冻融不稳定性是限制淀粉基食品质量的关键瓶颈。本研究全面探究了粉圆在反复冻融循环下的劣变机制以及不同分子量葡聚糖的调节作用。结果表明，冻融导致严重的结构损伤、水分释放和结构硬化。由于弱水结合和空间位阻，低分子量葡聚糖（5-20 kDa）提供的保护有限。而高分子量葡聚糖（200-500 kDa）通过其强大的水合作用和空间位阻作用，其羟基竞争性结合水分子，有效抑制淀粉回生；同时，氢键和链缠结增强了凝胶网络，降低系统的孔隙率。这些变化提高了粉圆的保水性，减少了烹饪损失，并赋予了优异的质地特性。本研究阐明了葡聚糖在提高冻融稳定性方面的分子量依赖机制，为提高淀粉基产品的质量提供了理论依据和实用策略。
研究亮点
冻融循环通过冰晶膨胀导致淀粉凝胶网络结构损伤和水分分离。高分子量葡聚糖通过水合作用和空间位阻抑制淀粉回生。葡聚糖可强化淀粉凝胶网络并减少水分分离。葡聚糖能增强粉圆韧性、降低硬度及烹饪损失。
冻融循环通过冰晶膨胀导致淀粉凝胶网络结构损伤和水分分离。高分子量葡聚糖通过水合作用和空间位阻抑制淀粉回生。葡聚糖可强化淀粉凝胶网络并减少水分分离。葡聚糖能增强粉圆韧性、降低硬度及烹饪损失。
研究结论
本研究系统阐明了不同分子量葡聚糖对粉圆冻融劣变的调控机制：
1. 冻融循环导致粉圆发生严重的品质劣变。随着冻融循环次数增加，冰晶反复形成与融化产生的机械挤压效应破坏凝胶网络，蒸煮损失率明显升高，同时硬度增加，弹性下降，微观结构出现大量孔洞与裂缝。
2. 葡聚糖的分子量显著影响其冻融保护效果，保护效力随分子量升高而增强。低分子量葡聚糖（5–20 kDa）因分子链过短无法形成有效空间位阻，抑制效果有限；而高分子量葡聚糖（200–500 kDa）能显著抑制劣变，其中添加500 kDa葡聚糖后，析水率降低12.19%，硬度降低21.67%，弹性和咀嚼性明显改善。
3. 木薯淀粉多尺度结构的协同演变是冻融稳定性改善的核心。高分子量葡聚糖的加入改变了淀粉的链长分布，短支链淀粉（X~6–12）比例降低，长直链淀粉（X~1000–5000）比例提升，促进分子间交联形成致密网络；同时XRD和FTIR证实其有效抑制了淀粉的长程和短程重结晶，降低了体系孔隙率。
4. 高分子量葡聚糖通过“结合水分子—空间位阻—网络加固”三重机制协同发挥作用。其长链羟基竞争性结合水分子，降低自由水含量、抑制冰晶成核；同时通过物理屏障阻碍淀粉链重排，并通过链缠结加固凝胶网络；低分子量葡聚糖因无法有效实现后两种作用，保护效果有限。
原文链接https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.150027
本研究系统阐明了不同分子量葡聚糖对粉圆冻融劣变的调控机制：
1. 冻融循环导致粉圆发生严重的品质劣变。随着冻融循环次数增加，冰晶反复形成与融化产生的机械挤压效应破坏凝胶网络，蒸煮损失率明显升高，同时硬度增加，弹性下降，微观结构出现大量孔洞与裂缝。
2. 葡聚糖的分子量显著影响其冻融保护效果，保护效力随分子量升高而增强。低分子量葡聚糖（5–20 kDa）因分子链过短无法形成有效空间位阻，抑制效果有限；而高分子量葡聚糖（200–500 kDa）能显著抑制劣变，其中添加500 kDa葡聚糖后，析水率降低12.19%，硬度降低21.67%，弹性和咀嚼性明显改善。
3. 木薯淀粉多尺度结构的协同演变是冻融稳定性改善的核心。高分子量葡聚糖的加入改变了淀粉的链长分布，短支链淀粉（X~6–12）比例降低，长直链淀粉（X~1000–5000）比例提升，促进分子间交联形成致密网络；同时XRD和FTIR证实其有效抑制了淀粉的长程和短程重结晶，降低了体系孔隙率。
4. 高分子量葡聚糖通过“结合水分子—空间位阻—网络加固”三重机制协同发挥作用。其长链羟基竞争性结合水分子，降低自由水含量、抑制冰晶成核；同时通过物理屏障阻碍淀粉链重排，并通过链缠结加固凝胶网络；低分子量葡聚糖因无法有效实现后两种作用，保护效果有限。
原文链接https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.150027
