《食品科学》：扬州大学张琛副教授等：熔融覆膜-定向酶解对多孔淀粉成孔特性、理化及结构特性的影响

多孔淀粉是一种具有独特孔洞结构和高比表面积的功能性变性淀粉，其作为重要的生物载体在药物传递、靶向释放、生物医学等领域拥有广阔的应用前景。其制备方法主要包括物理法、化学法、生物酶法及复合法。其中，生物酶法因成孔效果显著且工艺成熟而被广泛应用，其原理是利用酶的水解作用切断淀粉α-1,4-糖苷键，腐蚀淀粉颗粒表面并形成多孔结构。然而，酶解过程中，由于酶分子与淀粉颗粒的接触具有一定随机性，常造成淀粉局部区域过度水解，并导致颗粒结构塌陷、变形，进而影响生物活性分子的稳定负载与可控释放，极大地限制了其实际应用效果。过去几十年里，多孔淀粉的研究大多关注其成孔效果的优化（如孔隙数量、孔径分布等），却忽视了结构稳定性对其应用价值的决定性影响。目前，增强多孔淀粉结构稳定的策略多聚焦在对已负载活性成分的复合物进行二次包封，如采用如壳聚糖、玉米醇溶蛋白和海藻酸钠等外源材料。尽管这类方法可一定程度上提高包封率与缓释性能，但工艺流程较为复杂，且壁材的种类和特性也会不同程度改变多孔淀粉原有的结构特性，从而进一步限制其实际应用效果。此外，有研究还通过交联或酯化等化学手段增强淀粉结构稳定性，然而化学法具有化学试剂残留风险、工艺复杂等问题。因此，开发绿色、安全的物理或生物改性途径已成为当前研究的重要方向。

亲水胶体作为一种常见的包封剂，兼具黏性、延展性和酶抗性，在淀粉结构改性中应用广泛。近年来研究发现，添加适量的亲水胶体可显著提升淀粉颗粒稳定性。例如，范欣等发现瓜尔胶、黄原胶（XG）和魔芋胶的添加可通过包裹淀粉颗粒形成物理屏障，抑制热处理中的溶胀行为，防止过度崩解。徐涵等通过电子显微镜观察发现，海藻酸钠可在淀粉颗粒表面形成连续的物理保护层，提高色素微胶囊的稳定性。Zhang Yu等也指出，XG和刺槐豆胶可通过包裹淀粉形成物理屏障，增强其结构完整性。此外，大多数亲水胶体具备天然抗酶特性，例如XG的侧链结构可抵御酶水解；XG可与淀粉链相互缠绕形成物理屏障，抑制酶的可及性；刺槐豆胶可在淀粉颗粒表面形成物理屏障，降低酶解程度。这表明亲水胶体不仅可增强淀粉颗粒稳定性，还可作为包封材料有效抑制酶解过程中的过度水解。

临界熔融处理是近年来提出的一种淀粉改性手段，其核心是在淀粉的熔融起始温度（To）条件下进行适度的水热处理。该处理可在维持淀粉颗粒形态完整的前提下，通过弱化颗粒内部结构，促进可溶性组分的释放。通过释放组分间的重组缔合作用提高淀粉颗粒的热加工稳定性，并优化淀粉结构和功能特性。此外，相关研究报道，临界熔融处理还可有效促进可溶性组分与亲水胶体等非淀粉多糖间的相互作用，从而进一步稳定复配物颗粒的稳定性，并赋予其独特的糊化及凝胶特性，是一种增强并稳定淀粉-非淀粉多糖相互作用的有效策略。

基于此，本研究以普通玉米淀粉（NCS）为原料，以常用于食品加工的XG（因其具有良好的成膜性与稳定性，常作为稳定剂和包封剂使用）为包封材料，先通过熔融加热的方式，将XG熔融覆膜在淀粉表面以稳定其原有颗粒结构。然后，再对适度覆膜后暴露出的淀粉区域进行定向酶解，从而制备成孔效果显著且颗粒结构稳定的多孔淀粉，并通过优化酶解条件提高酶解效率。传统酶解法制备多孔淀粉的过程中，酶的水解作用在空间分布上存在一定随机性，这在一定程度上导致颗粒易破损、影响制备效率，而本研究中熔融覆膜处理中XG的包覆为淀粉颗粒提供了结构支撑，使酶解反应定向作用于暴露区域。这一方面保护了颗粒结构免于过度破坏，另一方面也可使酶分子集中定向水解未被XG包覆的部分，从而同步兼顾多孔淀粉的成孔效果与结构稳定性。

扬州大学食品科学与工程学院的张琛*、张渝艳、王永丽等先以多孔淀粉的得率、吸水率、吸油率和成孔效果为指标，探究XG添加量对淀粉成孔效果的影响，并在此基础上优化酶解条件；再对最佳酶解条件下所制备的多孔淀粉膨胀力、溶解度、透明度、吸附性等理化特性及热特性进行测定；最后对多孔淀粉的晶体结构进行分析。本研究旨在提供一种有效的物理策略，为多孔淀粉稳态化制备提供科学依据。

1 单因素试验结果

1.1 XG添加量对多孔淀粉得率、吸水率、吸油率及成孔特性的影响

在加酶量120 U/g、酶解时间12 h、淀粉乳质量分数25%、pH 6.0条件下，不同XG添加量对多孔淀粉成孔效果、得率、吸水率和吸油率的影响如图2所示。原玉米淀粉颗粒呈多面体、边缘清晰，表面光滑无孔（图2A）。熔融覆膜后颗粒形态由多边形逐渐转变为球状，且可见附着在表面的块状基质，这主要是包覆在淀粉颗粒表面的XG。MCDE颗粒结构保持完整、无坍塌，且孔洞结构清晰。XG通过静电、范德华力等非共价作用，在淀粉颗粒表面形成保护膜层。该膜层不仅有助于后续酶分子定向作用于覆膜后暴露的淀粉区域，提高酶解效率，还可有效减少酶分子的随机性水解，提高颗粒稳定性。由于淀粉和XG均为高亲水性聚合物，因此，两者复配时所产生的水分子互竞作用，使得XG多以非结构化的网络结构包覆在淀粉颗粒表面，为酶的定向水解提供了有利条件。然而，随XG添加量的增加，颗粒孔洞尺寸逐渐减小，深度变浅。这是由于较高的XG添加量提高了体系黏度，并在淀粉表面形成更厚的堆积层，阻碍酶与淀粉的有效接触，从而降低酶解效率。

如图2B所示，当XG添加量为0.3%时，淀粉成孔效果最显著、得率最低（53.67%），同时吸水率（199.30%）与吸油率（226.75%）达峰值。同样，随着XG添加量大于0.3%，多孔淀粉的吸水率和吸油率呈下降趋势，与图2A结果相印证。这再次说明过高XG添加量虽可抑制随机水解，但阻碍酶-淀粉接触，不利于成孔。综上，确定XG添加量0.3%为MCDE的最优覆膜浓度，并用于后续工艺优化。

1.2 加酶量对多孔淀粉得率、吸水率、吸油率及成孔特性的影响

在酶解时间12 h、淀粉乳质量分数25%、pH 6.0条件下，不同加酶量对多孔淀粉得率、吸水率和吸油率及成孔特性的影响如图3所示。随着加酶量的增加，EH和MCDE多孔淀粉得率均呈下降趋势，吸水率和吸油率则均呈先升后降趋势（图3A）。这表明适量酶添加可促进多孔结构的形成，但过量酶解会破坏结构完整性，降低其吸收水分子的能力。

具体而言，EH组在加酶量为120 U/g时，吸水率和吸油率分别达到174.31%和178.57%，进一步增加酶量，两项指标均维持平稳，无显著变化。而MCDE组在酶添加量为80 U/g时即可达到更高的峰值，吸水率和吸油率分别为197.35%和207.08%，显著高于EH。此时，两组得率相近（EH为55.53%，MCDE为55.72%）。在相同酶添加量（80 U/g）条件下，MCDE多孔淀粉孔洞结构更完整、孔洞更深，且颗粒形态完整，而EH组则需提高酶添加量至120 U/g才能达到相近效果（图3B）。这表明MCDE中XG覆膜层不仅可作为“物理屏障”，维持颗粒机械稳定性，避免颗粒过度水解和结构崩塌，还可为酶提供定向作用位点，促进孔隙形成。但是当加酶量超过80 U/g时，由于水解作用的增强，淀粉颗粒出现局部坍塌破损，并显著降低了其吸水率和吸油率。因此，确定EH和MCDE最佳加酶量分别为120 U/g和80 U/g。

1.3 酶解时间对多孔淀粉得率、吸水率、吸油率及成孔特性的影响

在加酶量120 U/g、淀粉乳质量分数25%、pH 6.0条件下，不同酶解时间对多孔淀粉得率、吸水率和吸油率的影响如图4所示。随着酶解时间延长，EH与MCDE得率均逐渐下降，表明淀粉水解程度增加。

如图4A所示，EH组在酶解15 h时吸水/吸油率分别为177.62%和180.51%，此时得率为53.90%。相比之下，MCDE仅在酶解9 h时即可达到峰值，吸水/吸油率分别为189.51%和205.33%，得率为56.52%。这表明MCDE可有效缩短酶解时间、提高酶解效率。如图4B所示，与单一酶解15 h（EH，最佳酶解时间）相比，MCDE在最佳酶解时间9 h时，淀粉孔洞结构更显著，分布更均匀，颗粒形态更完整。然而，随着酶解时间延长，EH和MCDE颗粒吸水/ 吸油率均呈下降或平稳趋势，这与过度酶解导致的颗粒塌陷和孔腔结构被破坏有关。因此，确定EH和MCDE处理的最佳酶解时间分别为15 h和9 h。

1.4 酶解pH值对多孔淀粉得率、吸水率、吸油率及成孔特性的影响

在固定酶解时间12 h、加酶量120 U/g、淀粉乳质量分数25%条件下，不同酶解pH值对多孔淀粉的得率、吸水率、吸油率和成孔特性的影响如图5所示。当pH值为5.6时，EH和MCDE得率分别降至56.50%和55.38%，后趋于稳定，说明pH值为5.6时酶活性最高。此外，当pH值为5.6时EH和MCDE吸水率及吸油率达到峰值，且成孔效果显著。因此，确定pH 5.6为EH及MCDE处理的最佳条件。

1.5 淀粉乳质量分数对多孔淀粉得率、吸水率、吸油率及成孔特性的影响

如图6所示，在固定酶解时间为12 h、加酶量为120 U/g和pH 6.0条件下，淀粉乳质量分数为25%时，EH和MCDE的得率最低（54.23%和50.80%）、吸水/吸油率最高、成孔效果也最显著。过低或过高的淀粉乳浓度均会限制酶-淀粉接触，影响水解效率。因此，确定淀粉乳质量分数25%为最佳条件。

综上，EH最佳酶解条件为加酶量120 U/g、酶解时间15 h、pH 5.6、淀粉乳质量分数25%；MCDE最佳酶解条件为加酶量80 U/g、酶解时间9 h、pH 5.6、淀粉乳质量分数25%。与EH相比，MCDE显著降低了酶用量并缩短了酶解时间。

2 多孔淀粉颗粒的形貌、孔洞结构及偏光十字结构

为更系统地对比单一酶解和熔融覆膜-定向酶解在多孔淀粉成孔效果及其结构稳态化水解中的差异，本研究将NCS分别在EH和MCDE最优条件下制备的多孔淀粉作为对照。如图7A所示，NCS表面平滑，呈不规则多边状或卵圆形。经熔融覆膜后，颗粒表面粗糙度增加，并附着明显可见的网络状基质。熔融覆膜过程中，XG在水热作用下部分解旋，并伴随淀粉颗粒的溶胀作用延展包覆于其表面，形成膜层基质。同时，由于淀粉和XG均为高亲水性物质，二者间存在竞争性水合作用，使得XG主要以非结构化网状形态包覆在颗粒表面，这也为后续酶分子的定向水解提供了有利条件。酶解处理（EH与MCDE）显著促进了多孔结构的形成。其中，在最佳酶解条件下，EHN虽成孔效果显著，但同时颗粒结构破损也相对严重，部分区域发生塌陷，丧失了颗粒原有的形态和稳定性，限制了其作为生物活性分子吸附剂/包埋载体的应用潜力。而单一酶解EHT组则因酶解时间较短、加酶量较低，导致孔洞数量较少、孔径较小。相比之下，MCDE不仅颗粒结构完整、无明显破损与坍塌，且孔洞丰富、孔径大而深。这归因于XG在淀粉表面形成的“物理屏障”作用。范欣等指出，XG可通过氢键作用包裹淀粉颗粒，抑制水分浸入与分子链迁移，增强淀粉颗粒热稳定性。Zhang Chen等研究表明，淀粉与XG间的静电作用与分子缠结，使其更易附着在淀粉颗粒表面，形成物理膜层。此外，Zhang Yu等研究发现，由XG形成的表面物理屏障结构可阻隔消化酶与淀粉的接触，减少颗粒过度水解。综合可见，通过氢键相互作用、静电排斥与分子缠结等作用，XG可在淀粉颗粒表面形成“物理屏障”，显著增强颗粒稳定性与结构完整性。在本研究中，熔融覆膜使得XG适度包覆在淀粉颗粒表面，不仅有效限制酶与淀粉的随机接触，还引导酶分子定向作用于未包覆区域，减少结构崩塌，从而在维持颗粒稳定性的同时提高了成孔效率。此外，淀粉酶无法水解XG等亲水胶体主链的β-1,4葡萄糖苷键及其支链结构（如三糖侧链），这也为淀粉颗粒的稳态化水解提供了有利保障。

如图7B、C所示，与NCS相比，熔融覆膜后的颗粒形态无明显变化，偏光十字清晰度略有削弱。酶解处理后（EHN、EHT和MCDE）淀粉颗粒普遍出现针状阴影，这主要与颗粒由内而外形成的孔洞结构有关。同时，淀粉颗粒偏光十字结构逐渐模糊，其中EHN尤为显著，再次表明其颗粒内部结构受损严重、稳定性降低。而MCDE多数颗粒仍保留较为清晰的偏光十字，进一步说明熔融覆膜有效减少了随机性酶解所造成的颗粒机械损伤，在确保良好成孔效果的基础上提高了其颗粒稳定性。

3 吸水率和吸油率分析

如图8所示，与NCS相比，熔融覆膜后淀粉的吸水率和吸油率均显著提高（P＜0.05），这说明XG的添加不仅增加了淀粉颗粒表面粗糙度，还提供了丰富的羟基和羧基，增强了其表面吸附能力。酶解处理进一步提升了多孔淀粉的吸水与吸油能力（P＜0.05）。其中，MCDE尤为显著，吸水率和吸油率分别达到192.73%和236.55%，较EHN分别增加了约4%和30%，较EHT分别增加了约10%和40%。与现有单一酶解法（相同测试方法下，最高吸水率为131.04%）相比，MCDE吸水率显著提升。这主要归因于MCDE中未被XG包覆的淀粉区域暴露，为酶提供了定向水解位点，在提升酶解效率的同时维持了颗粒结构完整性，并促进了多孔结构的形成，从而显著增强了其对水分子和油分子的吸附能力。

4 VC和MB吸附率分析

如图9所示，NCS对VC和MB吸附率分别为39.84%和32.41%。熔融覆膜后因表面粗糙度及羧基/羟基的静电相互作用，吸附率略有提升。酶解处理促进了孔洞结构的形成，因此VC和MB吸附率均显著增加（P＜0.05）。其中，MCDE吸附效果尤为显著，MB和VC吸附率分别增加至56.31%和62.12%，显著高于EHN（51.57%和49.78%）以及EHT（44.80%和47.23%）。MCDE对MB和VC的吸附量分别约是NCS的1.7 倍和1.6 倍，EH的1.2 倍和1.3 倍。由此可见，MCDE的包封效果在传统单一酶解的基础上显著增加。此外，与EHN相比（120 U/g，15 h），MCDE在更低加酶量（80 U/g）和更短时间（9 h）条件下有效提升了淀粉的吸附效率。这种变化主要源于两方面：一是通过定向酶解处理形成的高孔隙结构，为VC和MB提供了更多吸附位点；二是包覆在颗粒表面的XG膜层确保了淀粉的稳态化水解，避免了因颗粒结构塌陷而引起的吸附性能下降。

5 溶解度、膨胀力和持水力分析

如表1所示，与NCS相比，因XG在颗粒表面形成的物理屏障，限制了淀粉颗粒的溶胀，使得MC溶解度、膨胀力和持水力均略有下降。酶解后多孔淀粉的溶解度均显著高于原淀粉，这与Witasari等报道结果一致，主要是因为孔隙结构的形成促进了水分渗透。同时，淀粉酶解产生的葡萄糖、糊精、麦芽糊精等低分子质量可溶组分，也进一步增加了其整体溶解性。值得注意的是，MCDE溶解度低于单一酶解组（EHN、EHT），说明其颗粒结构更为致密、更耐热加工。熔融覆膜使酶分子定向作用于未被覆膜的淀粉区域，优先水解淀粉无定型区域，从而最大程度保留了结晶区域的完整性。同时，酶解释放的可溶组分通过分子间重排与缔合作用，进一步增加了颗粒整体致密度，从而降低了热处理过程中的溶解倾向。

与NCS相比，熔融覆膜和酶解后的淀粉膨胀力与持水力均显著降低（P＜0.05），其中MCDE组下降最显著，分别从4.04 g/g和2.97 g/g（NCS组）降低至3.18 g/g和1.56 g/g。这是由于α-淀粉酶通过水解淀粉内部的α-1,4糖苷键，生成了低膨胀力的糊精，导致酶解后淀粉膨胀力降低。此外，MCDE处理过程中，包覆在颗粒表面的XG也可有效抑制水分子渗透，阻碍淀粉链水合伸展并抑制颗粒溶胀。综上表明，MCDE处理所制备的多孔淀粉颗粒结构相对致密稳定，加热过程中颗粒的溶胀特性显著降低，这对其实际应用至关重要。

6 透明度分析

如表2所示，淀粉糊透明度反映糊化后分子链的有序程度，与淀粉的水结合能力有关。NCS糊化后贮存0 h的透明度为23.70%，随着贮存时间的延长逐渐下降，并在贮存72 h时下降至19.05%。这主要是糊化后淀粉链回生聚集所导致。与NCS相比，熔融覆膜后的淀粉透明度均显著降低。这是由于XG在颗粒表面形成的“物理屏障”有效限制了淀粉的溶胀与糊化，减少了淀粉链的暴露与聚集，从而降低了透明度。这也是XG对颗粒保护作用的重要体现。

酶解处理组（EHN、EHT、MCDE）透明度较NCS显著增加了50%～60%，主要与酶解形成的孔隙结构密切相关。值得注意的是，尽管高孔隙率通常与高透明度相关，也是颗粒破损的重要体现。但本研究中，MCDE的透明度却显著低于单一酶解组（EHN、EHT），分别降低了约10%和约8%，呈现“高孔隙率-低透明度”的特殊现象。其形成机制可归因于两方面：一是熔融覆膜-定向酶解处理能引导酶定向作用于未被XG覆盖的淀粉区域，减少颗粒的随机水解和破坏，提升整体结构的稳定性，进而有效阻止水分渗透至颗粒内部，降低糊化度；二是XG通过氢键和静电相互作用在淀粉颗粒表面形成一层“物理屏障”，该屏障提升了淀粉的空间阻隔性，显著提高其热稳定性，同时抑制颗粒膨胀，最终表现为透明度下降。相比之下，传统酶解法制备的多孔淀粉表现出“高孔隙率-高透明度”现象，也是其结构稳定性欠佳的重要表征。结合MCDE丰富的孔洞结构及显著降低的溶解度和膨胀力，表明熔融覆膜-定向酶解所制备的多孔淀粉兼具多孔结构与高颗粒稳定性。

7 长程晶体结构分析

如图10所示，NCS在2θ为15°、17°、18°和23°处均呈现特征衍射峰，表现为典型的A型结晶结构。酶解处理后，玉米淀粉仍保持A型晶型特征，这与文献报道的酶解后玉米淀粉晶体构型得以保留的结论一致。熔融覆膜后，淀粉相对结晶度从22.47%降至21.50%，主要归因于包覆在淀粉颗粒表面的XG干扰了淀粉分子间氢键的有序排列，同时增大了分子间距，抑制了结晶区的紧密堆积，从而降低了淀粉长程有序性和相对结晶度。

单一酶解和熔融覆膜-定向酶解未改变淀粉晶型，但结晶度差异显著。EHN因较高的加酶量与较长的酶解时间，导致颗粒坍塌及晶体域破坏程度较大，其相对结晶度从22.47%显著降低至20.63%。相比之下，MCDE的相对结晶度不仅从22.47%（NCS）和21.50%（MC）显著增加至26.03%，同时还显著高于EH组（EHN：20.63%和EHT：24.90%）。这说明MCDE的结构稳定性显著优于单一酶解组。已有研究发现，高静压协同酶法较其原淀粉晶体有序度也显著降低。而熔融覆膜使XG包覆在淀粉表面限制酶分子的随机扩散，促使其优先水解无定形区的α-1,4糖苷键，从而最大限度保留结晶区的完整性，提高结晶区占比。此外，XG的物理屏障还可减少颗粒随机性水解引起的结构塌陷，减轻结晶区的机械性损伤。同时，无定形区水解后所释放的短链淀粉链通过氢键重排缔合形成微晶结构，进一步增加了结构的长程有序性。Lei Mengmeng和Zhang Chen等的研究也表明，马铃薯淀粉和玉米淀粉的适度酶解可通过移除无序组分，促进剩余结晶区的重排与紧密堆积，从而提升长程晶体有序性。但当酶解时间或加酶量过高时，结晶区域水解度增加，反而降低了长程结构的有序性。综上，熔融覆膜-定向酶解处理通过覆膜稳态化和控制性酶解，在移除无定形区的同时有效促进淀粉结构的重排，优化了结晶区结构，最终提升了多孔淀粉的结构稳定性。

8 短程有序结构分析

如图11A所示，与NCS相比，所制备多孔淀粉均未观察到新的特征峰，表明单一酶解与熔融覆膜-定向酶解处理均未引起化学键的生成。R（1 047 cm-1/1 022 cm-1）通常用于表示淀粉的短程有序度，其值越大，有序程度越高。与NCS（R＝0.90）相比，MC的R值有所降低，主要是因为XG的添加增加了其与淀粉间的空间位阻作用与水分竞争效应。而EHN则因颗粒水解度较高导致R值进一步下降至0.75。相比之下，MCDE的R值则显著增加至0.94，表明其短程有序度显著增加，这也是其结构稳定性显著增加的重要表征之一。这些变化归因于适当包覆在颗粒表面的XG引导酶的定向作用；除此之外，MC覆膜在颗粒表面形成的“物理屏障”有效减少了随机性酶解对淀粉结构的破坏作用，从而增强并稳定了颗粒的短程有序结构。

9 热特性分析

淀粉的熔融温度及热焓值与其结构的致密度和有序度密切相关。如图12、表3所示，与NCS相比，MC的糊化熔融温度（尤其是To和Tc）均显著升高（P＜0.05），说明MC中XG的物理屏障作用及其与淀粉间的水分互竞作用限制了淀粉分子链的自由运动，减少了淀粉可利用的自由水，从而增强了淀粉结晶区的分子间氢键作用，使结晶结构更加稳定，需要更高的熔融温度。范欣、Zhang Yu和Zhang Chen等也发现添加适量的亲水胶体可通过分子相互作用提高淀粉的热稳定性。

MCDE熔融温度（To、Tp和Tc）较单一酶解组多孔淀粉（EHN、EHT）和未酶解组（NCS、MC）进一步增加。MCDE的To为73.25 ℃，较EHN（67.99 ℃）和NCS（66.07 ℃）分别提高了约5 ℃和7 ℃，且DSC热曲线中糊化峰明显向高温区偏移。现有研究中，冷等离子体处理协同酶解较其原淀粉降低了熔融温度，表明该处理虽然能促进孔洞结构的形成，但是会降低颗粒热稳定性。而熔融覆膜在维持颗粒完整性的同时，为酶优先水解淀粉无定形区提供了有利条件。无定形区酶解后颗粒中致密结晶区的相对占比增加，且剩余结晶区因链间重排（分子排列更规则紧密）而稳定性提升，故熔融需更高温度，这与Dura等的研究结果一致。

ΔH指淀粉从有序的结晶态转变为无序的非晶态时吸收的热量，数值越高表明颗粒稳定性越强。 如表3所示，单一酶解组中，EHT的ΔH显著高于未酶解组，这源于酶解降低了淀粉无定形区比例、增加了结晶区占比。而EHN的ΔH低于EHT和未酶解组，这主要归因于酶的随机性水解破坏了部分结晶区，使得其结构稳定性有所降低。值得注意的是，MCDE无论熔融温度还是ΔH均高于单一酶解组和未酶解组。从DSC分析角度看，淀粉的热稳定性提升本质上是结晶区结构完整性与分子间作用力增强的综合结果。熔融覆膜通过物理屏障和水分竞争限制分子链运动，促进结晶区重排；酶解则选择性去除无定形区并促进链间重排，增加结晶区占比。这些均使MCDE具有更稳定、更致密的结晶网络，从而表现出更高的熔融温度和糊化焓，这也为其在高温加工场景中的应用提供了理论支持。

结 论

本研究针对传统酶解法制备多孔淀粉存在的颗粒结构易过度破坏、稳定性降低的问题，提出了一种先通过熔融加热的方式使用XG对淀粉颗粒进行覆膜处理（MC）以稳定其原有结构，再对适度覆膜后暴露出的淀粉区域进行定向酶解的物理策略。与单一酶解相比，熔融覆膜-定向酶解制备的多孔淀粉孔洞丰富、颗粒形态完整、偏光十字清晰，且所需加酶量（80 U/g）和酶解时间（9 h）显著低于单一酶解（EH：120 U/g，15 h），酶解效率明显提高。MCDE中XG覆膜可有效抑制酶的随机性水解，减少结构塌陷，也为酶分子的定向水解提供了作用位点。在吸附性能方面，MCDE多孔淀粉显著优于单一酶解组（EHN和EHT），其吸水率、吸油率及MB和VC的吸附率均显著提升（P＜0.05）。同时，熔融覆膜-定向酶解处理还显著降低了淀粉的透明度、膨胀力、溶解度及持水力，并显著提高了其熔融温度（To、Tp和Tc）及ΔH，表明其热加工稳定性显著提高，有助于在实际应用中为生物活性物质提供更稳定的包埋载体。此外，熔融覆膜-定向酶解处理在保持淀粉A晶型不变的前提下，优先移除无定形区并有效促进淀粉结构的重排，优化了结晶区结构，从而提高了淀粉晶体结构稳定性。综上，本研究提供了一种熔融覆膜-定向酶解的复合策略，实现了成孔效果显著且结构稳定的多孔淀粉制备，并显著提高了其酶解效率，为多孔淀粉的稳态化制备和生物活性成分的高效装载提供科学依据。未来研究可进一步探索该策略在不同类型淀粉及复合多糖体系中的适用性，并评估其在复杂食品基质中包埋、缓慢释放生物活性成分的性能与工业化潜力。

第一作者、通信作者：

张琛 副教授

扬州大学食品科学与工程学院

张琛，扬州大学食品科学与工程学院，副教授，硕士生导师。

主要从事新型粮食及淀粉资源深度挖掘与营养化利用、淀粉基方便食品品质调控及功能优化(低GI、“清洁标签”配料等)等方向的研究。主持国家自然科学基金-面上项目、国家自然科学基金-青年项目、江苏省自然科学基金、国家博士后面上基金、企业横向等各级科研项目10余项；入选江苏省“青年科技人才托举”计划、江苏省“双创博士”、江苏省“科技副总”、扬州市“绿杨金凤”人才、扬州大学“青蓝工程”中青年学术带头人、扬州大学“青蓝工程”优秀青年骨干教师等各级人才计划6 项；在Food Hydrocolloids等国内外权威期刊发表学术论文近50余篇；授权并转化海外专利2 件，PCT国际公开专利1件；获韩国食品优秀技术100强、江苏省农学会科技二等奖、扬州市自然科学优秀学术论文二等奖、2022江苏省调研成果奖等奖励。获江苏省“高校教师教学创新大赛”，省二等奖；校“本科教学成果奖”(第1完成人)等各级教学荣誉20余项。作为第一指导教师指导学生获全国大学生生命科学竞赛创新类,一等奖、二等奖(国家级)等各级奖项30余项。担任食品工业科技、Jourmal of Future foods、Food Frontiers、Phytochemicals等国内外核心期刊青年编委和编辑部成员；江苏省农学会会员、国际食物安全与营养协会秘书处成员等。

引文格式：

张琛, 张渝艳, 钱诗琪, 等. 熔融覆膜-定向酶解对多孔淀粉成孔特性、理化及结构特性的影响[J]. 食品科学, 2026, 47(12): 61-72. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250908-050.

ZHANG Chen, ZHANG Yuyan, QIAN Shiqi, et al. Effect of melt coating combined with directed enzymatic hydrolysis on the pore formation, physicochemical, and structural properties of porous starch[J]. Food Science, 2026, 47(12): 61-72.(in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250908-050.

实习编辑：林安琪；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

北京食品科学研究院、中国食品杂志社和全国糖酒会组委会将于2026年10月15-17日在江苏省南京市南京国际博览中心举办第115届全国糖酒会食品科技成果交流会。食品科技成果交流会期间举办食品科技成果展，本届科技成果展以我国当前食品产业科技需求为导向，重点邀请“十四五”以来获得国家和省部级重要科研项目支持产出的食品科技新成果、新技术、新产品参展，并针对企业技术需要开展精准对接服务。扫描下方二维码即可申请展位。

为进一步促进动物源食品科学理论的完善与创新，加速科研成果向实际生产力的转化，助力产业实现高质量、可持续发展，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、中国食品杂志社与海南大学、海南热带海洋学院、江西农业大学共同举办的“2026年动物源食品科学与人类健康研讨会”，将于2026年11月14-15日（11月13日报到）在中国 海南 海口召开。

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