臭氧处理能导致淀粉消化性质发生改变。马铃薯淀粉经臭氧处理60 min后，将其糊化，测定其RDS含量较原样增加15%，可能是臭氧处理降低了马铃薯淀粉分子链长以及羧酸根之间的静电排斥作用，使水分更容易渗透其中，导致淀粉分子对酶敏感性增加[31]。熊金娟等[46]采用臭氧处理糯米不同时间(0.5，1.0，2.0 h)后，糯米粉的羧基含量较未处理组增加了43.3%～87.7%，且颗粒表面出现破损。糯米粉经臭氧处理2 h后糊化，测得慢消化淀粉(SDS)和快消化淀粉(RDS)含量分别减少了34.6%和15.3%，而抗性淀粉(RS)含量增加了115.1%。臭氧处理后的糯米粉未经糊化直接测定消化性，生糯米粉中RS的含量降低，而SDS和RDS含量则增加，原因在于经臭氧处理后，生糯米粉的水合性质及对淀粉酶的亲和性均较未处理组增强，故容易酶解，从而呈现与糯米粉糊相反的趋势。Simsek等[35]则发现臭氧处理使黑豆及菜豆淀粉的RS含量显著增加，但未显著改变两种淀粉的水解率(HI)和血糖生成指数(eGI)。由此可见，臭氧处理可作为调控淀粉消化性质的潜在方式，但臭氧改性淀粉作为食品配料时可能带来的安全问题有待研究。

图1 臭氧处理淀粉的装置示意图

影响臭氧改性淀粉的因素

1 介质

在干法条件下，淀粉物料为较低含水量(约10%)的粉末，淀粉氧化降解的程度主要受臭氧浓度、气体流速及作用时间的影响[19,23]。在湿法条件下，除了臭氧浓度、气体流速及作用时间的影响外，反应体系中水分及其他共存溶剂同样是重要的影响因素。Szymanski[30]的研究表明，向玉米淀粉乳中以鼓泡方式输入臭氧时，淀粉氧化程度受水分含量的影响较大：水分含量低于65%时，淀粉氧化程度很低(羰基含量0.028～0.030 mol/mol脱水葡萄糖)，水分含量在65%～73%时，氧化程度迅速提升，但继续增加水分含量(从73%到82%)，氧化程度提升缓慢。Szymanski[30]的研究还发现，在23 ℃下反应，以氯仿或以乙酸—水为反应介质比用水为介质可制备较高氧化程度的改性淀粉，产物的羰基含量较以水为介质时分别提升11.6%和56.2%。因此，湿法条件下对反应溶剂的选择极为重要。

2 温度

以往报道系统研究温度影响臭氧作用的文献鲜见。有研究[30]表明，0 ℃和50 ℃比23 ℃的反应温度条件下，臭氧处理玉米淀粉具有较低的羰基含量，其原因可能在于，较高温度容易造成臭氧在介质中的溶解度降低，臭氧的分解速度加快，而较低温度则减缓氧化反应的进行。控制合适的反应温度可优化臭氧处理的效果。

3 pH

目前关于介质pH对臭氧改性淀粉影响的文献报道甚少，Klein等[22]研究发现随着pH的增加，淀粉的羰基和羧基的含量呈上升趋势，氧化程度增加。pH 3.5时，臭氧处理未引起木薯淀粉中羰基含量变化，且无羧基生成；pH 6.5时，羰基含量变化不显著，但有羧基产生，含量为0.021%；pH 9.5时，木薯淀粉经臭氧处理后生成的羰基和羧基含量显著上升(分别为0.011%和0.028%)。该研究[22]还发现，不同pH下处理得到的改性淀粉的糊化行为差异显著。在pH 3.5制备的改性淀粉在RVA分析中具有很小的峰值黏度、热糊黏度、崩解值、回生值和冷糊黏度；在pH 6.5和9.5条件下处理得到的改性淀粉的热糊黏度和冷糊黏度较pH 3.5处理组和未处理组的高，其原因可能是在pH 6.5或9.5时，氧化降解的淀粉分子之间发生了交联作用，在一定程度上提升了热糊稳定性和冷糊的回生性。有研究[10,21]表明，在水溶液中H+能减缓臭氧分子的降解，使其与淀粉进行直接作用，而OH-加速臭氧降解，产生高活性氧化产物，从而增大淀粉改性程度。因此pH对淀粉臭氧改性的影响需要进行系统研究。

4 共存成分

目前，大多数研究报道物料中的共存成分对臭氧作用淀粉起抑制作用。Gozé等[39]研究指出，小麦粉中的淀粉对臭氧的反应活性显著低于提取出来的小麦淀粉。Kurdziel等[40]也发现淀粉中共存成分对淀粉氧化具有抑制作用，大麦淀粉较燕麦淀粉具有较低的内源性脂质和蛋白质含量，因而在相同条件下氧化试剂对大麦淀粉的降解程度更高。Chan等[41]进一步研究发现脱除蛋白质组分有利于淀粉的臭氧改性。添加外源性物质一定程度上也可以改善臭氧对淀粉的改性效果。An等[40]研究了在臭氧处理大米淀粉过程中添加氨基酸对改性效果的影响，其中赖氨酸添加使得臭氧处理的大米淀粉更易烹煮，不易老化。因此，内外源性物质有望作为工业生产中调控臭氧作用淀粉的重要手段，值得深入研究。

结论

臭氧处理是一项正在兴起的拓展淀粉功能特性或提升淀粉制品品质特性的绿色改性技术。由于臭氧化学机制十分复杂[10, 21]，其对淀粉物料的处理效果受臭氧剂量、作用方式(干法或湿法)、介质、温度、pH、物料共存成分等的影响显著。因作用程度不同，臭氧既能漂白淀粉，又可将淀粉羟基(C—OH)依次氧化为羰基(C—O)或羧基(COOH)，引起淀粉分子解聚甚至交联，但相关研究还不深入[42]。基于当前研究状况，后续研究可从以下方面加强或深入：① 臭氧与淀粉相互作用机制，以及内外源因素对臭氧改性的影响需要系统研究；② 在工业生产水平，臭氧能在多大程度上改变淀粉的分子结构和组成，以及臭氧改性淀粉的应用性能和安全性需要研究；③ 探讨臭氧处理与其他方法(如超声波、冷等离子体、湿热处理)联用对淀粉加工特性的影响，为开展其工业应用和丰富改性淀粉品类铺平道路。