糜子淀粉結(jié)構(gòu)及理化特性研究進(jìn)展

李夢(mèng)琴, 田爭(zhēng)爭(zhēng), 田瀟凌, 常逍柯, 林順順

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,河南 鄭州 450002)

糜子(PanicummiliaceumL.)是世界上最古老的谷類作物之一,屬禾本科黍?qū)賉1]。糜子有粳糯之分,根據(jù)中國(guó)傳統(tǒng)的稱謂,粳性糜子可稱為稷,糯性糜子可稱為黍[2]。糜子是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的食物,富含蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)(如鈣和鐵),且不含麩質(zhì),適合乳糜瀉患者食用[3]。此外,糜子的升糖指數(shù)較低,有助于控制血糖、血脂等[4];糜子還含有豐富的β-胡蘿卜素、葉酸和煙酸等物質(zhì)[5],具有很大的營(yíng)養(yǎng)潛力,在健康食品的市場(chǎng)上備受關(guān)注。

糜子的主要成分是淀粉,約占籽粒干質(zhì)量的58.59%～77.87%[6],由線性的直鏈淀粉和高度支化的支鏈淀粉組成[7],對(duì)糜子制品的品質(zhì)有決定性影響。粳性糜子的直鏈淀粉含量為4.5%～12.7%[8],質(zhì)地較硬且有韌性,適用于煮飯或熬粥[9],糯性糜子的直鏈淀粉含量小于3.7%,質(zhì)地較軟糯,適用于制作年糕、湯圓、粽子等傳統(tǒng)小吃[10]。以往研究表明,淀粉的組成直接影響淀粉的理化特性,隨著研究的深入,發(fā)現(xiàn)淀粉的多尺度結(jié)構(gòu)對(duì)淀粉的理化特性有極大的影響,越來越多的學(xué)者開始關(guān)注淀粉的多尺度結(jié)構(gòu)與理化特性的關(guān)系[11-12]。

淀粉的多尺度結(jié)構(gòu)復(fù)雜,包括淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu),在加工過程中淀粉分子分解并重新組裝,其多尺度結(jié)構(gòu)的改變對(duì)淀粉的理化特性有顯著的影響[13]。了解糜子淀粉的多尺度結(jié)構(gòu)有助于理解淀粉的內(nèi)部組成,以及分子鍵的相互作用,可以解釋淀粉的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì),如淀粉的糊化特性、熱焓特性、流變特性和消化特性等,對(duì)于理解淀粉的食品加工特性非常重要,如黏性、流動(dòng)性、穩(wěn)定性等[14]。了解糜子淀粉的多尺度結(jié)構(gòu),有助于探究影響淀粉理化特性的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),以及不同品種糜子在食品加工中的適宜性,可以為糜子制品的開發(fā)提供重要支撐,促進(jìn)糜子在食品行業(yè)中的創(chuàng)新和發(fā)展。

1 糜子淀粉的多尺度結(jié)構(gòu)

1.1 糜子淀粉的顆粒形貌

糜子的淀粉顆粒填充在糜子的胚乳部分[15]。在糜子的角質(zhì)胚乳中,淀粉顆粒被大量近似球形的蛋白質(zhì)包圍,形成緊密的結(jié)構(gòu);在糜子的粉質(zhì)胚乳中,蛋白質(zhì)的數(shù)量減少且更接近于球形,分散在淀粉顆粒之間(圖1-A～B)[16]。糜子淀粉顆粒的粒徑范圍為2.86～12.02 μm,屬于小型顆粒,淀粉顆粒大小會(huì)對(duì)淀粉的糊化特性、流變特性以及對(duì)酶的敏感性等產(chǎn)生影響[17]。通過掃描電鏡觀察粳性糜子和糯性糜子的籽粒,其淀粉顆粒形態(tài)無明顯差別,且表面黏附了蛋白質(zhì)等其他成分,然而粳性糜子的淀粉顆粒略大于糯性糜子(圖1-C～D)。

A、B:粳性糜子淀粉、糯性糜子淀粉的掃描電子顯微鏡圖片;C、D:糜子角質(zhì)胚乳和粉質(zhì)胚乳(堿性品紅染色)的激光掃描共聚焦顯微鏡圖片,放大倍數(shù)為×40。

用堿提取法提取的糜子淀粉,其淀粉顆粒的表面有凹陷和從外部向淀粉顆粒內(nèi)部延伸的孔隙[18]。這些凹陷是由于蛋白質(zhì)或小淀粉顆粒的擠壓,或是在提取過程中堿液對(duì)糜子淀粉顆粒的侵蝕導(dǎo)致[19];而糜子淀粉顆粒表面孔隙則是淀粉的天然特征,與分離、制備和觀察技術(shù)無關(guān)[20]。這些孔隙能夠?qū)⒌矸垲w粒的中心腔與外部環(huán)境連接,并且提高淀粉顆粒對(duì)酶的敏感性[21]。張麗珍等[18]觀察到粳性糜子淀粉顆粒表面可見的凹陷和孔隙要多于糯性糜子淀粉,然而相較于糯性糜子,粳性糜子的淀粉消化速率更慢,這表明除淀粉的顆粒形貌外,淀粉的消化特性還受到淀粉的組成、分子結(jié)構(gòu),以及與其他組分的相互作用等因素的影響。糜子淀粉的顆粒形貌主要受到基因型和種植地區(qū)環(huán)境的影響,如播期、氣候、土壤等,且環(huán)境的影響大于基因型的影響[22]。

1.2 糜子淀粉的分子結(jié)構(gòu)

淀粉的分子結(jié)構(gòu)常用相對(duì)分子質(zhì)量、鏈長(zhǎng)分布表征[23]。粳性糜子淀粉的相對(duì)分子質(zhì)量為2.4×107,糯性糜子淀粉的相對(duì)分子質(zhì)量為17.0×107,粳性糜子和糯性糜子淀粉分支度分別為2.8%、4.2%[6],相較于粳性糜子淀粉,糯性糜子淀粉的分子較大且分支較多。

淀粉鏈長(zhǎng)分布通常采用聚合度(degree of polymerization,DP)來描述[24]。支鏈淀粉的分子結(jié)構(gòu)由A鏈、B鏈和C鏈構(gòu)成,C鏈在每個(gè)支鏈淀粉分子中只有一條,其一端為非還原端,另一端為還原端,是支鏈淀粉分子的主鏈[25]。支鏈淀粉根據(jù)鏈段的長(zhǎng)度以及跨越簇的數(shù)量又可以分為A鏈(DP 6～24)、B1鏈(DP 13～24)、B2鏈(DP 25～36)和B3鏈(DP>36)[26]。粳性糜子和糯性糜子的支鏈淀粉平均鏈長(zhǎng)分別為20.1%、19.2%,相較于粳性糜子淀粉,糯性糜子淀粉A鏈和B1鏈的相對(duì)比例較高,B2、B3鏈的相對(duì)比例較低[6]。

研究表明,淀粉可以吸附或包埋食品的風(fēng)味分子,對(duì)食品風(fēng)味分子釋放具有調(diào)節(jié)作用,直鏈淀粉含量高的淀粉可以復(fù)合更多的風(fēng)味分子[27],合適的鏈長(zhǎng)有助于提高復(fù)合物的穩(wěn)定性,提高風(fēng)味物質(zhì)的保留效果,太長(zhǎng)的直鏈淀粉鏈(DP>60)在與風(fēng)味分子相互作用中容易發(fā)生錯(cuò)位或交叉連接,使復(fù)合物結(jié)構(gòu)紊亂,從而導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)的缺陷,而直鏈淀粉鏈太短(DP<20),則不利于復(fù)合物的形成[28]。除此之外,直鏈淀粉與脂質(zhì)等大分子物質(zhì)通過疏水相互作用、氫鍵等形成復(fù)合物,使淀粉內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻緊密,淀粉顆粒具有韌性和彈性[29],支鏈淀粉也能與脂質(zhì)發(fā)生一定程度的相互作用,但由于支鏈淀粉的高分支度及側(cè)鏈間的空間位阻,其與脂質(zhì)的相互作用遠(yuǎn)不如直鏈淀粉[30],因此用粳性糜子制作的糜子飯質(zhì)地較硬,更耐咀嚼[31],而支鏈淀粉間的氫鍵可以儲(chǔ)存更多的水分[32],使淀粉顆粒具有更好的保水性和膨脹力,制品較為軟糯[31],因此用糯性糜子制作的粥軟爛黏稠,適口性更好[33]。

1.3 糜子淀粉的結(jié)晶特性

淀粉的微晶結(jié)構(gòu)常用X-射線衍射(X-ray diffraction,XRD)表征[34]。淀粉的微晶結(jié)構(gòu)由支鏈淀粉的側(cè)鏈相互纏結(jié)成雙螺旋的形式堆疊構(gòu)成[35],糜子淀粉的X-射線衍射圖譜在2θ角為15°、17°、18°、23°左右均出現(xiàn)強(qiáng)衍射峰,微晶結(jié)構(gòu)為A-型[36],糜子淀粉的相對(duì)結(jié)晶度為42.05%～48.36%,粳性糜子淀粉的相對(duì)結(jié)晶度略大于糯性糜子淀粉[37]。研究表明,長(zhǎng)鏈支鏈淀粉比短鏈支鏈淀粉更易形成穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)[38],在粳性糜子淀粉中,支鏈淀粉B2和B3鏈的相對(duì)比例較高,導(dǎo)致粳性糜子淀粉的相對(duì)結(jié)晶度更高,并且在加熱條件下更穩(wěn)定。

研究表明,向蛋糕中添加75%經(jīng)濕熱處理的糜子粉,可以使蛋糕的氣孔體積增大,分布更加均勻,增大蛋糕的體積并降低其硬度[39],糜子淀粉經(jīng)濕熱處理后,相對(duì)結(jié)晶度會(huì)增加,濕熱處理會(huì)破壞淀粉顆粒中不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),重新排列為高度有序的雙螺旋結(jié)構(gòu)[36],使淀粉的晶體結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。在高溫焙烤糯米粉的過程中,除了部分支鏈淀粉的支鏈重新結(jié)合外,淀粉分子還會(huì)與蛋白質(zhì)、脂類等非淀粉成分發(fā)生一定程度的結(jié)合,形成V型復(fù)合物,在X-射線衍射圖譜中,觀察到2θ角為21°附近會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)衍射峰[40],增加了淀粉的相對(duì)結(jié)晶度,使淀粉更難糊化。然而,現(xiàn)階段對(duì)于糜子淀粉在不同加工處理過程中結(jié)晶特性變化的研究相對(duì)不足,需要進(jìn)一步探究膨化、發(fā)酵、微波等加工方式,對(duì)糜子淀粉結(jié)晶特性的影響。

2 糜子淀粉的理化特性

2.1 糜子淀粉的糊化特性

淀粉的糊化特性通常采用快速黏度測(cè)定儀測(cè)定[37]。相對(duì)于糯性糜子淀粉,粳性糜子淀粉具有更高的峰值黏度、衰減值、回升值和糊化溫度等(圖2),粳性糜子淀粉顆粒對(duì)吸水膨脹和破裂的抵抗性高,不易糊化,但易回升,可以形成牢固的淀粉三維凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[41],而糯性糜子淀粉則具有黏度大,熱穩(wěn)定性差,抗老化能力強(qiáng)等特點(diǎn)[42],因此粳性糜子淀粉具有更好的持水性和彈性,糯性糜子淀粉具有更強(qiáng)的滲透性和黏性。

圖2 粳糯糜子的黏度曲線

研究表明,淀粉的糊化溫度與直鏈淀粉含量和B1鏈比例呈極顯著正相關(guān),與支鏈淀粉A鏈比例呈負(fù)相關(guān),糜子淀粉的回升值與B2、B3鏈比例呈極顯著負(fù)相關(guān)[32]。支鏈淀粉的短分支不能跨越整個(gè)結(jié)晶片層形成雙螺旋結(jié)構(gòu),使淀粉晶體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,降低了淀粉的糊化溫度。相反,較長(zhǎng)的支鏈淀粉側(cè)鏈可在結(jié)晶片層內(nèi)形成雙螺旋結(jié)構(gòu)[43],使淀粉不易糊化,并且較長(zhǎng)的鏈之間會(huì)相互作用,從而增加淀粉顆粒的韌性和彈性[31],因此粳性糜子煮的飯更耐咀嚼。

糜子淀粉的糊化特性也受淀粉顆粒大小的影響,大顆粒分子鍵較少,使淀粉顆粒更快地吸水膨脹[17]。糜子粉經(jīng)高溫烘焙后,淀粉顆粒會(huì)發(fā)生分解,由大分子變?yōu)樾》肿?從而抑制淀粉顆粒的膨脹,直鏈淀粉也不易浸出,導(dǎo)致淀粉糊化的峰值黏度和最終黏度都明顯降低,且糊化穩(wěn)定性更高[40]。

發(fā)酵也會(huì)影響糜子淀粉的糊化特性。糜子粉與水充分混合,在室溫下自然發(fā)酵,經(jīng)干燥后提取淀粉,比非發(fā)酵的糜子淀粉具有更高的衰減值和回升值[44],表明發(fā)酵的糜子淀粉具有更高的熱糊穩(wěn)定性和抗崩解能力[45]。但其更高的回升值則表明,糜子淀粉經(jīng)發(fā)酵后容易老化,使糜子制品的口感變硬,風(fēng)味變差,品質(zhì)下降,從而影響其儲(chǔ)藏質(zhì)量。因此糜子饅頭、糜子面包等容易變硬,儲(chǔ)存時(shí)間短。而非淀粉組分如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖等都可以與淀粉的單螺旋結(jié)構(gòu)絡(luò)合形成復(fù)合物,使淀粉難以糊化、膨脹和吸水,在食品加工中可用于控制面團(tuán)或糊狀食品的黏度和流變性質(zhì)。非淀粉組分還可以抑制淀粉分子鏈的重排,從而抑制淀粉的回升[46],保持產(chǎn)品的口感、質(zhì)地和穩(wěn)定性。TOMIC等[47]研究發(fā)現(xiàn),向糜子粉中添加乳清蛋白,由于乳清蛋白的發(fā)泡性能,使面團(tuán)在形成過程中,具有更多的氣泡和較低的黏度,使糜子面包的硬度降低,體積增大,而向糜子粉中添加豌豆蛋白,可以使淀粉結(jié)合更多的水,降低面包在儲(chǔ)藏期間淀粉的重結(jié)晶速率,延緩糜子面包的老化。

2.2 糜子淀粉的熱焓特性

淀粉的熱焓特性是指,在水中,淀粉在高溫下發(fā)生不可逆相變的過程,通常采用差示掃描量熱儀(differential scanning calorimetry,DSC)測(cè)定,反映淀粉在糊化吸熱過程中的熱力學(xué)變化[42]。不同品種糜子淀粉的DSC特征參數(shù)不同,糯性糜子淀粉的開始糊化溫度(T0)和峰值糊化溫度(Tp)高于粳性糜子淀粉,終止糊化溫度(Tc)和糊化焓(ΔH)低于粳性糜子淀粉[37]。ΔH表示分子間鍵斷裂所需的熱量,反映了淀粉糊化的難度[15],表明粳性糜子淀粉糊化需要更多的熱量,因此粳性糜子飯?jiān)谡糁髸r(shí)需要更多的水分與時(shí)間。此外,粳性糜子淀粉的熔融溫度范圍(Tc～T0)更寬,這也表明粳性糜子淀粉的晶體結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。

研究表明,太短的支鏈淀粉側(cè)鏈不利于雙螺旋和晶體結(jié)構(gòu)的形成。因此糯性糜子淀粉的Tp和ΔH呈正相關(guān),與支鏈淀粉A鏈和B1鏈的比例呈顯著負(fù)相關(guān)[48],糜子的直鏈淀粉含量與ΔH呈負(fù)相關(guān)[49]。然而,粳性糜子淀粉的ΔH高于糯性糜子,CHAO等[50]研究推測(cè),在決定淀粉的DSC性質(zhì)時(shí),支鏈淀粉短鏈含量比直鏈淀粉含量有更重要的作用。

發(fā)酵會(huì)影響淀粉的熱焓特性,在發(fā)酵前12 h,發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸和β-淀粉酶、微生物(細(xì)菌、酵母和霉菌)和有機(jī)酸的水解作用,會(huì)逐漸破壞淀粉顆粒的無定形區(qū),使糜子淀粉的相對(duì)結(jié)晶度增加,從而需要更高的溫度破壞淀粉分子的結(jié)晶區(qū),延緩了糜子淀粉的糊化速率,使糜子淀粉的Tc、ΔH和熔融溫度范圍升高。隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),糜子淀粉的支鏈淀粉長(zhǎng)鏈降解為短直鏈淀粉和短支鏈淀粉,使B2、B3鏈相對(duì)比例下降,而A鏈和B1鏈相對(duì)比例上升,降低了糜子淀粉的相對(duì)結(jié)晶度[44]。此外,直鏈淀粉之間或直鏈淀粉與支鏈淀粉之間相互作用的增強(qiáng)、直鏈淀粉與脂質(zhì)復(fù)合物的形成等,都會(huì)提高淀粉的ΔH。

2.3 糜子淀粉的流變特性

淀粉的流變特性與淀粉的糊化、回升過程密切相關(guān),通常采用動(dòng)態(tài)流變儀測(cè)定,用儲(chǔ)能模量(G′)、損耗模量(G″)和損失因子(tanδ=G″/G′)表征[51]。G′表示淀粉的彈性,通過測(cè)定剪切過程中儲(chǔ)存在淀粉中的應(yīng)力獲得;G″表示淀粉的黏度,對(duì)應(yīng)于剪切過程中樣品消耗和損耗的形變能量(不可逆);損失因子是兩個(gè)模量的比值,決定了淀粉的物理狀態(tài)[52]。粳性糜子淀粉的G′和G″高于糯性糜子淀粉,tanδ低于糯性糜子淀粉[53]。在淀粉糊化過程中,支鏈淀粉氫鍵的斷裂會(huì)導(dǎo)致淀粉顆粒結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定,而直鏈淀粉在限制淀粉顆粒膨脹、強(qiáng)化淀粉凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等方面起著重要作用[54]。粳性糜子淀粉含有較高的直鏈淀粉,直鏈淀粉分子可以相互纏結(jié)或與支鏈淀粉分子交聯(lián),形成較為牢固的三維網(wǎng)絡(luò)凝膠結(jié)構(gòu),而糯性糜子淀粉的黏性和可流動(dòng)性更強(qiáng)。

淀粉凝膠在靜置或低剪切速率下會(huì)對(duì)流動(dòng)產(chǎn)生很強(qiáng)的黏性阻力,在高速剪切力的作用下,直鏈淀粉會(huì)逐漸解開、伸展,最終斷裂,使淀粉凝膠的黏度降低,這表現(xiàn)為剪切稀化[55]。粳性糜子淀粉具有牢固的凝膠結(jié)構(gòu),抗剪切力強(qiáng),然而一旦其凝膠結(jié)構(gòu)受到剪切力的破壞,就難以恢復(fù)到之前的狀態(tài)。粳性糜子淀粉的剪切稀化程度高于糯性糜子淀粉[53],在酸奶等食品中可用作增稠劑。此外,高直鏈淀粉在100 ℃下的溶脹能力有限,相對(duì)于支鏈淀粉比例較高的淀粉,凝膠化程度較低[54]。因此,降低糜子在加工中的溫度,可以保留更多形態(tài)相對(duì)完整的淀粉顆粒,降低淀粉的消化率。

2.4 糜子淀粉的消化特性

淀粉消化是一個(gè)重要的代謝過程,對(duì)淀粉在腸道中的消化程度、最終的血糖水平有關(guān)鍵影響。直鏈淀粉與支鏈淀粉相互纏結(jié),可以使淀粉顆粒表面更加光滑且具有剛性,從而阻礙酶的擴(kuò)散和吸收[56]。因此,與糯性糜子淀粉相比,粳性糜子淀粉的快速消化淀粉(rapidly digestible starch,RDS)(基于20 min內(nèi)消化的淀粉)和慢速消化淀粉(slowly digestible starch,SDS)(在20和120 min之間消化的淀粉)含量較低,而抗性淀粉(resistant starch,RS)(120 min后未消化的淀粉)含量較高[18]。除淀粉的組成外,直鏈淀粉和支鏈淀粉的精細(xì)結(jié)構(gòu)、短程有序結(jié)構(gòu)、螺旋結(jié)構(gòu)、結(jié)晶特征和層狀結(jié)構(gòu)等,都是影響淀粉與酶結(jié)合和催化的因素。研究表明,直鏈淀粉短鏈含量與RS含量呈正相關(guān)[57]。對(duì)支鏈淀粉分子而言,支鏈淀粉長(zhǎng)鏈間氫鍵相互作用,可以使淀粉的晶體結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定,從而提高對(duì)淀粉酶消化的抵抗力[58]。粳性糜子淀粉具有較高比例的長(zhǎng)鏈(B2和B3鏈)和較低比例的短A鏈,因此粳性糜子淀粉更不易消化。

糜子淀粉的消化特性會(huì)受到自身組分的影響,脂質(zhì)、蛋白質(zhì)可以在淀粉和淀粉酶之間形成物理屏障,延緩淀粉降解的速率,蛋白質(zhì)還可以與淀粉競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合α-淀粉酶,從而延緩淀粉的消化[59],但脂肪對(duì)糜子淀粉消化速率的影響比蛋白質(zhì)更顯著[60]。支鏈淀粉的長(zhǎng)鏈與蛋白、脂質(zhì)相互作用形成復(fù)合物,抑制了淀粉的膨脹,因此淀粉中SDS含量與支鏈淀粉長(zhǎng)鏈的含量呈正相關(guān)[61]。同時(shí),支鏈淀粉A/B鏈比例越小,越能促進(jìn)RS的形成,進(jìn)而抑制淀粉的消化速率。然而,較大的支鏈淀粉A/B鏈比例也可以通過其固有的高分子密度抑制消化速率,并在老化過程中形成更多的分子間和分子內(nèi)氫鍵,從而降低淀粉的消化率[62]。在回升和消化過程中,直鏈淀粉從淀粉顆粒中浸出,重新組裝成有序結(jié)構(gòu),具有較高直鏈淀粉含量的粳性糜子淀粉,在回升過程中會(huì)形成穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)和微晶凝膠網(wǎng)絡(luò)[63]。因此粳性糜子制品具有更高的抗消化特性,但容易回升。炒米由糜子經(jīng)浸泡、蒸煮、高溫烘烤等加工工藝制成[64]。糜子經(jīng)過烘烤處理后,部分中長(zhǎng)鏈直鏈淀粉解聚為短鏈,短鏈直鏈淀粉通過形成新的糖苷鍵再聚合,使淀粉顆粒緊密堆積,阻斷了酶的接近與水解途徑,降低消化速率[65]。因此,炒米飽腹感強(qiáng),是蒙古族草原牧民的傳統(tǒng)主食,將糜子開發(fā)為低熱量、低升糖指數(shù)的炒米、餅干等食品,也可滿足特定人群(如糖尿病患者)的飲食需求。

3 存在問題及展望

目前,對(duì)糜子淀粉的研究主要集中在理化特性方面,對(duì)于糜子淀粉多尺度結(jié)構(gòu)的研究起步較晚,沒有大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持,使糜子淀粉多尺度結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)架還不完善,糜子淀粉結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間關(guān)系也尚不明確。同時(shí),糜子種植環(huán)境和遺傳背景等的不同,都可能影響其淀粉的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),由于影響因素復(fù)雜,且目前對(duì)糜子淀粉研究投入的人力、物力不足,使不同品種糜子淀粉間多尺度結(jié)構(gòu)和理化特性缺乏系統(tǒng)的比較。此外,相較于玉米、稻米、燕麥等常見谷物,糜子的市場(chǎng)需求較少,使不同品種糜子在食品應(yīng)用方面的研究也較為有限。糜子淀粉的多尺度結(jié)構(gòu)對(duì)其理化特性和最終產(chǎn)品的質(zhì)量具有決定性影響[66]。未來可通過使用X-射線衍射、紅外光譜、核磁共振等技術(shù)手段,進(jìn)一步探索不同基因型糜子淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉分子結(jié)構(gòu)的差異,并深入研究糜子支鏈淀粉的內(nèi)部鏈結(jié)構(gòu)和簇結(jié)構(gòu),以更好地了解如何通過調(diào)整糜子淀粉的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)來改善其應(yīng)用效果;還需要通過分子動(dòng)力學(xué)模擬等手段揭示糜子中常見內(nèi)源性物質(zhì)(如酚類、蛋白質(zhì)、纖維等)與淀粉分子相互作用的機(jī)制,以及對(duì)消化特性的影響,建立糜子淀粉的多尺度結(jié)構(gòu)與消化特性之間的聯(lián)系,并探索糜子淀粉形成SDS和RS的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。此外,還要探究化學(xué)、物理、酶及組合改性對(duì)天然糜子淀粉的影響,從而為糜子食品的研發(fā)和生產(chǎn)提供更加科學(xué)的依據(jù)。這對(duì)于開發(fā)口感良好、品質(zhì)優(yōu)秀的糜子制品,以及促進(jìn)全谷物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和提高人們的健康水平具有重要的意義。