在食品工业中，淀粉作为增稠剂、胶凝剂、稳定剂和脂肪替代品有着广泛的应用。然而，天然淀粉的稳定性差，加热后容易再生，抗剪切应力限制能力低等限制，虽然用不同的方法，如物理、化学或酶修饰可以增强天然淀粉的功能，但这些方法各有各的缺点。最新研究发现，在淀粉中添加亲水胶是一种更新颖且更安全高效的改善淀粉食用性能的物理改性方法。
2023年10月发表在International Journal of Biological Macromolecules上的题为“The impact of different concentrations of hyaluronic acid on the pasting and microstructural properties of corn starch”的文章，通过研究不同浓度的透明质酸(2%、4%、6% w/w)对玉米淀粉糊化性能和微观结构的影响。这项研究的结果更好地了解透明质酸在改善淀粉性质方面的好处，并将为淀粉在食品工业中的应用提供参考信息。
玉米淀粉（CS）透明质酸（HA）
CS: HA的质量比分别为10:0、9.8:0.2、9.6:0.4和9.4:0.6制备CS-HA混合物。得到的溶液样品分别标记为CS、CS+2% HA、CS+4% HA和CS+6% HA。
淀粉理化
淀粉表征
在CS-HA混合物中，随着HA加入浓度的升高，峰值粘度增加，回生值降低等。表明透明质酸的加入显著提高了玉米淀粉的粘度。这可能是因为淀粉和水胶体之间的相互作用增加了粘性，其次透明质酸富含羧基，在溶液中呈半刚性链构象，进一步增强了其特殊的增稠性能。
透明质酸水胶体增强了淀粉颗粒的剪切应力，导致淀粉颗粒破碎，增加了崩解值值。并且由于HA与直链淀粉通过氢键浸出相互作用，进一步阻碍了直链淀粉分子的重排，降低了回生值，抑制了短期的回生。
图1 CS和CS- ha混合物的粘度曲
溶解度和溶胀力是评价淀粉糊化性能的重要指标。随着HA添加浓度的增加，溶解性增加。这可能是因为HA分子的亲水性及其表面亲水性基团的存在，减少了糊状体系中自由水的数量，从而提高了混合体系的溶解度。
但膨胀力是降低的，而且HA添加浓度越高，下降越明显。首先，透明质酸的亲水性促进了其羧基和羟基与水分子的结合，使淀粉颗粒不易接近水。其次，透明质酸与直链淀粉浸出之间的相互作用导致系统中淀粉周围的成分更复杂，阻碍了直链淀粉颗粒的膨胀和随后的浸出。先前的研究也表明，添加瓜尔胶和黄原胶等水胶体会降低块茎淀粉的膨胀力。
1.3 持水能力(WHC)和直链淀粉的浸出检测
结果表明，CS-HA混合物的WHC随HA浓度的增加而增加，但抑制了直链的析出。作为阴离子水胶体，透明质酸通过氢键促进与水分子的结合。这种结合效应限制了水在体系内的流动性，从而导致更高的WHC并且增加淀粉在连续相中的粘度，防止淀粉颗粒中直链淀粉分子的淀粉浸出。此外，透明质酸与淀粉相互作用以及网状结构也是原因之一。
1.4 回生参数检测
上清液与总淀粉的比值反映了淀粉的回生程度，上清液体积越大，表明回生速度越快。
CS的上清液体积在沉淀的前8小时迅速增加。这表明CS更容易回生（易变质），因此CS不适合作为食品稳定剂。但8小时后，随着HA浓度的增加，再生速率降低。这一结果可能是因为透明质酸的强保水性和增稠性。HA可以在糊化过程中与浸出的直链淀粉形成氢键，阻碍回生。其次，透明质酸的高增稠作用稀释了淀粉链，并增加了周围介质的粘度，抑制了淀粉链的运动，阻碍了淀粉的再生过程。
图2 CS和CS- ha混合物的回生性能
图3可知，随着剪切速率的增加，所有试样的剪切应力都增大，而表观粘度则减小。
这可能是CS-HA混合物与剪切场的排列以及淀粉-淀粉和淀粉-水胶体之间的弱物理相互作用所致。在低剪切速率下，CS-HA混合物的表观粘度显著增加。这种增加是由于透明质酸的引入，它通过相分离过程导致淀粉和水胶体的排斥，导致每种成分在各自域中的浓度更高。因此，淀粉-水胶体混合物的表观粘度明显更高。
图3 CS和CS-HA混合物的稳定剪切流动曲线(A)和表观粘度(B)
1.6 红外扫描分析
CS、HA和CS-HA的吸收峰大体一致，并且在CS-HA混合物中没有检测到明显的新吸收峰，表明CS和HA之间没有新的共价键。在CS中加入HA后，在3400 cm-1、2930 cm-1和1644 cm-1处的吸收峰强度降低。这表明淀粉和透明质酸分子之间的缠结增加，导致混合物中分子间相互作用增强。
混合物的R1047/1022值（表明回生程度）随着HA量的增加而降低。这表明添加HA阻碍了CS-HA混合系统的回生并降低了系统的排序。综上所述，淀粉的短期再生受到阻碍，这与观察到的糊化性质一致。
图4 CS和CS- ha混合物的FTIR光谱
扫描电镜可用于获得样品的形态和表面特征的详细信息。所有样品的表面都呈现出三维网状结构，糊化导致淀粉颗粒全部破碎，孔隙稀疏且分布不均匀，结构松散(图5A)。
相比之下，在CS-HA混合物中观察到明显的差异。由于HA与浸出的直链淀粉之间的氢键作用，以及HA分子链具有较大负电荷的静电效应，HA在CS-HA混合物中对淀粉的结构重排起作用。
图5 CS和CS- ha混合物的扫描电镜
作者研究了不同浓度的HA对CS的糊化性能和微观结构的影响。HA的加入提高了膏体的峰值粘度和破碎值，同时降低了膏体温度和崩解值。此外，淀粉颗粒表面的HA涂层阻止了直链淀粉的浸出，因为HA的羟基和羧基与直链淀粉形成氢键，有效地降低了回生的速度。HA的加入没有形成新的共价键，但CS与HA之间的氢键和静电相互作用改善了淀粉的短程有序性。扫描电镜观察到混合物中存在致密的蜂窝状网络结构，表明HA、淀粉和水之间的相互作用通过阻碍淀粉的再结合来延缓CS的降解。
此外，HA的加入提高了溶解度，减少了混合物的滞后环面积，其中添加6% HA的效果最为显著。总的来说，这些发现为CS和HA之间的相互作用提供了有价值的见解，透明质酸作为功能性添加剂改善玉米淀粉回生的潜力。然而，为了扩大其在食品工业中的应用，还需要进一步研究透明质酸对人体消化率和食品感官特性的影响。
