及淀粉-脂质复合物样品的热特性。称取3.0 mg样品于DSC专用铝制坩埚中，加入12.0 μL去离子水，密封压盖，4 ℃平衡24 h后，以密封压盖的空铝盒为参照进行热特性分析。测定参数：氮气流速为60 mL/min，温度扫描范围为20～120 ℃，升温速率为10 ℃/min。根据热谱图计算样品的糊化起始温度（To）、峰值温度（Tp）、终止温度（Tc）和糊化焓（ΔH）。

1.3.7 结晶结构分析

利用X射线衍射仪测定淀粉及淀粉-脂质复合物的结晶特性。测定参数：特征射线Cu-Kα、管压40 kV、电流100 mA、步宽0.02°、扫描速率2（°）/min、测量角度2θ范围5°～35°。结晶峰面积与总峰面积的比值即为淀粉的相对结晶度。使用Jade 6软件计算淀粉样品的相对结晶度[24]。

1.3.8 拉曼光谱分析

采用激光共聚焦显微拉曼光谱仪（laser confocal micro-Raman，LCM-Raman）对淀粉及淀粉-脂质复合物样品进行拉曼光谱分析，所选激光器的波长为785 nm。将适量样品用载玻片压至紧实平整，在显微镜视野中选择清晰界面进行测试。测试参数：扫描范围100～3 500 cm-1、激光功率50%。测试结束后使用仪器自带软件WIRE 2.0处理样品图谱。

1.3.9 直链淀粉相对含量测定

参考Hao Henan等[25]的研究，采用直链淀粉/支链淀粉试剂盒测定直链淀粉相对含量。

1.3.10 凝胶渗透色谱法测定玉米淀粉的摩尔质量

淀粉样品的分子特征按照Hong Yan等[26]的方法进行分析。将0.50 g溴化锂（LiBr）加入至DMSO中制成质量分数0.5%的LiBr/DMSO溶液，在60 ℃下搅拌1 h后用0.45 μm的滤膜过滤，滤液作为流动相。称取玉米淀粉样品（10.0 mg）溶解于流动相中，在沸水浴中搅拌12 h。将含有淀粉的LiBr/DMSO溶液用0.45 μm滤膜过滤，通过自动进样器注入凝胶渗透色谱系统，该系统配备Styragel色谱柱和示差检测器。在室温下以0.5 mL/min的流速洗脱，采用不同摩尔质量的右旋糖酐标准品进行摩尔质量标定，凝胶渗透色谱数据使用ASTRA软件进行处理和分析。

1.3.11 支链淀粉链长分布测定

参照Sanderson[27]和Li Guantian[28]等的研究方法采用高压离子色谱系统测定支链淀粉的链长分布。准确称取40 mg淀粉样品悬浮在2.0 mL乙酸钠缓冲溶液（0.01 mol/L、pH 4.5）中，在95 ℃条件下糊化10 min后用40 ℃水浴平衡15 min，加入5.0 μL普鲁兰酶（1 000 U/mL），以160 r/min速率搅拌24 h进行脱支反应，沸水浴5 min以终止反应，在3 000×g条件下离心10 min，然后将上清液稀释50 倍，使用高效阴离子交换色谱配备脉冲安培检测器系统测定样品的链长分布。将200 μL的稀释上清液注入系统后，使用洗脱液A（150 mmol/L NaOH溶液）和洗脱液B（150 mmol/L NaOH溶液和500 mmol/L醋酸钠溶液的混合液）以1 mL/min的流速进行洗脱。洗脱条件：40%洗脱液B 2 min、50%洗脱液B 8 min、60%洗脱液B 30 min、80%洗脱液B 60 min。

1.3.12 体外消化特性测定

参考Englyst等[29]的方法测定淀粉及淀粉-脂质复合物样品的体外消化特性。准确称取α-胰淀粉酶1.0 g溶于100 mL蒸馏水（37 ℃）中，磁力搅拌30 min后，在1 500×g条件下离心10 min，制得α-淀粉酶溶液。准确称取100 mg糖化酶溶于1.0 mL蒸馏水中，磁力搅拌30 min后，在1 500×g条件下离心10 min，制得糖化酶溶液。取0.10 mL糖化酶溶液加入至8 mLα-胰淀粉酶溶液中混合均匀制成新鲜酶液。称取100 mg淀粉样品、4 mL酶液、20 mL醋酸钠缓冲液（0.1 mol/L、pH 5.2）均匀混合于50 mL离心管中，置于37 ℃下恒温水浴振荡（200 r/min）。分别在处理20 min和120 min明，取0.1 mL试样与0.9 mL无水乙醇混合，使酶液中的α-胰淀粉酶和糖化酶失活，将混合物5 000 r/min离心10 min，取0.1 mL上清液，使用葡萄糖氧化酶/过氧化物试剂盒测定溶液中的葡萄糖含量。淀粉总质量记为TS，淀粉中游离葡萄糖含量记为FG，水解后20 min和120 min内产生的葡萄糖含量分别记为G20和G120。快速消化淀粉（rapid digestible starch，RDS）、慢消化淀粉（slowly digestible starch，SDS）和抗性淀粉(resistant starch，RS）的相对含量分别按式（2）～（4）计算。

1.4 数据统计与分析

每项测试均重复3 次，实验结果以平均值±标准差的形式表示。采用SPSS软件利用邓肯多重范围检验法进行差异显著性分析（以P＜0.05表示差异显著）。运用Origin 95软件绘图。

2 结果与分析

2.1 淀粉样品的脂质复合能力

CI常被用于表征淀粉与脂肪酸的结合程度，CI越大，两者的结合程度就越高[30]。由图1可知，超声处理淀粉与月桂酸复合物的CI显著低于天然淀粉（P＜0.05）；且随着超声处理温度由0 ℃升至60 ℃明，所得淀粉与脂质的CI从27.9%下降至15.0%。淀粉-脂质复合物的形成与直链淀粉含量和DP有关[10,12]。这一研究结果表明，不同温度的热铺助超声波处理对玉米淀粉的链段组成及其结构产生了不同程度的显著影响。

图1 不同温度超声处理对淀粉样品脂质复合能力的影响Fig.1 Effect of ultrasonic treatment at different temperatures on the lipid complexing capacity of starch

2.2 不同温度超声处理对玉米淀粉微观结构的影响

由图2A1可知，天然玉米淀粉颗粒呈多边形、椭圆形和圆形，表面无破损和裂缝；由图2A2～A5可知，超声处理后，部分颗粒表面出现细小的气孔；US-60颗粒呈现不规则形状，部分颗粒表面变得粗糙，甚至出现凹槽（图2A5）。这是由于直链淀粉和支链淀粉分子的外链在高温超声处理过程中被切断，从而去除了一些无定形区域[31]；此外，60 ℃超声处理使颗粒表面粗糙，这可能与晶体区域的崩解和直链淀粉的浸出有关[20]。Zuo等[19]的研究表明，不同温度超声处理会影响淀粉颗粒的外观和完整性，温度越高，淀粉颗粒的完整性越差。

APTS着色剂能与淀粉分子还原端半缩醛反应并显示荧光[15]。用APTS荧光标记后，通过CLSM可以清晰地识别出玉米淀粉颗粒内部的结构[32]。通过CLSM观察可以发现淀粉颗粒内部孔洞和裂纹的存在（图2B）。超声改性前后玉米淀粉的还原性末端主要分布在淀粉颗粒的外围，表现为颗粒周围的荧光强度高于中央腔；与NS相比，US样品颗粒内部出现更多裂纹，这些裂纹自颗粒中心向表面呈放射状。表明超声处理可影响玉米淀粉颗粒的结构，使其表面形成孔洞，促进水向颗粒中心扩散，这与Monroy等[33]的研究结果一致。因此，不同温度的热铺助超声波处理可改变玉米淀粉的链段分布及其结构。

2.3 淀粉及其对应的淀粉-脂质复合物的热特性

不同温度超声处理淀粉样品及其脂质复合物的DSC曲线如图3所示。与NS相比，除US-60外，其他US样品的吸热峰均未发生明显偏移（图3A）；对于淀粉-脂质复合物，所有样品在97 ℃左右均出现一个单一的吸热峰（图3B），即淀粉-脂质复合物的融化峰[5]。由表1可知，US-60的To和Tp显著高于其他US样品（P＜0.05），而Tc与其他US样品无显著差异（P＞0.05）；不同淀粉-脂质复合物样品的糊化温度（包括To、Tp、Tc）均无显著性差异（P＞0.05）；淀粉及淀粉-脂质复合物样品的ΔH随超声处理温度的升高均呈现降低趋势。

表1 不同温度超声处理对淀粉及其对应的淀粉-脂质复合物样品热特性参数和半峰宽的影响Table 1 Effect of ultrasonic treatment at different temperatures on thermal properties and full width at half maxima of starch and starch-lipid complex samples

图3 不同温度超声处理对淀粉（A）及其对应的淀粉-脂质复合物（B）样品DSC曲线的影响Fig.3 Effect of ultrasonic treatment at different temperatures on differential scanning calorimetry curves of starch (A) and starch-lipid complex (B) samples

淀粉热特性主要与淀粉颗粒无定形区和结晶区的分子结构、链长分布、直链淀粉含量等有关[34]。US-60的To和Tp高是因为高温超声优先破坏淀粉颗粒中较弱的晶体结构，剩余有序结构需要更高温度才能熔融[35]；而US样品的ΔH随超声处理温度的升高而降低则归因于超声破坏了淀粉分子间的氢键，晶体结构强度减弱，使双螺旋堆积密度变松散，因此破坏结晶结构所需要的能量降低[36]，这与Amini等[21]的研究结果一致。此外，Genkina等[37]报道ΔH可用于反映淀粉-脂质复合物的形成量，ΔH越小，形成的复合物越少。因此，US-DA样品ΔH随超声处理温度的升高而降低，说明超声处理温度越高，所得淀粉与脂质的复合量越低。

2.4 淀粉及其对应的淀粉-脂质复合物的结晶特征

不同温度超声处理对玉米淀粉及其对应的淀粉-脂质复合物样品X射线衍射图以及相对结晶度的影响如图4所示。NS和US样品均在2θ为15.3°、17.1°、18.2°和23.5°处出现衍射峰，呈典型的A型结晶结构（图4A）；NS-DA和US-DA样品均在2θ为12.9°和20.0°处出现强烈的衍射峰（图4B），表现为V型衍射模式[38]；对于淀粉样品，US样品的相对结晶度明显低于NS，且随着超声处理温度的升高，US样品的相对结晶度呈现降低趋势；对于淀粉-脂质复合物，US-DA样品的相对结晶度随超声处理温度的变化趋势与US样品一致。

图4 不同温度超声处理对淀粉（A）及其对应的淀粉-脂质复合物（B）样品结晶特征的影响Fig.4 Effect of ultrasonic treatment at different temperatures on crystallization characteristics of starch (A) and starch-lipid complex (B) samples

上述实验结果表明，超声处理并未改变淀粉的A型结晶结构，而在2θ为12.9°和20.0°处的衍射峰则是由于RVA仪糊化过程中形成了淀粉-脂质复合物[6]。与NS相比，US样品的相对结晶度明显降低，这与Abedi等[39]利用超声波处理（400 W、24 kHz、35～65 ℃）木薯淀粉和小麦淀粉得出的结论一致。这可能是热铺助超声处理破坏了玉米淀粉的结晶结构所致。此外，也有研究表明超声处理（2 000 W、16 kHz）后糙米淀粉的相对结晶度较高[40]。造成不同结果可能是因为超声引起的相对结晶度变化程度取决于实验条件和淀粉的种类[39]。

US-DA样品的相对结晶度小于NS-DA，说明玉米淀粉经不同温度超声处理后不利于其与脂质形成复合物。此外，超声处理温度的升高进一步降低了US-DA样品的相对结晶度，这与热铺助超声处理降低了玉米淀粉中直链淀粉的DP有关[13]，且DP的降低与直链淀粉糖苷键的部分断裂有关[21]。因此，超声处理温度越高，所得玉米淀粉越不利于与脂质形成复合物。

2.5 淀粉及其对应淀粉-脂质复合物的拉曼光谱特征

由图5可知，所有淀粉样品的拉曼光谱相似，且特征基团峰的位置一致。由表1可知，对于淀粉样品，US样品的FWHM显著大于NS（P＜0.05），且随着超声处理温度的升高，US样品的FWHM显著增大（P＜0.05）；对于淀粉-脂质复合物，US-DA样品的FWHM随超声处理温度的升高呈增大趋势。480 cm-1处特征波段的FWHM可用于表征淀粉结构的短程分子有序度，FWHM越小表明淀粉短程晶体有序性越高[41]。上述实验结果表明，超声处理并未改变淀粉的化学组成单位。不同温度超声处理后，玉米淀粉FWHM的变化趋势与2.4节相对结晶度的变化趋势相反，表明超声处理能降低玉米淀粉的短程分子有序性。此外，淀粉与月桂酸复合后，US-DA样品的FWHM显著高于NS-DA，且随着超声处理温度的升高而增大。说明玉米淀粉经高温超声处理后与脂肪酸的分子间相互作用减弱[42]，不利于淀粉-脂质复合物的形成，这也进一步印证了CI的分析结果。

图5 不同温度超声处理淀粉及其对应的淀粉-脂质复合物样品的拉曼光谱Fig.5 Raman spectra of starch and starch-lipid complex samples treated with ultrasound at different temperatures

2.6 不同温度超声处理对玉米淀粉直链淀粉含量的影响

由表2可知，与NS相比，除US-60外，其他US样品的直链淀粉相对含量均显著增大（P＜0.05）。这与Golkar等[20]的研究结果一致，表明超声处理玉米淀粉中直链淀粉含量的增加与支链淀粉分子的解聚有关，支链淀粉分子解聚产生更多的短链线性分子，从而增加淀粉颗粒中直链淀粉含量；其次，热量可破坏淀粉颗粒中心、无定形区生长环和直链淀粉结构的层状结构，导致直链淀粉浸出[43]，使得US-60的直链淀粉含量下降。此外，Amini等[21]研究发现玉米淀粉的DP随超声处理温度的升高而降低，且DP的降低与直链淀粉糖苷键的部分断裂有关。

表2 不同温度超声处理对淀粉样品直链淀粉相对含量、摩尔质量和链长分布的影响Table 2 Effect of ultrasonic treatment at different temperatures on amylose content,molecular mass and chain length distribution of starch samples

2.7 不同温度超声处理对玉米淀粉摩尔质量的影响

不同温度超声处理前后玉米淀粉的摩尔质量及链长分布结果如表2所示，所有样品均出现两个峰，峰1代表淀粉的支链淀粉分子（支化聚合物），峰2代表直链淀粉分子（线性聚合物）以及其他低摩尔质量分子。与NS相比，US样品支链淀粉和直链淀粉的摩尔质量均显著降低（P＜0.05），表明超声处理导致淀粉分子链发生解聚，进一步证实直链淀粉和支链淀粉分子被破坏，这与Han Lihong等[17]研究超声处理沙米淀粉的结果一致。此外，US样品直链淀粉和支链淀粉分子摩尔质量随超声处理温度的升高整体上呈现降低趋势，表明处理温度越高越有利于直链淀粉和支链淀粉分子解聚。

2.8 不同温度超声处理对玉米淀粉链长分布的影响

不同温度超声处理玉米淀粉的链长分布如表2和图6所示。淀粉的单位链根据DP分为A（DP 6～12）、B1（DP 13～24）、B2（DP 25～36）和B3（DP＞37）链4 个部分[15]。与NS相比，US样品的A链和B1链比例显著升高（P＜0.05），B2链和B3链比例均显著降低（P＜0.05）；随着超声处理温度的升高，US样品的A链和B1链比例呈现上升趋势，B2链和B3链比例呈现下降趋势。

图6 不同温度超声处理的玉米淀粉样品链长分布Fig.6 Chain length distribution of maize starch samples under ultrasonic treatment at different temperatures

A链为支链淀粉短链，是玉米淀粉结晶区的主要成分；而B链为长链，主要分布在非晶区域[15]。本研究结果表明，超声处理使玉米淀粉支链淀粉降解，这与Yang Qingyu等[44]的研究结果一致。其次，超声波可诱导大分子中点断裂，因此在较高的超声处理温度下，断裂点优先出现在支链淀粉的B3链上，然后在超声波初步降解B3链后，B2链将成为支链淀粉分子片段的长链被进一步降解[45]。

2.9 淀粉及其对应的淀粉-脂质复合物的消化特性

如图7所示，NS中RDS、SDS和RS的相对含量分别为77.2%、15.0%和7.8%，NS-DA中RDS、SDS和RS的相对含量依次为74.2%、9.0%和16.9%。可见，NS-DA中RS相对含量明显高于NS。US-60中RDS相对含量显著高于其他US样品（P＜0.05），而SDS相对含量显著低于其他US样品（P＜0.05）。随着超声处理温度升高，US-DA样品中RDS相对含量呈现升高趋势，SDS相对含量无显著性变化（P＞0.05），而RS相对含量则呈现下降趋势。

图7 不同温度超声处理对玉米淀粉及其对应的淀粉-脂质复合物样品消化特性的影响Fig.7 Effect of ultrasonic treatment at different temperatures on the digestibility of starch and starch-lipid complex samples

淀粉颗粒的形状和结晶结构、直链淀粉含量、淀粉植物来源、直链淀粉-脂质复合物和自身α-淀粉酶抑制剂等都有可能影响淀粉的消化特性[46]。上述实验结果表明，60 ℃超声处理使玉米淀粉中RDS相对含量显著增加，而SDS相对含量显著降低。这是因为超声处理导致淀粉颗粒表面出现孔洞，使得酶更容易进入淀粉颗粒内部，并与淀粉充分接触；此外，高温超声处理降解了淀粉链段，对较稳定的Blocket结构造成一定的破坏，从而增强了α-淀粉酶对淀粉的敏感性[47]。

脂质可通过阻止颗粒水化和阻止酶进入淀粉颗粒来降低淀粉消化率，故淀粉-脂质复合物比淀粉对消化酶具有更强的抵抗力[48]。已有研究表明，添加脂质增加淀粉对酶解的抗性与淀粉脂质复合物的形成直接相关[49]，本实验NS-DA中RS相对含量显著高于NS也印证了这一观点。US样品中直链淀粉DP随超声处理温度的升高而降低[21]，使得淀粉-脂质复合物的形成减少，这是导致US-DA样品中RS相对含量随超声处理温度升高而降低的重要原因。

3 结论

本研究探讨了不同温度超声处理对玉米淀粉脂质复合能力的影响及其机理，结果表明超声处理显著降低了淀粉的脂质复合能力（P＜0.05），且随着处理温度的升高，玉米淀粉与脂质的CI呈现下降趋势，所形成复合物的ΔH、相对结晶度、短程分子有序度及RS相对含量均呈现降低趋势。超声处理过程中产生的机械力和热使淀粉链段发生降解，除US-60外，其他US样品直链淀粉相对含量相比原淀粉显著升高（P＜0.05）；US-60颗粒内部直链淀粉浸出使表面形态变得粗糙。本研究结果有助于分析不同温度超声处理对玉米淀粉多尺度结构及其脂质复合能力的影响机制，可为超声技术在功能型淀粉产品研发方面的应用提供理论指导。