氢水提高淀粉退火处理效果！
本研究论文作者来自山西农业大学和海南大学。国内从事氢气植物学效应和食品保鲜方面比较多，在食品加工过程使用氢气，土耳其有最多的研究。主要是关于促进食物成分提取，食品风味提高等。这一研究发现氢气有助于淀粉退火处理效果，具有很好的创新性。值得关注。
l采用3种水进行退火（ANN）处理，以改变藜麦淀粉（QS）的性质。
l富氢水首次被用于通过退火法修饰淀粉。
l退火处理显著降低了藜麦淀粉的体外水解率，但提高了抗性淀粉（RS）含量。
l3种水的退火处理均显著改变了藜麦淀粉的结构和理化性质。
l其中，等离子体活化水的退火处理对藜麦淀粉的影响最为显著。
Liu, Hang, et al. "Understanding the changes in multi-structure, physicochemical properties, and in vitro digestibility of quinoa starch by annealing with hydrogen-infused and plasma-activated water samples." Journal of Future Foods (2025).
摘要
本研究探讨了退火处理（ANN）结合蒸馏水、富氢水和等离子体活化水对藜麦淀粉（QS）的多结构、理化性质及体外消化率的综合影响。据我们所知，富氢水首次被用于淀粉修饰。与原生藜麦淀粉相比，经退火处理的样品表面更粗糙，仍保留A型X射线衍射图谱，但相对结晶度更高。退火处理显著提高了藜麦淀粉的直链淀粉含量、糊化特性和吸水率，同时降低了膨胀力和黏度。退火处理后，藜麦淀粉的总水解率和快速消化淀粉含量降低，抗性淀粉水平显著升高。与蒸馏水退火处理相比，富氢水和等离子体活化水结合退火处理对藜麦淀粉性质的影响更显著。其中，等离子体活化水处理的样品受影响最大，这可能归因于其酸性环境以及活性氧和氮物种（RONS）的存在。本研究为进一步提高淀粉的热稳定性和功能性提供了一种新策略。
退火是一种通过提高淀粉的晶体完善度和促进淀粉链的相互作用,来改善淀粉的物理化学性质的处理方式。退火处理使淀粉中直链淀粉含量和抗性淀粉的含量均增加。
抗性淀粉（resistant starch）又称抗酶解淀粉、难消化淀粉，在小肠中不能被酶解，但在人的肠胃道结肠中可以与挥发性脂肪酸起发酵反应。抗性淀粉存在于某些天然食品中，如马铃薯、香蕉、大米等都含有抗性淀粉，特别是高直链淀粉的玉米淀粉含抗性淀粉高达60%。这种淀粉较其他淀粉难降解，在体内消化缓慢，吸收和进入血液都较缓慢。其性质类似溶解性纤维，具有一定的瘦身效果。
1. 引言
藜麦（*Chenopodium quinoa* Willd.）是一种假谷物，属于双子叶植物纲苋科。作为传统主食，藜麦在南美洲安第斯地区已有数千年的种植历史[1]。藜麦对多种生长环境具有极强的适应性，在中国的产量不断增加，尤其在山西、甘肃和青海等省份。近年来，藜麦因其营养价值在全球范围内日益受欢迎[2]。食用藜麦有助于预防肥胖、心血管疾病、糖尿病和某些癌症[3,4]。淀粉是藜麦籽粒的主要成分，占干重的53%–69%[5]。藜麦淀粉（QS）颗粒呈不规则多边形，直径为0.5–3 μm，比其他一些植物的淀粉颗粒小得多[1]。此外，原生藜麦淀粉（NQS）的直链淀粉含量（AMC）较低（7%–27%），低于其他谷物淀粉[6]，这使其具有一些独特的理化性质，包括高水溶性、高膨胀力（SP）、慢回生、低糊化温度（PT）和高酶敏感性[7]。尽管藜麦淀粉被认为是一种新型淀粉来源[2]，但原生藜麦淀粉的上述理化性质极大地限制了其应用，因此有必要采用淀粉修饰方法。
一般来说，淀粉修饰可分为三类：化学方法（氧化、酸水解、交联等）、物理方法（热湿处理、退火（ANN）、高静水压、等离子体处理、微波、超声波等）和酶法。其中，由于消费者对健康安全食品的需求，物理方法越来越受欢迎。作为一种环保且标签清洁的技术，退火因其操作简单、成本低且实用性强，在淀粉修饰中一直备受青睐[8]。退火是在过量水中进行的，温度高于原生淀粉的玻璃化转变温度但低于糊化温度[9]。研究表明，退火可提高淀粉的吸水率，改善相对结晶度（RC）和抗性淀粉（RS）的形成，并降低淀粉黏度，且不会破坏颗粒结构[8,10]。然而，退火对藜麦淀粉理化和功能性质的影响尚未得到评估。
冷等离子体含有多种活性物质，如中性粒子、带电粒子和紫外光子，已被应用于多种淀粉的物理修饰[11]。等离子体活化水（PAW）是通过冷等离子体处理蒸馏水（DW）获得的，含有活性氧和氮物种（RONS），如H₂O₂、NO₂⁻、NO₃⁻和O₃[12]。等离子体活化水具有低pH值、高氧化还原活性和高电导率。近年来，等离子体活化水在食品和农业领域被广泛用于海鲜保鲜、促进植物生长和产品灭菌[12]。然而，关于等离子体活化水对淀粉性质和功能影响的研究较少。分子氢是一种抗氧化剂，能够选择性减少人体内具有细胞毒性的活性氧（ROS）[13]，有可能影响淀粉的特性。近年来，富氢水（HW）作为一种向人体输送分子氢的替代方式，已引起科学研究的广泛关注。然而，富氢水在淀粉修饰中的应用较少，其对淀粉性质的影响尚不明确。
尽管已有研究分别探讨了等离子体活化水或退火处理对淀粉结构、理化性质和体外消化率的影响[8,14,15]，但等离子体活化水或富氢水与退火处理结合对藜麦淀粉的影响尚未阐明。因此，本研究采用三种不同的水（蒸馏水、富氢水和等离子体活化水）进行退火处理以修饰藜麦淀粉，比较不同退火修饰样品的性质变化。本研究可为淀粉修饰提供一种新兴且创新的策略。同时，这种复合修饰的潜在机制也将为未来等离子体活化水和富氢水在淀粉修饰中的应用拓展可能性。
2. 材料与方法
2.1 材料
藜麦籽粒（品利2号）的水分含量为13.4%，由山西农业大学农业基因资源研究中心（中国）提供。猪胰α-淀粉酶（A3176；16 U/mg）、胃蛋白酶（P7125；≥400 U/mg）和黑曲霉葡萄糖淀粉酶（A9913；100,000 U/g）购自Sigma-Aldrich化学公司（美国密苏里州圣路易斯）。所有化学试剂均为分析纯。
2.2 淀粉提取
采用湿磨法提取藜麦淀粉[16]。将得到的原生藜麦淀粉（NQS）在恒温对流烘箱中40°C烘干至水分含量<10%。将原生藜麦淀粉研磨成粉末，过100目筛。
2.3 等离子体活化水的制备与表征
使用射流等离子体处理装置（PG-1000ZD，南京苏曼等离子体工程研究院有限公司，中国南京）在大气压下以750 W功率处理蒸馏水120 s，制备等离子体活化水（PAW）。使用pH/ORP计和电导率仪（上海仪电科学仪器股份有限公司，中国上海）分别测定pH值、氧化还原电位（ORP）和电导率。使用商业试剂盒测定H₂O₂、NO₂⁻和NO₃⁻的含量。等离子体活化水必须在12 h内使用。富氢水（HW）由山西悦明堂生物科技有限公司（中国太原）提供。
2.4 退火处理
参照先前报道的方法进行退火处理[8]。将原生藜麦淀粉以1:4（g/mL）的比例分散在不同类型的水（蒸馏水、富氢水和等离子体活化水）中，置于容器中。密封容器，在4°C下平衡过夜。随后，将容器置于恒温对流烘箱中50°C孵育24 h。冷却至室温后，将样品在40°C下风干。根据所用水质的不同，退火处理后的样品分别称为D-ANN（蒸馏水退火）、H-ANN（富氢水退火）和P-ANN（等离子体活化水退火）。
2.5 扫描电子显微镜（SEM）观察