擠壓剪切活化對添加耐高溫α-淀粉酶脫胚玉米淀粉結(jié)構(gòu)和理化特性的影響

馬成業(yè)，范玉艷，于雙雙，張東亮

（1.山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東 淄博 255091；2.山東省高校農(nóng)產(chǎn)品功能化技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 淄博 255091）

擠壓技術(shù)因生產(chǎn)效率高、成本低、能耗低、環(huán)境友好等特點(diǎn)，在食品、化工、制藥中有著廣泛的應(yīng)用[1-2]。通過擠壓膨化，可以改變谷物內(nèi)部組分的分子結(jié)構(gòu)，使得谷物中淀粉降解，還原糖和糊精含量增多，從而明顯提高原料的利用率[3]。擠壓剪切活化技術(shù)是淀粉生物和機(jī)械降解、加快淀粉酶的水解速率和提高淀粉利用率的一種重要、有效的方法和手段[4]。擠壓過程中淀粉受到水分、熱、機(jī)械剪切等的聯(lián)合作用，維持顆粒結(jié)構(gòu)的部分氫鍵斷裂、結(jié)晶結(jié)構(gòu)解體，膨脹的淀粉顆粒破裂[5]。同時淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)消失，分子質(zhì)量降低，使淀粉顆粒和半結(jié)晶體系轉(zhuǎn)變成高黏態(tài)和塑性態(tài)[6]；此外，擠壓還可增加淀粉酶與顆粒形態(tài)消失的淀粉的作用面積，加快酶的水解速率。以干法脫胚玉米為原料，添加淀粉酶后制得的擠壓淀粉用于淀粉糖漿生產(chǎn)，與采用濕法淀粉為原料生產(chǎn)淀粉糖漿相比較，工藝流程短、設(shè)備投資低、污水排放少，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的環(huán)保效益[7-8]。而淀粉作為脫胚玉米的主要成分，其結(jié)晶結(jié)構(gòu)、糊化特性等對產(chǎn)品的加工特性等有重要影響。因此，脫胚玉米添加淀粉酶后，深入研究擠壓剪切活化對淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)、熱特性、顆粒形貌、相變等的影響顯得尤為重要。本研究使用加酶擠壓技術(shù)處理脫胚玉米，采用偏光顯微鏡、掃描電子顯微鏡、熱臺顯微鏡、X射線衍射分析、差示掃描量熱分析、傅里葉變換紅外光譜等技術(shù)探究添加耐高溫α-淀粉酶擠壓脫胚玉米中的淀粉結(jié)構(gòu)及性質(zhì)變化，為研究淀粉改性和淀粉深加工提供基礎(chǔ)參考和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

脫胚玉米（水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)12.46%、淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)76.25%、蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)6.47%、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.98%） 天津?qū)氎嬗衩准庸S；耐高溫α-淀粉酶（活力20 000 U/mL）博立生物工程有限公司；中溫α-淀粉酶（活力4 000 U/g）北京奧博星生物技術(shù)有限公司；其他所需的化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

剖分式單螺桿擠壓機(jī)由山東理工大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品精深加工實(shí)驗(yàn)室自制，生產(chǎn)效率為100 kg/h。由三段加熱組合套筒和螺桿組成，長徑比17.4∶1，螺桿直徑77 mm，螺桿轉(zhuǎn)速為0～1 200 r/min（無級可調(diào)），套筒溫度為0～300 ℃（連續(xù)可調(diào)），配有溫度數(shù)顯儀表閉環(huán)自控系統(tǒng)。

D8 ADVANCE多晶X射線衍射儀 德國Brucker公司；NICOLET 5700傅里葉變換紅外光譜儀 美國Thermo公司；Q100 差示掃描量熱法（differential scanning calorimetry，DSC）儀 美國TA公司；501萬能顯微鏡日本尼康株式會社；QUANTA250場發(fā)射掃描電子顯微鏡美國FEI公司；BHS-2光學(xué)顯微鏡 日本Olympus公司；THMS600熱臺設(shè)備和溫度控制操作系統(tǒng) 英國Linkam Scientific公司。

1.3 方法

1.3.1 擠壓脫胚玉米制備工藝

添加耐高溫α-淀粉酶擠壓脫胚玉米：稱取2 kg脫胚玉米粉，調(diào)整原料水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，添加耐高溫α-淀粉酶，添加量為10 U/g原料；設(shè)置擠壓機(jī)操作參數(shù)：螺桿轉(zhuǎn)速為110 r/min，從喂料口到出料口三段套筒溫度分別設(shè)置為40、50、60 ℃，模孔直徑12 mm（3 個）；擠壓未加酶脫胚玉米：原料不添加耐高溫α-淀粉酶，其他物料參數(shù)和擠壓系統(tǒng)參數(shù)與加酶擠壓相同（表1）。擠出物室溫晾干，使用錘片式粉碎機(jī)粉碎，全部物料通過80 目篩，密封于塑料袋中，低溫保存。

表 1 擠壓添加酶制劑脫胚玉米取料實(shí)驗(yàn)擠壓系統(tǒng)參數(shù)Table 1 Extrusion parameters of degerminated corn with and without thermostable α-amylase

1.3.2 酶解力測定

取試樣0.1 g，加50.0 mL蒸餾水，搖勻后取樣10.0 mL，加5 g/100 mL中溫α-淀粉酶2.0 mL，39 ℃水浴振蕩90 min；加入1 mol/L HCl 1.0 mL，定容至50.0 mL，漩渦振蕩混勻后過濾。濾液稀釋6倍，取1.0 mL稀釋液和1.0 mL DNS試劑于50 mL比色管中，沸水浴5 min，快速冷卻至室溫，加10.0 mL的蒸餾水；于540 nm波長處比色（以不加樣品的空白調(diào)節(jié)零點(diǎn)），以1 g淀粉的吸光度作為酶解力[9]。

1.3.3 碘藍(lán)值測定

準(zhǔn)確稱取0.1 g樣品（干基），使用1.0 mL無水乙醇將樣品濕潤后，加入10 mL 1.0 mol/L NaOH溶液后，置于沸水浴中加熱10 min，冷卻后定容至100 mL，混勻即為樣品溶液。移取1.4 mL樣品溶液于50 mL容量瓶，依次加入4 mL 0.09 mol/L NaOH溶液、0.48 mL 1 mol/L乙酸溶液和0.8 mL 1 mol/L碘試劑，用蒸餾水定容至50 mL，混勻后10 min，于620 nm波長處測吸光度，吸光度即為碘藍(lán)值?？瞻子?.7 mL蒸餾水加入2 mL 0.09 mol/L NaOH溶液、0.4 mL 1 mol/L乙酸溶液和0.4 mL 1 mol/L碘試劑定容至50 mL配制[10]。

1.3.4 糊化度測定

參照碘呈色分析法測定[11]。

1.3.5 直鏈淀粉含量測定

脫胚玉米及擠出物中直鏈淀粉含量參照GB 7648—1987《水稻、玉米、谷子籽粒直鏈淀粉測定法》中的方法測定。

1.3.6 偏光十字觀察

配制5 mL甘油、水體積比為1∶1的溶液，加約0.5 g樣品于其中調(diào)成乳濁液，滴適量到載玻片上，蓋上蓋玻片后在偏振光下觀察淀粉的形態(tài)，放大倍數(shù)為500 倍[12]。

1.3.7 X射線衍射分析和結(jié)晶度測定

將樣品緊密地充填到塑料磨具（直徑20 mm，深1.5 mm）中，放在X射線衍射儀下進(jìn)行測定。特征射線Cu Kα，測試電壓35 kV、測試電流30 mA。掃描條件為：掃描2θ范圍為3°～50°，步長為0.02°，掃描速率為3（°）/min[13-14]。

結(jié)晶度使用MDI Jade軟件曲線平滑的方法計算[15]。利用MDI Jade軟件打開樣品X射線衍射圖譜，取2θ 4°～30°的圖譜并平滑，扣除背底，左鍵點(diǎn)擊每個峰兩端最低點(diǎn)，描出微晶區(qū)和結(jié)晶區(qū)分割線，讀出樣品結(jié)晶度。

1.3.8 樣品顆粒形貌觀察

采用掃描電子顯微鏡進(jìn)行樣品的顆粒形貌觀察。取少許樣品均勻粘在導(dǎo)電膠上，然后噴金處理，噴金70 s，放入電子顯微鏡室觀察。在操作電壓10 kV下觀察淀粉的形態(tài)，并拍攝具有代表性的淀粉顆粒形貌[16]。

1.3.9 熱臺顯微鏡觀察

實(shí)驗(yàn)采用BHS-2光學(xué)顯微鏡進(jìn)行顆粒形態(tài)觀察，同時，連接THMS600熱臺設(shè)備和溫度控制操作系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時觀察。稱取一定量的樣品配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的乳濁液待用，滴1～2 滴上述漿液于玻片上，用專用的熱臺實(shí)驗(yàn)?zāi)z密封，放入熱臺中加熱；加熱溫度從28 ℃開始，至淀粉顆粒偏光十字完全消失停止加熱；加熱過程中，升溫速率為2 ℃/min，每隔30 s分別用數(shù)碼相機(jī)拍攝淀粉顆粒的普通光學(xué)顯微鏡圖片[17]。

1.3.10 樣品傅里葉變換紅外光譜掃描

將樣品和溴化鉀于真空干燥至恒質(zhì)量，稱取1 mg 樣品于瑪瑙研缽中，加入100 mg溴化鉀粉末，研磨均勻，裝入壓片模具中制成簿片。采用傅里葉變換紅外光譜儀對樣品進(jìn)行掃描和測定，波數(shù)范圍為400～4 000 cm-1，掃描次數(shù)為32，分辨率為4 cm-1[18]。

1.3.11 樣品DSC分析

準(zhǔn)確稱量5 mg樣品，加入去離子水10 mg，密封于普通鋁盤中在20 ℃平衡16 h，之后放入DSC中進(jìn)行掃描，用鋁制空坩堝樣品池作參比物，升溫區(qū)間為20～100 ℃，升溫速率為5 ℃/min，載氣為氮?dú)?，流速?0 mL/min[19]。描繪各樣品的糊化吸熱曲線，測定樣品的峰起始溫度To，峰值溫度Tp，峰結(jié)束溫度Tc和相變焓ΔH。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重復(fù)3 次，以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用Origin 9.1軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪制結(jié)果狀態(tài)圖，使用MDI Jade軟件計算樣品的結(jié)晶度。以SPSS統(tǒng)計軟件的Duncan法進(jìn)行單因素方差分析，比較不同處理間的差異顯著性，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解力、碘藍(lán)值、糊化度和直鏈淀粉含量

酶解力、碘藍(lán)值和糊化度是研究脫胚玉米物理化學(xué)特性的重要指標(biāo)，脫胚玉米經(jīng)過擠壓和加酶擠壓處理后，酶解力、碘藍(lán)值和糊化度與原脫胚玉米有較大的差異。碘藍(lán)值、酶解力和糊化度與脫胚玉米的直鏈淀粉含量、顆粒結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)等有著密切的關(guān)系。

圖 1 樣品的酶解力、碘藍(lán)值、糊化度和直鏈淀粉含量Fig. 1 Enzymatic hydrolysis efficiency, iodine blue value, gelatinization degree and amylose content of native, extruded and enzymatic extruded degerminated corn starch

原脫胚玉米的酶解力為1.0，擠壓脫胚玉米的酶解力可達(dá)1.7，脫胚玉米經(jīng)過加酶擠壓后，酶解力進(jìn)一步升高，可達(dá)2.1（圖1A）。原脫胚玉米晶體結(jié)構(gòu)緊密，故酶解力較低。脫胚玉米中的淀粉顆粒經(jīng)過擠壓后，結(jié)晶區(qū)被破壞，使位于淀粉粒核心部分的直鏈淀粉暴露出來，易于酶解，酶解力較大（圖1A）。脫胚玉米經(jīng)過擠壓和加酶擠壓后，糊化度到86%和91%以上（圖1B）。擠壓膨化過程中的淀粉糊化，是一個在低水分含量狀態(tài)下的糊化過程[20]。淀粉分子間的氫鍵斷裂是淀粉糊化的本質(zhì)。脫胚玉米在加酶擠壓過程受到溫度、壓力、機(jī)械剪切和淀粉酶的聯(lián)合影響，淀粉分子間的氫鍵斷裂，使淀粉糊化。脫胚玉米在擠壓機(jī)螺桿的推動下不規(guī)則前進(jìn)，在推進(jìn)力和摩擦力機(jī)械作用下受壓變熱，使氫鍵斷裂[21-22]。

脫胚玉米經(jīng)過擠壓和加酶擠壓后，淀粉內(nèi)的部分氫鍵斷裂，淀粉發(fā)生糊化，直鏈淀粉含量降低。而碘藍(lán)值是表示淀粉結(jié)合碘能力的一個指標(biāo)，可反映直鏈淀粉含量和鏈長的變化[23]。碘分子與直鏈淀粉反應(yīng)，形成藍(lán)色絡(luò)合物，淀粉的分解量越小，顏色越深，碘藍(lán)值越大。當(dāng)直鏈淀粉的含量較高或鏈長較長時，碘藍(lán)值較大[10,24]。擠壓脫胚玉米的碘藍(lán)值明顯高于加酶擠壓脫胚玉米的碘藍(lán)值，但是均小于原脫胚玉米的碘藍(lán)值（圖1C）。直鏈淀粉與碘產(chǎn)生藍(lán)色，而支鏈淀粉則生成紫紅色。脫胚玉米經(jīng)過擠壓和加酶擠壓后，直鏈淀粉含量降低（圖1D）。

2.2 樣品偏光十字觀察

在使用偏光顯微鏡觀察具有球狀微晶結(jié)構(gòu)的淀粉顆粒時，能夠觀察到雙折射現(xiàn)象，又叫偏光十字現(xiàn)象。淀粉顆粒內(nèi)部存在分子鏈有序排列的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和分子鏈無序排列的無定形結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)在密度和折射率上存在差別，具有各向異性，在偏振光通過淀粉顆粒時形成了偏光十字[23]；因此通過偏光十字是否消失來判斷微晶結(jié)構(gòu)的存在狀況[26]。

圖 2 樣品的偏光十字觀察Fig. 2 Polarizing microscopic observation of the samples

由圖2可以看出，脫胚玉米偏光十字較為清晰，經(jīng)擠壓和加酶擠壓處理后，大量淀粉顆粒的偏光十字消失，即使存在偏光十字，也較為模糊。擠壓和加酶擠壓能夠破壞淀粉顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，利于淀粉的糊化和液化。

2.3 樣品結(jié)晶特性

淀粉顆粒由形狀和大小不一的顆粒組成，可以分為結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)。射線衍射是目前研究淀粉類物質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)最普遍和最有效的方法，可以判定淀粉的結(jié)晶類型和品種以及淀粉在物理化學(xué)處理過程中的晶型變化特性[27]。在X射線衍射圖譜中結(jié)晶結(jié)構(gòu)對應(yīng)尖峰衍射特征，無定形區(qū)對應(yīng)彌散衍射特征，通過對比和研究X射線衍射圖譜中尖峰衍射特征和彌散衍射特征的比例及變化規(guī)律就可以確定淀粉顆粒的結(jié)晶性質(zhì)[28]。

圖 3 原脫胚玉米、擠壓和加酶擠壓脫胚玉米的X射線衍射圖譜Fig. 3 X-ray diffraction patterbs of native, extruded and enzymatic extruded degerminated corn

表 2 原脫胚玉米、擠壓和加酶擠壓脫胚玉米X射線衍射圖譜數(shù)據(jù)Table 2 X-ray diffraction data of native, extruded degerminated corn and enzymatic extruded degerminated corn

根據(jù)淀粉類物質(zhì)的X射線衍射圖譜和特征值，淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)可分為4 類，分別為天然淀粉的A、B、C型和直鏈淀粉-脂類復(fù)合物的V型[29-30]。利用X射線衍射對原脫胚玉米、擠壓脫胚玉米和加酶擠壓脫胚玉米的測試結(jié)果如見圖3所示。原脫胚玉米在2θ為15°、17°、18°、23°時都存在尖峰衍射，表明原脫胚玉米的淀粉晶型為A型的淀粉特征[29-30]，相對結(jié)晶度為40.35%。擠壓脫胚玉米和加酶擠壓脫胚玉米相對結(jié)晶度分別為34.41%和30.31%（表2），表明擠壓破壞了脫胚玉米中淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這與偏光十字結(jié)果相一致。在擠壓脫胚玉米和加酶擠壓脫胚玉米的X射線衍射圖譜中，在2θ 20°有新的衍射峰出現(xiàn)[29]。原脫胚玉米含有約1.0%的粗脂肪和約29%的直鏈淀粉，脂肪和直鏈淀粉在擠壓過程中復(fù)合，形成淀粉脂復(fù)合物[19]，這種復(fù)合物具有一定的結(jié)晶性，在2θ 20°有特征衍射峰[32-33]。擠壓脫胚玉米和加酶擠壓脫胚玉米的晶型為A+V型。脫胚玉米在擠壓和加酶擠壓過程中，由于受到熱、水分散失、壓力、剪切和酶等的綜合作用，部分淀粉顆粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)破壞，淀粉糊化，這與圖1B糊化度的結(jié)果相一致。

2.4 微觀結(jié)構(gòu)觀察

脫胚玉米在擠壓機(jī)內(nèi)受到摩擦、剪切、壓力的作用，使淀粉顆粒解體，同時擠壓機(jī)套筒溫度、壓力升高，脫胚玉米從?？姿查g擠出，瞬間降至低溫常壓，大部分水分在此壓差下急劇汽化散失，進(jìn)一步破壞淀粉晶體結(jié)構(gòu)，同時變成片狀結(jié)構(gòu)[34]。

圖 4 樣品的掃描電子顯微鏡圖Fig. 4 Scanning electron microscopic images of three samples

從圖4可以看出，原脫胚玉米顆粒比較完整，表面光滑，顆粒形狀不規(guī)則，多數(shù)顆粒為多角形，顆粒表面存在多個平面和棱角。經(jīng)過擠壓處理后，脫胚玉米顆粒在擠壓剪切、摩擦等作用下，絕大部分顆粒破碎，變成扁長狀，破碎后的小顆粒在強(qiáng)烈的擠壓剪切作用下聚集成團(tuán)，表面有孔洞。加酶擠壓脫胚玉米顆粒團(tuán)聚而成的顆粒較少，顆粒成多角，這種結(jié)構(gòu)利于酶的水解，可提高糖漿收率和縮短糖化時間[7]。

2.5 熱臺顯微鏡觀察樣品升溫過程中顆粒變化

熱臺顯微鏡法能夠觀察到脫胚玉米顆粒在升溫過程中結(jié)構(gòu)的破壞過程，能夠原位、在線實(shí)時地觀察顆粒在加熱時的形態(tài)變化、膨脹程度以及晶體結(jié)構(gòu)破壞的過程[35]。用熱臺顯微鏡在無剪切力條件下連續(xù)測定原脫胚玉米、擠壓脫胚玉米和加酶擠壓脫胚玉米在升溫過程中的顆粒變化情況。

圖5是加熱速率為2 ℃/min時，在線觀察同一視野內(nèi)，普通光下3 種物料在不同溫度下的顯微鏡照片。30 ℃時是物料的最初形態(tài)，從顯微鏡下觀察到樣品顆粒變化和糊化是非線性的。在30～60 ℃，原脫胚玉米顆粒發(fā)生了細(xì)微的膨脹，顆粒保持原有的形態(tài)；在65～70 ℃，顆粒的形態(tài)基本未發(fā)生改變，顆粒變大；75～80 ℃，顆粒繼續(xù)變大，并且形態(tài)開始發(fā)生改變，顆粒外部破損嚴(yán)重，還有一些碎片存在；85～90 ℃時，原有顆粒形態(tài)消失，顆粒破碎，彌散到漿液中，此時淀粉完成糊化。

圖 5 普通光下3 種物料在不同溫度下的顆粒形態(tài)Fig. 5 Real time light microscopic images of three samples at different temperatures under normal light

擠壓脫胚玉米和加酶擠壓脫胚玉米的大部分顆粒形態(tài)發(fā)生變化，淀粉糊化，在熱臺顯微鏡觀察到的顆粒形態(tài)變化與原脫胚玉米有差異。在30～60 ℃時，聚集成團(tuán)的顆粒吸水膨脹，顆粒之間距離增大；在65～70 ℃時團(tuán)簇解體，部分損傷顆粒破裂，這部分顆粒吸水膨脹程度比原脫胚玉米高；在75～80 ℃時，團(tuán)簇完全解體，損傷顆粒吸水膨脹到最大程度，并裂解；85～90 ℃時，顆粒完全解體，原有形態(tài)完全消失，裂解后的顆粒遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原脫胚玉米。

擠壓和加酶擠壓脫胚玉米在升溫糊化過程中，淀粉吸水膨脹速率比原脫胚玉米快，糊化裂解后的粒度小于原脫胚玉米，利于淀粉酶的水解。

2.6 樣品DSC分析

在水和熱共同作用下，淀粉-水混合體系糊化過程中發(fā)生相變，淀粉顆粒經(jīng)歷不可逆的無序相變過程。糊化熱焓則被看作是糊化過程解開雙螺旋所需要的能量，熱焓值越大，則表示淀粉顆粒結(jié)構(gòu)越緊密，分子間相互作用力越強(qiáng)[36]。由圖6和表3可以看出，破碎的脫胚玉米顆粒（擠壓和加酶擠壓脫胚玉米）在DSC分析中吸熱量小。

圖 6 原脫胚玉米、擠壓脫胚玉米和加酶擠壓脫胚玉米的DSC曲線Fig. 6 Thermal properties of native, extruded and enzymatic extruded degerminated corn by DSC analysis

表 3 原脫胚玉米、擠壓脫胚玉米和加酶擠壓脫胚玉米的熱特性值Table 3 Enthalpy change values of native, extruded and enzymatic extruded degerminated corn

2.7 樣品的傅里葉變換紅外光譜特征

圖 7 原脫胚玉米、擠壓和加酶擠壓脫胚玉米的傅里葉變換紅外光譜Fig. 7 Fourier transform infrared spectra of native, extruded and enzymatic degerminated corn

由圖7可知，原脫胚玉米、擠壓脫胚玉米和加酶擠壓脫胚玉米的傅里葉變換紅外譜帶主要集中在3 371～3 320、2 935～2 925、1 649～1 644、1 423～1 240、1 161～1 016、931～708、610～430 cm-17 個波段，并且峰強(qiáng)度大。3 種物料的傅里葉變換紅外光譜最大吸收峰波數(shù)范圍基本相同，特征吸收峰位置和特征指紋相同，但相同峰位的峰吸收強(qiáng)度有較大差異，表明3 種物料化學(xué)成分基本相同。

原脫胚玉米在3 750～3 000 cm-1的峰是淀粉分子間和分子內(nèi)的氫鍵伸縮振動產(chǎn)生的吸收峰，為多個O—H伸縮振動吸收峰，并重疊在一起。但是擠壓和加酶擠壓的峰比原脫胚玉米的峰窄而且強(qiáng)度低。原脫胚玉米淀粉分子靠分子間氫鍵結(jié)合而排列得很緊密，形成束狀的膠束，彼此之間間隙很小，即使水分子也難以滲透進(jìn)去。峰向低波數(shù)方向位移距離越大，氫鍵增強(qiáng)程度也越大。因?yàn)槊撆哂衩捉?jīng)過擠壓和酶聯(lián)合處理后，淀粉顆粒受到剪切、熱或酶的作用發(fā)生糊化和降解，破壞淀粉顆粒的晶體結(jié)構(gòu)，分子間和分子內(nèi)氫鍵斷裂，導(dǎo)致擠出物中淀粉的—OH吸收振動峰向高波數(shù)方向移動。擠壓脫胚玉米淀粉分子中的C—O鍵的伸縮振動峰均發(fā)生了位移[37]。

2930 c m-1為—C H2的反對稱伸縮振動，1 480～1 300 cm-1為—CH2和—CH的變角伸縮振動范圍，—CH2變角振動頻率位于高頻一側(cè)，—CH變角振動頻率位于低頻一側(cè)，擠壓脫胚玉米與擠壓和原脫胚玉米相比較，此范圍內(nèi)—CH2和—CH的振動加強(qiáng)。1 417 cm-1為C—C伸縮振動，1 422 cm-1為C—O不對稱伸縮振動。1 155 cm-1為淀粉中C—O—C強(qiáng)極性特征吸收峰，1 020 cm-1淀粉中C—OH伸縮振動[37]，擠壓脫胚玉米與擠壓和原脫胚玉米相比較，此范圍內(nèi)—CH2和—CH的振動減弱，表明淀粉晶體破壞。669～539 cm-1為淀粉特征吸峰，擠壓脫胚玉米與擠壓和原脫胚玉米相比較，振動減弱，說明擠壓和加酶擠壓使降解淀粉。980 cm-1處峰面積變化顯示脫胚玉米中淀粉原有結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化，1 020 cm-1處峰面積變化顯示脫胚玉米中淀粉無定形結(jié)構(gòu)的變化[38]。擠壓和加酶擠壓脫胚玉米在此兩處的峰面積均呈下降趨勢，表明擠壓和加酶擠壓對脫胚玉米中淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)有較大變化，結(jié)晶度降低。

3 結(jié) 論

脫胚玉米經(jīng)過加酶擠壓后的酶解力是原脫胚玉米的2.1 倍，比擠壓脫胚玉米高23.3%；直鏈淀粉含量和碘藍(lán)值下降，糊化度升高。

脫胚玉米經(jīng)擠壓和加酶擠壓處理后，大量淀粉顆粒的偏光十字消失，即使存在偏光十字，也較為模糊。脫胚玉米的淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)破裂，原脫胚玉米表面光滑完整的顆粒消失。在加酶擠壓作用下，團(tuán)聚而成的顆粒較少，顆粒成多角的片狀，這種結(jié)構(gòu)利于酶的水解。

熱臺顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，加酶擠壓脫胚玉米在升溫糊化過程中，淀粉吸水膨脹速率比擠壓和原脫胚玉米快，糊化裂解后的粒度小于原脫胚玉米，利于淀粉酶的水解。

在水和熱共同作用下，淀粉-水混合體系糊化過程中發(fā)生相變，淀粉顆粒經(jīng)歷不可逆的無序相變過程。破碎的脫胚玉米顆粒（擠壓和加酶擠壓脫胚玉米）在DSC測試中吸熱量小。

脫胚玉米擠壓和加酶擠壓后的傅里葉變換紅外光圖譜相似，基團(tuán)位置發(fā)生位移，擠壓和加酶擠壓使脫胚玉米中的淀粉晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。