超聲處理時間對蓮藕淀粉理化和結構特性的影響

廖雪勤，汪 楠，胡 榮，薛冰潔，張甫生,3，鄭 炯,3,*

（1.西南大學食品科學學院，重慶 400715；2.食品科學與工程國家級實驗教學示范中心（西南大學），重慶 400715；3.川渝共建特色食品重慶市重點實驗室，重慶 400715）

蓮藕屬于睡蓮科多年生植物，目前在中國有3 000多年的栽培歷史，種植范圍廣泛。蓮藕的營養價值很高，富含蛋白質、淀粉、纖維素、脂肪、維生素、礦物質等多種對人體有益的成分[1]。蓮藕淀粉（lotus root starch，LS）是蓮藕的主要成分之一，其中直鏈淀粉含量為22%～51%，支鏈淀粉含量為35%～45%[2]。雖然LS已作為增稠劑、穩定劑和膠凝劑等廣泛應用于食品加工，但天然的LS仍存在對加工條件耐受性差、易回生、透明度低等問題[3]。這是由于緊密排列的直鏈淀粉分子導致淀粉粒硬度增大、不溶于水，從而降低了LS的糊化和凝膠形成能力[4]。此外，浸出的直鏈淀粉分子和解聚的支鏈淀粉糊化后再結晶進一步導致了LS易回生[5]，這些問題限制了其在食品工業中的應用。因此，需要采用有效的技術手段對天然LS進行改性以提高其品質。

淀粉改性常采用物理、化學、生物方法，其中物理方法中的超聲技術具有改性效果優良、環境友好、能耗較低等優點，是一種很有前景的技術[6]。研究表明，高超聲功率能有效改變淀粉的糊化溫度和焓值，改善淀粉的糊化回生性能[7]，使淀粉顆粒表面出現孔洞和凹槽[8]，并破壞淀粉的結晶區域，使短程有序結構增多，而較低的超聲功率對淀粉結構和理化特性影響較小[9]。目前，超聲波技術在淀粉改性中的研究大多數集中于不同超聲處理功率對淀粉的影響方面，關于不同超聲處理時間對淀粉理化性質及多尺度結構影響的報道較少。因此，本研究通過測定不同超聲處理時間（0、10、20、30、40、50 min）對LS的糊化、流變特性以及多尺度結構的影響，并采用掃描電鏡、紅外光譜、X射線衍射（X-ray diffraction，XRD）等對其顆粒形貌、短程有序結構、結晶結構進行表征，以期為超聲技術在LS性能改善及品質調控中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

LS（淀粉質量分數高于93%）湖北愛荷食品有限公司；氯化鈉、尿素、溴化鉀（化學純）成都市科隆化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

JA2003電子分析天平 上海良平儀器儀表有限公司；JY99-IIDN超聲波細胞粉碎儀 寧波新芝生物科技股份有限公司；TecMaster快速黏度分析儀 澳大利亞Perten公司；DHR-1流變儀、New Castle DE差示掃描量熱儀（differential scanning calorimetry，DSC）美國TA公司；JSM-6490LV掃描電鏡 日本電子公司；NanoSTAR小角X射線散射儀（small angle X-ray scattering，SAXS）、AXS XRD儀 德國Bruker公司；Frontier MIR紅外光譜分析儀 英國Perkin Elmer公司；AVANCE核磁共振（nuclear magnetic resonance spectra，NMR）儀 瑞士Brooke Beurspine公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品超聲處理

將24 g LS和120 mL蒸餾水均勻混合于200 mL燒杯中，置于超聲波細胞粉碎儀，設置超聲強度為73.3 W/cm2，超聲時使用1∶1的占空比（脈沖時間5 s、間歇時間5 s）分別處理0、10、20、30、40、50 min。超聲作用時，利用冰水浴控制反應體系溫度不超過25 ℃，處理后的樣品冷凍干燥后用于后續指標測定。以超聲處理時間為0 min的樣品為對照組（CK）。

1.3.2 糊化特性測定

將3 g超聲處理后的LS分散于25 mL蒸餾水中，充分混合均勻，得到的懸浮樣品于快速黏度分析儀的專用測試鋁盒中檢測糊化性能。測試程序參照文獻[10]。在50 ℃保溫1 min，以12 ℃/min的速率升溫到95 ℃，并在95 ℃保溫2.5 min，然后以12 ℃/min的速率降溫至50 ℃，并在50 ℃保溫2 min。

1.3.3 流變特性測定

取糊化后的樣品立刻轉移至流變儀測定平臺上測定，選擇直徑為40 mm的平板，設置平板間隙為1 000 μm，上樣平衡時間為30 s，測試溫度為25 ℃。

1.3.3.1 靜態流變特性測定

采用兩步程序測試樣品的觸變性，測試程序：剪切速率從0 s-1增加至300 s-1（上行），再從300 s-1下降至0 s-1（下行）。

流變模型擬合分析：依據剪切應力（τ）與剪切速率（γ）的關系，運用冪律定理（Power-Law模型）對數據進行擬合，方程如式（1）所示：

式中：τ為剪切應力/Pa；K為稠度系數/（Pa·sn）；γ為剪切速率/s-1；n為流體指數。

1.3.3.2 動態黏彈特性測定

在0.1～10 Hz頻率范圍內，在1%應變條件下，測量線性黏彈性區域內的儲能模量（G′）、損耗模量（G″）和損耗角正切值tanδ＝G″/G′。

1.3.4 熱力學特性測定

通過DSC分析樣品的熱力學特性，參照Ding Yongbo等[11]的方法，將5 mg超聲LS懸浮液和10 μL蒸餾水置于鋁坩堝中，4 ℃平衡12 h，測定熱穩定性，測量過程中的溫度以10 ℃/min的速率從30 ℃上升到160 ℃。

1.3.5 淀粉顆粒形貌觀察

采用掃描電鏡對待測樣品進行顆粒形貌觀察。測試前，將待測粉末樣品置于40 ℃烘箱內干燥12 h，取適量樣品分散于貼有導電雙面膠的載物臺上，利用真空離子濺射儀噴金后，20.0 kV加速電壓條件下拍攝圖像，×4 000觀察樣品顆粒形貌。

1.3.6 層狀結構測定

淀粉顆粒內部的層狀結構通過SAXS測定。將樣品配制成質量分數60%的淀粉乳，采用SAXS，在X射線波長為0.154 nm、電壓50 kV、電流0.6 mA條件下測定樣品的層狀結構，使用Vantec-2000二維探測器[12]。參照Zhu Jie等[13]的方法獲得分形和層狀結構參數。散射強度I和散射角度q遵循Power-Law模型I～q-α，在低q范圍內，一般采用I～q-α量化SAXS強度與分形結構的關系。α可由SAXS曲線在低q范圍內的雙對數標度斜率得到。

1.3.7 XRD測定

采用XRD分析儀對樣品晶體結構進行分析，特征射線Cu靶-石墨單色器，管壓40 kV，電流30 mA，測量角度范圍2θ＝4°～40°，發射及防反射狹縫1°，接收狹縫為0.3 mm，掃描速度為2°/min，步寬0.02°。采用Jade 6.5軟件處理衍射圖譜，并將其分為微晶區、亞微晶區、非結晶區[14]，根據其計算樣品的相對結晶度。三者比例以及相對結晶度分別按式（2）～（5）計算：

式中：IC1為微晶區面積；IC2為亞晶區面積；Iα為非晶區面積。

1.3.8 傅里葉變換紅外光譜分析

稱取樣品（3.00±0.05）mg與預先研磨過的KBr粉末混合至總質量為（300.0±0.1）mg，以空氣為背景采集紅外光譜圖，掃描64 次，分辨率為4 cm-1，波數范圍為4 000～600 cm-1，并計算出R1047/1022值。

1.3.91H NMR測定

根據Wang Nan等[15]的方法，利用1H NMR分析淀粉樣品的糖苷鍵比。將80 mg樣品溶解在1 mL二甲亞砜中。在25 ℃測定得到樣品的1H NMR。α-1,4-糖苷鍵和α-1,6-糖苷鍵分別在δ＝5.11和δ＝4.90處測定。采用軟件MestReNova 14處理圖譜，分支度（degree of branching，DB）按式（6）計算：

式中：Iα-1,4和Iα-1,6分別為α-1,4-糖苷鍵和α-1,6-糖苷鍵的1H NMR積分。

1.4 數據處理

2 結果與分析

2.1 超聲處理時間對LS糊化特性的影響

峰值黏度反映了淀粉的最大溶脹力[16]。如表1所示，與CK相比，超聲處理后的峰值黏度顯著增加，這是因為超聲會影響淀粉的非結晶區域，促使水分子進入，從而增強淀粉的溶脹能力[17]。超聲處理10～30 min，峰值黏度和谷值黏度均隨處理時間的延長而增加，并在30 min時分別達到最大值（6 059±31）mPa·s和（3 716±17）mPa·s，隨后開始降低。這一結果表明過長時間的超聲處理可能會破壞淀粉的顆粒結構，從而減少淀粉分子的溶脹和纏結[18]。Yang Wenhan等[19]研究發現，超聲處理中強烈的剪切力、微射流和空化效應會誘導淀粉大分子長鏈斷裂成許多短鏈，降低淀粉顆粒的完整性，從而導致終止黏度降低。崩解值可以表征淀粉糊的穩定性[19]，超聲處理后樣品的崩解值都增加，說明淀粉糊的穩定性下降。超聲處理50 min時淀粉糊的穩定性相較于10～40 min有所增加，但仍小于CK。

表1 不同超聲處理時間對LS糊化特性的影響Table 1 Effect of different ultrasound treatment time on the pasting properties of LS

由表1可知，LS的終止黏度隨著超聲處理時間的延長而增大，30 min時達到最大值（（4 580±15）mPa·s），這是因為短時間超聲處理促進了淀粉的糊化，因此在回生過程中，淀粉鏈重結晶程度增大，淀粉的抗剪切能力增大。但長時間超聲處理（40～50 min）對淀粉糊化的促進弱于短時間超聲處理，導致終止黏度降低，但仍高于CK。LS的回復值隨超聲處理時間的延長先增大后減小，說明淀粉的短期回生程度先升高后降低，且高于CK。長時間超聲處理使回復值降低，這是因為浸出的直鏈淀粉和長鏈支鏈淀粉斷裂，淀粉聚合度降低[19]。這與Harpreet等[20]對小麥粉糊化特性的研究結論相似。超聲處理后淀粉的糊化溫度高于CK，這說明超聲處理增強了淀粉顆粒對熱的抵抗能力。而長時間超聲處理后淀粉的糊化溫度開始下降，這可能是由于支鏈淀粉被降解，促進了LS的糊化[20]。

2.2 超聲處理時間對LS流變特性的影響

2.2.1 靜態流變特性

由圖1可知，所有樣品黏度均隨剪切速率增大而減小，表現出典型的剪切變稀現象，說明超聲處理并未改變LS的假塑性流體特征。不同超聲時間處理后LS的表觀黏度和應力均增大，說明超聲處理增強了淀粉凝膠的網絡結構強度和流動阻力，這是因為超聲的機械作用和空化效應使淀粉分子間作用力增強[21]。在超聲處理10～30 min內，淀粉糊的表觀黏度和剪切應力隨時間延長而增大，繼續延長處理時間，黏度和應力反而下降，這與糊化特性的分析結果相印證。長時間的超聲處理破壞了淀粉鏈之間的氫鍵，降低了糊化程度，從而使黏度和剪切應力減小[22]。

圖1 不同超聲處理時間對LS靜態流變特性的影響Fig.1 Effect of different ultrasound treatment times on the steady rheological properties of LS

采用Power-Law模型對所得數據進行擬合，如表2所示，R2均大于0.99，說明Power-Law模型對該樣品靜態流變數據具有較好的擬合度。與CK相比，超聲處理后LS的K值增加，在30 min達到最大值115.03，說明其黏度增加，這是因為超聲處理促進了淀粉鏈的纏結。但在超聲處理30 min后，支鏈淀粉隨著處理時間的延長而被破壞，導致K值降低。超聲處理后n值降低表明淀粉糊假塑性增強，劇烈的剪切力導致淀粉降解，增強了假塑性[23]。超聲處理后下行曲線K值與上行曲線K值變化趨勢相似，且下行曲線K值的變化小于上行曲線K值的變化。這一現象表明，淀粉凝膠的內部結構被破壞后難以隨著剪切力的減小而恢復。上行曲線和下行曲線圍成的面積S即為淀粉糊的滯后環，反映了淀粉糊體系的觸變性。S值隨超聲處理時間的延長而增大，在30 min時達到最大值29 540.29，隨后開始降低，但均高于CK，說明超聲處理使LS觸變性增強。40～50 min的S值降低可能是由于超聲時間過長導致淀粉分子鏈斷裂，不利于穩定結構的形成。雖然該結構的抗剪切能力較強，但在破壞后難以恢復[23]。

表2 不同超聲處理時間對LS流變曲線擬合參數的影響Table 2 Effect of different ultrasound treatment times on fitting parameters of rheological curves of LS

2.2.2 動態流變特性

超聲處理后LS的動態流變特性如圖2所示。所有樣品的G′值均大于G″，說明LS的彈性強于黏性。這與超聲處理玉米淀粉、馬鈴薯淀粉和豌豆淀粉的結果[24]一致。超聲處理后淀粉的G′和G″均高于CK，這是由于超聲處理破壞了淀粉分子無定型區的結構，更多水分子進入淀粉顆粒內，促進糊化，導致黏度升高，另外淀粉分子間的相互作用增大，纏結得更加穩固，形成了黏彈性更強的網狀結構[24]。G′和G″均隨超聲時間的延長而增大，但G′在處理時間到達30 min后隨時間延長而降低，這與靜態流變特性的結果相似。淀粉分子尤其是直鏈淀粉在超聲的作用下會重新排列形成雙螺旋，從而增加淀粉凝膠的強度[25]，而在長時間的超聲作用下，空化效應會使直鏈淀粉斷裂，分子間纏結程度低，因此黏彈性降低。

圖2 不同超聲時間對LS動態流變特性的影響Fig.2 Effect of different ultrasound treatment times on the dynamic rheological properties of LS

2.3 超聲處理時間對LS熱學特性的影響

30～160 ℃內的兩個糊化峰分別表示LS兩種結構的熔解。第1個峰出現在30～80 ℃之間，表示單螺旋結構和無定形區的熔解，80～160 ℃內的第2個峰對應雙螺旋結構和結晶區的熔解[11]。由表3可知，超聲處理后兩個峰的起始溫度T0和峰值溫度Tp幾乎都先隨處理時間的延長而升高，在處理30 min時分別達到最大值（35.88±0.32）℃和（55.45±0.97）℃，80～160 ℃內，超聲處理30 minTp較對照組增大了11.09%，40～50 min時開始降低，最后低于CK。T0主要與淀粉粒的無定形區有關，而結晶區是影響Tp的主要因素，淀粉顆粒的致密化程度也對Tp有一定影響[26]。這說明一定時間的超聲處理使淀粉顆粒的結構更加穩定致密，而T0和Tp的降低可能是由于淀粉顆粒破碎與雙螺旋結構松動[27]。ΔH可用來表示淀粉相變過程中雙螺旋解聚及熔融所需要的能量，超聲處理后ΔH增大，這是因為超聲作用增強了淀粉鏈中的氫鍵，增加了雙螺旋的穩定性[27]。同時，淀粉結構的破壞促進了水分子在淀粉顆粒中的滲透，從而使淀粉更容易糊化，ΔH增大[28]。由表3可知，80～160 ℃內，超聲處理30 min ΔH較對照組增大了89.21%，超聲處理40、50 min時的ΔH均低于處理30 min的ΔH（972.01±4.46）J/g和（2 309.37±7.31）J/g，ΔH的降低可能是由于空化氣泡坍塌釋放的大量能量破壞了部分結晶區，還導致雙螺旋解聚[29]。Hu Aijun等[27]在研究雙頻超聲處理大米淀粉時也得到類似結果，但在處理馬鈴薯淀粉時結果相反。

表3 不同超聲處理時間對LS熱學特性的影響Table 3 Effect of different ultrasound treatment times on thermal properties of LS

2.4 超聲處理時間對LS微觀結構的影響

由圖3可知，CK中淀粉顆粒以橢圓形和球形為主，表面光滑，超聲處理后的LS表面出現孔洞，促進水向內滲透，使其具有較高的糊化黏度。隨著超聲處理時間的延長，淀粉顆粒表面變得更加粗糙，并出現額外的裂縫和凹陷。在處理40、50 min組中有部分淀粉顆粒表面在長時間的超聲作用下由于空化氣泡的快速形成和坍塌產生的強剪切力完全被破壞（圖中圈畫部分），淀粉顆粒的破壞削弱了淀粉分子間的相互作用，從而導致了淀粉糊網狀結構的減弱[30]。此外，超聲處理后部分破碎的淀粉顆?？赡転樗南騼葦U散提供額外的通道，從而改變LS的顆粒結構，因此淀粉的溶脹能力增強，這與在糊化性能測定中觀察到的結果一致。

圖3 不同超聲處理時間對LS微觀結構的影響Fig.3 Effect of different ultrasound treatment times on the microstructure of LS

2.5 超聲處理時間對LS層狀結構的影響

由圖4A可知，LS在q＝0.626 nm-1處有一個明顯的散射峰，根據Woolf-Bragg公式dBragg＝2π/q，可以計算淀粉顆粒半結晶片層的厚度[31]，結果如圖4B所示。從圖中可以看出，超聲處理后LS的半結晶層厚度增大，且隨著超聲處理時間的延長先增大（10、20 min）后減?。?0、40、50 min），最大值為10.508 nm。這可能是因為適當的超聲處理時間促進非結晶區的膨脹，隨著時間的延長，超聲處理時產生的空化效應破壞了LS的部分無定形層和結晶片層，層狀厚度隨之減小。

圖4 不同超聲處理時間對LS層狀結構的影響Fig.4 Effect of different ultrasound treatment times on the lamellar structure of LS

根據Power-Law模型I～q-α，當1＜α＜3，質量分形維數Dm＝α，Dm值越接近1，表明淀粉聚集體結構越疏松，越接近3表明越致密；當3＜α＜4，表面分形維數Ds＝6-α，Ds值越大表明散射體表面越粗糙[30]。從圖4C可以看出，所有樣品的α值都在2.22～2.80的范圍內，說明都為質量分形結構。超聲處理后，LS的Dm值均降低，表明超聲處理使淀粉的結構變得疏松。這可能是由于超聲處理過程中振蕩和產生的剪切力影響了層狀晶體層的有序度，從而降低了淀粉結構的致密性[13]。與超聲處理20 min后的樣品相比，處理30 min樣品的α值增大，表明超聲處理使得淀粉結構變得疏松，但是隨著時間延長，在一定程度上又可以促進一些緊密結構的形成。但是當超聲時間達到40 min和50 min后，淀粉的結構被破壞從而又變得疏松。

2.6 超聲處理時間對LS結晶結構的影響

如圖5A所示，CK在5.6°、15.0°、17.1°、23.0°、26.6°處出現特征衍射峰，說明LS符合B型結晶特征[5]，超聲處理后未出現其他位置的衍射峰，說明在超聲過程中并未生成新的結晶結構。超聲處理后5.6°處衍射峰消失，而該處屬于B型結晶的較強衍射峰之一，表明超聲處理對其B型結晶結構造成了一定的破壞。17.1°處衍射峰減弱，表明超聲破壞了淀粉無定形區中雙螺旋的部分排列。隨著處理時間的延長，23.0°處的衍射峰強度減弱，可能是因為長時間的超聲進一步影響了淀粉簇在結晶區域的排列[32]。淀粉顆粒中存在著微晶結構、非晶態結構及介于之間的亞微晶結構，通過計算XRD圖譜中峰面積得到上述3 種結構的占比。由圖5B可知，超聲處理后LS亞微晶區結晶度增大，微晶區和非結晶區結晶度減小，表明淀粉顆粒內部結構趨于均勻，晶體崩解重組為亞微晶。超聲過程中，雙螺旋結構由于空泡坍塌產生的振蕩而出現松動，但不離開原有位置[33]，因此，微晶區域減少，而亞微晶區域增加，這可能導致ΔH升高。LS的相對結晶度隨著超聲處理時間的延長而降低，這可能歸因于超聲產生的空化作用破壞了支鏈淀粉的結晶層，導致相對結晶度下降[33]。

圖5 不同超聲處理時間對LS結晶結構的影響Fig.5 Effect of different ultrasound treatment times on the crystalline structure of LS

2.7 超聲處理時間對LS短程有序結構的影響

如圖6所示，超聲處理后未出現新的吸收峰，各吸收峰位置也未改變，說明超聲只影響了LS的物理結構，并未破壞其化學結構。研究表明，1 047、1 022 cm-1為典型的振動吸收峰區域，波數1 047 cm-1附近的吸收峰與淀粉的結晶結構有關，1 022 cm-1附近的吸收峰與無定形結構有關，因此兩處吸收峰的比值可以表征淀粉短程有序結構，1 047 cm-1/1 022 cm-1處吸收峰比值越大，表明有序度越高[34]。如圖6所示，超聲處理后R1047/1022值增大，隨著處理時間的延長而增大，在30 min時達到最大值，隨后略有下降，但仍高于原淀粉，這是由于超聲處理后無定形區和支鏈淀粉分子鏈被破壞，同時生成的短鏈分子鏈通過氫鍵形成新的有序結構，使R1047/1022值增加了3.20%，但處理時間過長會導致雙螺旋結構和直鏈淀粉分子鏈斷裂，從而使R1047/1022值降低。結合XRD的結果可知，超聲處理能夠促進淀粉分子排列成更有序的雙螺旋結構，但會使雙螺旋結構松動，降低致密性[34]。

圖6 不同超聲處理時間對LS短程有序結構的影響Fig.6 Effect of different ultrasound treatment times on the short-range ordered structure of LS

2.8 超聲處理時間對LS糖苷鍵的影響

圖7A為不同時間超聲處理前后LS的1H NMR圖。圖中δ＝5.11和δ＝4.89處的化學位移分別代表了α-1,4-糖苷鍵和α-1,6-糖苷鍵結構，超聲處理后，α-1,6-糖苷鍵吸收峰強度明顯減弱，說明在超聲處理過程中α-1,6-糖苷鍵被破壞。Yang Qingyu等[35]采用超聲處理糯玉米淀粉也得到了相似的結果。根據譜圖計算得到的DB如圖7B所示，超聲處理后LS的DB均減小，超聲處理40 min時達到最小值9.55%，說明超聲產生的強剪切力破壞了α-1,6-糖苷鍵[36]。超聲處理50 min后淀粉的DB有所增加，這可能是因為隨著時間的延長，超聲開始破壞α-1,4-糖苷鍵，DB增大[37]。超聲處理過程中，α-1,6-糖苷鍵較α-1,4-糖苷鍵更易被破壞，這是因為α-1,4-糖苷鍵的空間位阻比α-1,6-糖苷鍵的空間位阻更穩定[35]。

圖7 不同超聲處理時間對LS糖苷鍵的影響Fig.7 Effect of different ultrasound treatment times on the glycosidic bonds of LS

2.9 超聲處理對LS理化和結構特性的影響機制探討

圖8為超聲處理對LS理化和結構特性的影響機制示意圖。在超聲處理過程中，α-1,6-糖苷鍵被破壞（圖7），機械作用產生的剪切力使LS的部分支鏈斷裂，形成一些淀粉短鏈，這些分散在無定形區和結晶區域的短鏈取向重排，形成有序結構，淀粉分子有序化程度增加（圖6B）。結晶結構被破壞，崩解重組為亞微晶結構，亞微晶區比例增加（圖5B）。由于淀粉分子間相互作用的增強，淀粉的雙螺旋結構變得有序和緊密，淀粉內部的纏結加劇。在無定形區和結晶區域熔化這種緊湊的雙螺旋結構需要額外的能量，因此，Tp和ΔH增加。此外，淀粉表面出現的一些孔洞和凹陷促進了水分子進入無定形區，增加了淀粉的糊化黏度。當超聲處理時間較長時，淀粉顆粒會被破壞，淀粉分子的溶脹和纏結減少，從而導致糊化黏度降低。在強烈的剪切力作用下，雙螺旋結構松動，有序的單螺旋結構被破壞，Tp、ΔH降低。因此，在實際應用過程中，可以選擇適合的超聲時間從淀粉多尺度結構層面上調控LS的性能以提高其品質。

圖8 超聲處理對LS理化和結構特性的影響機制示意圖Fig.8 Schematic diagram of the mechanism underlying the effect of ultrasound treatment on physicochemical and structural properties of LS

3 結論

超聲處理時間對LS理化和結構特性有較大的影響。超聲處理破壞了α-1,6-糖苷鍵，使部分支鏈淀粉斷裂，形成淀粉短鏈，并在超聲作用下重新排列形成有序的結構。較短時間的超聲處理增強了淀粉間的相互作用，雙螺旋結構變得有序和緊密，淀粉內部的纏結增強，從而提高了LS的黏彈性。在無定形區和結晶區熔化緊湊的雙螺旋結構需要額外的能量，Tp和ΔH分別增大了11.09%和89.21%。此外，超聲處理后的淀粉表面出現孔洞和裂縫，促進了水分子向無定形區的注入，從而增加了淀粉的糊化黏度。但長時間的超聲處理（40～50 min）不利于這種有序結構的形成。本研究結果驗證了超聲技術調控和改善LS性能的可行性，并為超聲技術應用于生產不同品質的淀粉提供了理論參考。