球磨法制備淀粉-芹菜素復(fù)合物及其消化性分析

張黎明，時(shí)文佳，張 麗，劉宇帆，何希宏，郝利民,2,*，魯吉珂

（1.天津科技大學(xué) 工業(yè)發(fā)酵微生物教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300457；2.軍事科學(xué)院軍需工程技術(shù)研究所，北京 100010；3.鄭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450001）

淀粉是由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成的天然大分子聚合物，其中直鏈淀粉在配體的誘導(dǎo)下可形成單螺旋鏈腔體結(jié)構(gòu)，這種“內(nèi)腔疏水外側(cè)親水”的單螺旋鏈結(jié)構(gòu)能夠作為一種主體分子，通過疏水相互作用與疏水性客體分子形成復(fù)合物[1-2]。例如，它可以與一些客體分子如碘、脂類、黃酮類、表面活性劑等形成螺旋復(fù)合物[3]。通常，直鏈淀粉復(fù)合物的制備主要采用KOH/HCl溶液法[4]、水/二甲基亞砜法[5]和酶促聚合法[6]。這些方法存在生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高、產(chǎn)品得率低或有化學(xué)試劑殘留等問題，不適用于功能食品或營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化食品的加工。近年來，采用物理法（超聲輔助制備法[7]、熱溶法[8]、蒸汽噴射蒸煮法[9]、高壓均質(zhì)法[10]、擠壓蒸煮法[11]、球磨法[12]等）制備淀粉復(fù)合物受到了廣泛的關(guān)注。其中，球磨法是利用諸如摩擦、碰撞、剪切等外力作用來改變淀粉顆粒結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的物理改性方法，具有操作簡(jiǎn)單、可控性強(qiáng)、可間歇也可連續(xù)工作、研磨物料便于更換、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)[13]。研究結(jié)果表明，球磨處理能夠改變淀粉的理化性質(zhì)，包括溶解性、相對(duì)結(jié)晶度、顆粒形態(tài)和粒徑分布、分子質(zhì)量、直鏈淀粉/支鏈淀粉比等[13-14]。劉燦燦等[15]研究了檳榔芋淀粉的球磨和辛烯基琥珀酸酯化復(fù)合改性，結(jié)果顯示，與原淀粉相比，球磨和酯化復(fù)合改性淀粉在球磨機(jī)械力作用下分子鏈斷裂，更容易吸水，淀粉的膨潤(rùn)力、透明度和溶解度明顯增強(qiáng)。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，淀粉與茶多酚共球磨處理后淀粉顆粒團(tuán)聚黏連，抗性淀粉含量增多，淀粉的特征衍射峰強(qiáng)度減弱，相對(duì)結(jié)晶度下降[16]。

芹菜素是一種黃酮類化合物，它可以抑制α-淀粉酶的活性，導(dǎo)致淀粉的水解速率減緩，抗性淀粉含量增加，進(jìn)而可以控制機(jī)體的血糖水平[17]。劉春穎等[18]也探討了芹菜素對(duì)α-葡萄糖苷酶、麥芽糖酶和蔗糖酶活性的影響，結(jié)果表明，芹菜素可以競(jìng)爭(zhēng)性抑制α-葡萄糖苷酶、麥芽糖酶和蔗糖酶的活性。Panda等[19]發(fā)現(xiàn)，灌胃芹菜素后能顯著降低糖尿病小鼠的血糖水平，這些對(duì)于降低糖尿病患者餐后血糖濃度具有重要的指導(dǎo)意義。但芹菜素的水溶性和脂溶性均較差，直接口服后胃腸道吸收差，生物利用率低[20]。因此，本實(shí)驗(yàn)選用球磨法制備玉米淀粉-芹菜素復(fù)合物，旨在將芹菜素與玉米淀粉相結(jié)合，通過芹菜素的釋放和抑制消化酶（α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶）的活性從而降低和延緩淀粉的消化。同時(shí)在球磨的作用下降低芹菜素的結(jié)晶度，增加其表面活性及分散度，提高其溶出度[21]，最終提高芹菜素的生物利用率。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米淀粉（食品級(jí)）（水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)13%～14%、直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%～30%） 山東壽光巨能金玉米開發(fā)有限公司；芹菜素（純度高于98%） 天津江萊生物有限公司；芹菜素標(biāo)準(zhǔn)品（純度不低于98%） 上海源葉生物科技有限公司；葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品 天津市化學(xué)試劑一廠；豬胰α-淀粉酶（290 U/mL） 美國(guó)Sigma公司；糖化酶（15 U/mL） 北京Solarbio公司；乙腈（色譜純） 天津市津東天正精細(xì)化學(xué)試劑廠；甲醇（色譜純）、無水乙醇 德國(guó)默克有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

XQM-0.4型星式球磨機(jī) 湖南長(zhǎng)沙天創(chuàng)粉末科技有限公司；TU-1810型紫外-可見分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；XL-30型掃描電子顯微鏡 荷蘭飛利浦公司；D/max 2500型X射線衍射儀 日本理學(xué)株式會(huì)社；Vector-22型傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)T-IR）儀 德國(guó)布魯克儀器公司；BS-2FS型立式恒溫恒濕搖床 蘇州威爾實(shí)驗(yàn)用品有限公司；高效液相色譜分析儀 美國(guó)Agilent公司；Q50熱重分析儀 上海萊?？茖W(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 淀粉-芹菜素復(fù)合物的制備方法及單因素試驗(yàn)

玉米淀粉-芹菜素復(fù)合物的制備參考文獻(xiàn)[16]報(bào)道的方法。將芹菜素和玉米淀粉置于陶瓷罐（100 mL）中，再加入不同直徑（5、10 mm和15 mm）的氧化鋯球共30.0 g。將球磨機(jī)負(fù)荷設(shè)定為15.0 g，設(shè)定球、料質(zhì)量比接近2∶1，球、料總體積控制在球磨罐總體積的1/3～2/3范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速設(shè)定為700 r/min，分別以球磨處理時(shí)間和m（玉米淀粉）∶m（芹菜素）為單因素變量進(jìn)行淀粉-芹菜素復(fù)合物的制備。首先考察球磨處理時(shí)間的影響：將10.0 g玉米淀粉和1.0 g芹菜素放入球磨罐中進(jìn)行球磨，共處理35 h，以5 h為間隔找出較佳的球磨處理時(shí)間。

確定較佳的球磨時(shí)間后，將球磨時(shí)間固定不變，考察m（玉米淀粉）∶m（芹菜素）的影響，以10.0 g玉米淀粉分別和0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 g的芹菜素混合研磨，確定復(fù)合物制備的較佳玉米淀粉/芹菜素質(zhì)量比。球磨處理結(jié)束后，用無水乙醇洗去復(fù)合物表面未結(jié)合的芹菜素，抽濾，將所得復(fù)合物在37 ℃的恒溫干燥箱中烘干，研磨并過100 目篩。實(shí)驗(yàn)過程中采用球磨玉米淀粉作為空白對(duì)照，即不加芹菜素進(jìn)行球磨30 h的實(shí)驗(yàn)組。淀粉與芹菜素物理混合物的制備方法：根據(jù)實(shí)驗(yàn)所篩選的較佳條件下制備的復(fù)合物中玉米淀粉含量和芹菜素含量，精確稱量928.5 mg玉米淀粉和71.5 mg芹菜素，放置于10 mL帶蓋離心管中，振蕩5 min后過100 目篩，作為方法對(duì)照。

1.3.2 淀粉-芹菜素復(fù)合物中芹菜素含量及復(fù)合率的測(cè)定

復(fù)合物中芹菜素的含量測(cè)定參考Wang Keqin等[22]的方法。精確稱取復(fù)合物200 mg，置于10 mL容量瓶中，用甲醇溶液定容，于25 ℃條件下超聲30 min，冷卻至室溫，取上清液過0.22 μm濾膜待用。色譜條件如下：色譜柱C18（150 mm×4.6 mm，5 μm）；流動(dòng)相乙腈-水（35∶65，V/V）；流速1.0 mL/min；柱溫35 ℃；紫外檢測(cè)波長(zhǎng)為270 nm；進(jìn)樣量10 μL。

采用外標(biāo)法計(jì)算球磨后復(fù)合物中芹菜素含量，根據(jù)芹菜素的標(biāo)準(zhǔn)品校正曲線方程Y＝37.30X-33.06，進(jìn)樣質(zhì)量濃度在0～160 μg/mL范圍內(nèi)芹菜素含量與峰面積呈良好的線性關(guān)系（R2＝0.999）。芹菜素的復(fù)合率按式（1）計(jì)算。

式中：ma為復(fù)合物中芹菜素的質(zhì)量/mg；mb為初始投入芹菜素的質(zhì)量/mg。

1.3.3 淀粉-芹菜素復(fù)合物的結(jié)構(gòu)表征

1.3.3.1 掃描電子顯微鏡觀察

將導(dǎo)電膠依次固定在掃描電子顯微鏡樣品臺(tái)上，用藥匙將樣品均勻平整地鋪在導(dǎo)電膠表面，吹掃多余的樣品顆粒。用離子濺射鍍膜儀在樣品表面鍍金60 s。用掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察并拍照，加速電壓設(shè)為6 kV，放大倍數(shù)為2 000 倍[23]。

1.3.3.2 X射線衍射分析

取適量樣品于托盤片的中央，用光滑的玻片將樣品壓成厚1 mm、寬13 mm的薄片并固定。采用連續(xù)掃描的方式，測(cè)定條件如下：電壓40 kV，電流35 mA，2θ掃描區(qū)域4°～35°，掃描速率4°/min，采樣步寬0.02°，縫寬為2 mm，接收狹縫寬為1 mm[24]。

1.3.3.3 FT-IR分析

在瑪瑙研缽中加入樣品約2 mg、溴化鉀150 mg，均勻研磨，然后將混合物倒入壓片器中壓成近透明的片材，片厚1 mm左右，隨后取出樣品薄片進(jìn)行紅外光譜掃描。掃描范圍為500～4 000 cm-1，光譜分辨率為4 cm-1，信號(hào)掃描累計(jì)16 次。

1.3.3.4 熱重分析

選用銦標(biāo)定儀器，依次取10 mg左右樣品置于樣品鉑金坩堝中，升溫區(qū)間25～600 ℃，升溫速率為10 ℃/min。氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，氣體流量60 mL/min。

1.3.4 淀粉-芹菜素復(fù)合物的體外消化性測(cè)定

玉米淀粉-芹菜素復(fù)合物的體外消化性測(cè)定參考Sang等[25]的方法并稍作改進(jìn)?？紤]m（玉米淀粉）∶m（芹菜素）的不同對(duì)實(shí)際可用于消化淀粉含量的影響，在消化性測(cè)定中，以復(fù)合物樣品中含有200 mg淀粉的量為基準(zhǔn)稱取樣品。分別將不同m（玉米淀粉）∶m（芹菜素）的復(fù)合物（質(zhì)量比分別為20∶1、20∶2、20∶3、20∶4、20∶5）放置于5 個(gè)裝有20 mL pH 5.2磷酸鹽緩沖溶液的燒杯中，在37 ℃、40 r/min轉(zhuǎn)速恒溫?fù)u床上平衡5 min后依次倒入5 個(gè)透析袋中，并在透析袋中加入6 顆氧化鋯球（直徑5 mm）、10 mL混酶（α-淀粉酶290 U/mL、糖化酶15 U/mL），用夾子夾緊透析袋兩端，將透析袋分別放入裝有80 mL磷酸鹽緩沖溶液的燒杯中并做標(biāo)記，蓋上保鮮膜。在0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 h時(shí)各取樣2 mL，取樣后及時(shí)用等體積磷酸鹽緩沖溶液補(bǔ)足溶液體積。采用3,5-二硝基水楊酸法測(cè)定吸光度。葡萄糖釋放量的測(cè)定采用外標(biāo)法，依據(jù)葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)品校正曲線方程Y＝10.61X-0.018，進(jìn)樣質(zhì)量濃度在0～50 μg/mL范圍內(nèi)葡萄糖的含量與吸光度呈良好的線性關(guān)系（R2＝0.998）。體外消化率按式（2）計(jì)算。

式中：ma為葡萄糖的釋放量/mg；mb為淀粉的質(zhì)量/mg。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Origin 8.0軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)果取3 次實(shí)驗(yàn)的平均值，以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。顯著性分析采用鄧肯氏多重比較，P＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 制備條件對(duì)淀粉-芹菜素復(fù)合物中芹菜素含量和復(fù)合率的影響

2.1.1 球磨處理時(shí)間對(duì)復(fù)合物中芹菜素含量和復(fù)合率的影響

圖1 球磨處理時(shí)間對(duì)復(fù)合物中芹菜素含量和復(fù)合率的影響Fig. 1 Effect of ball milling time on the content and percent complexation of apigenin in the complex

由圖1可知，球磨時(shí)間5～10 h時(shí)，芹菜素的含量和復(fù)合率上升趨勢(shì)明顯，這可能是由于玉米淀粉的結(jié)構(gòu)在球磨外力的作用下開始發(fā)生改變，直鏈淀粉單螺旋空腔已經(jīng)大量暴露，使得芹菜素和淀粉包合速率加快。當(dāng)球磨時(shí)間從10 h延長(zhǎng)到30 h時(shí)，芹菜素的含量和復(fù)合率上升趨勢(shì)減緩，可能是直鏈淀粉可供芹菜素占據(jù)的單螺旋結(jié)合點(diǎn)逐漸減少造成的。當(dāng)球磨時(shí)間超過30 h后，直鏈淀粉與芹菜素的結(jié)合量開始下降，可能是球磨時(shí)間過長(zhǎng)，玉米淀粉的形態(tài)和結(jié)構(gòu)均被破壞，可供芹菜素結(jié)合的位點(diǎn)也隨之被破壞。因此，玉米淀粉-芹菜素復(fù)合物制備的較優(yōu)球磨時(shí)間為30 h。

2.1.2 m（玉米淀粉）∶m（芹菜素）對(duì)復(fù)合物中芹菜素含量和復(fù)合率的影響

圖2 m（玉米淀粉）∶m（芹菜素）對(duì)復(fù)合物中芹菜素含量和復(fù)合率的影響Fig. 2 Effect of starch∶apigenin ratio on the content and percent complexation of apigenin in the complex

由圖2可知，當(dāng)m（玉米淀粉）∶m（芹菜素）從20∶1增加到20∶4時(shí)，隨著芹菜素比例的增加，玉米淀粉-芹菜素復(fù)合物中芹菜素的含量逐漸增加到71.5 mg/g，芹菜素的復(fù)合率在m（玉米淀粉）∶m（芹菜素）為20∶4時(shí)達(dá)到最高（35.7%）。當(dāng)m（玉米淀粉）∶m（芹菜素）由20∶4增加到20∶5時(shí)，復(fù)合物中的芹菜素含量基本不變，說明直鏈淀粉單螺旋空腔上的結(jié)合位點(diǎn)已被芹菜素占據(jù)完全。從圖2中還可以看出，m（玉米淀粉）∶m（芹菜素）大于20∶4后芹菜素的復(fù)合率開始下降，這可能是由于，當(dāng)投入的芹菜素過量時(shí)，會(huì)影響淀粉的球磨改性效果，所形成直鏈淀粉的結(jié)合位點(diǎn)增加有限，過量的芹菜素并不會(huì)與淀粉結(jié)合，導(dǎo)致芹菜素的復(fù)合率下降，造成了芹菜素的浪費(fèi)。因此，球磨法制備復(fù)合物的玉米淀粉-芹菜素的較優(yōu)質(zhì)量比為20∶4。

2.2 淀粉-芹菜素復(fù)合物的結(jié)構(gòu)表征

2.2.1 掃描電子顯微鏡分析結(jié)果

由圖3可知，芹菜素形貌為無規(guī)則晶體狀顆粒（圖3a）。玉米原淀粉呈不規(guī)則的顆粒狀，顆粒棱角明顯、不圓潤(rùn)，顆粒大小不均勻（圖3b）。將二者物理混合后結(jié)果顯示，芹菜素附著在玉米淀粉顆粒表面，淀粉和芹菜素的形狀均未改變（圖3c）。球磨后的芹菜素呈團(tuán)聚態(tài)（圖3d）。球磨后的玉米淀粉（圖3e）與玉米原淀粉在形貌上存在明顯差異，主要表現(xiàn)在球磨后淀粉顆粒表面破碎，出現(xiàn)裂紋，多個(gè)淀粉顆粒團(tuán)聚形成更大的淀粉粒子。這主要是淀粉受球磨碰撞力、擠壓力及摩擦力所致[14]。與球磨后的淀粉相比，采用球磨法制備的復(fù)合物因芹菜素的遷入淀粉表面無裂紋，淀粉顆粒表面變得更加粗糙，淀粉顆粒的破損度和團(tuán)聚現(xiàn)象明顯提高，芹菜素與淀粉黏連形成扁平顆粒狀聚集體（圖3f）。

圖3 芹菜素、玉米淀粉、物理混合物、球磨芹菜素、球磨玉米淀粉、復(fù)合物的掃描電子顯微鏡圖（2 000×）Fig. 3 SEM images of apigenin, corn starch and their physical mixture,as well as milled apigenin, milled corn starch and their complexes (2 000 ×)

2.2.2 X射線衍射分析結(jié)果

圖4 芹菜素、玉米淀粉、物理混合物、球磨芹菜素、球磨玉米淀粉、復(fù)合物的X射線衍射圖Fig. 4 X-ray diffraction patterns of apigenin, corn starch and their physical mixture, as well as milled apigenin, milled corn starch and their complexes

由圖4曲線a可知，芹菜素出現(xiàn)許多很強(qiáng)的X射線衍射峰，表明其具有良好的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。球磨后的芹菜素（圖4曲線d）在2θ為25.0°～33.0°之間的衍射峰明顯減弱，部分衍射峰消失，說明單獨(dú)球磨處理芹菜素可以降低芹菜素的結(jié)晶度，但其結(jié)晶性仍較明顯。玉米原淀粉（圖4曲線b）在2θ為15.0°、17.0°、18.0°和23.0°處出現(xiàn)衍射峰，表明玉米淀粉具有A型結(jié)晶結(jié)構(gòu)[26]。二者經(jīng)物理混合物后，X射線衍射譜圖顯示其保留了玉米淀粉和芹菜素二者的部分結(jié)晶特征（圖4曲線c）。由圖4曲線e可知，球磨處理后玉米淀粉的特征衍射峰消失，淀粉的結(jié)晶度明顯下降。造成這種結(jié)果的原因可能是，球磨機(jī)械力使淀粉分子鏈間的排布方式改變，減弱了分子間及分子內(nèi)氫鍵的相互作用，導(dǎo)致分子鏈排列雜亂無序所致[27]。與玉米原淀粉和芹菜素物理混合物相比，采用球磨法制備的復(fù)合物（圖4曲線f）并沒有顯示原淀粉和芹菜素各自的特征衍射峰，淀粉-芹菜素復(fù)合物基本處于無定形狀態(tài)，表明玉米淀粉與芹菜素之間存在相互作用，一方面芹菜素的遷入加速了淀粉結(jié)晶結(jié)構(gòu)的消失；另一方面，淀粉的存在增加了芹菜素的分散度，有利于芹菜素結(jié)晶結(jié)構(gòu)的破壞。

2.2.3 FT-IR分析結(jié)果

圖5 芹菜素、玉米淀粉、物理混合物、球磨芹菜素、球磨玉米淀粉、復(fù)合物的FT-IR圖Fig. 5 FT-IR of apigenin, corn starch and their physical mixture, as well as milled apigenin, milled corn starch, and their complexes

由圖5可知，芹菜素（圖5曲線a）在1 608～1 588、828 cm-1處為苯環(huán)特征吸收峰[28]，球磨后的芹菜素（圖5曲線d）與原芹菜素（圖5曲線a）相比沒有原基團(tuán)的消失也沒有新基團(tuán)的產(chǎn)生，說明球磨作用沒有破壞芹菜素的分子基團(tuán)結(jié)構(gòu)。原玉米淀粉（圖5曲線b）在3 100～3 700 cm-1處是羥基O—H伸縮振動(dòng)吸收峰，2 800～3 050 cm-1處為飽和的C—H伸縮振動(dòng)吸收峰，1 081 cm-1處為環(huán)氧基C—O—C特征吸收峰。球磨處理后的淀粉（圖5曲線e）在3 080～3 730 cm-1處的羥基O—H特征吸收峰明顯比玉米原淀粉（圖5曲線b）強(qiáng)，這主要?dú)w因于球磨處理使氫鍵的結(jié)合模式發(fā)生改變，說明球磨作用改變了淀粉分子間氫鍵的相互作用[29]。將玉米淀粉和芹菜素物理混合后（圖5曲線c），玉米原淀粉和芹菜素的特征峰疊合，但仍然具有芹菜素的苯環(huán)特征吸收峰。與物理混合物（圖5曲線c）相比，玉米淀粉-芹菜素復(fù)合物（圖5曲線f）在1 608～1 588、828 cm-1處的芹菜素的苯環(huán)特征吸收峰基本消失，說明淀粉與芹菜素有較強(qiáng)的相互作用，可能是大量的芹菜素與玉米淀粉發(fā)生復(fù)合作用，芹菜素被包結(jié)于淀粉的螺旋空腔內(nèi)或空腔間，使得芹菜素的特征吸收峰不再明顯。FT-IR顯示玉米淀粉和芹菜素發(fā)生了相互作用，但沒有生成新的基團(tuán)，說明兩者之間發(fā)生的是非共價(jià)相互作用。

2.2.4 熱重分析結(jié)果

圖6 芹菜素、玉米淀粉、物理混合物、球磨芹菜素、球磨玉米淀粉、復(fù)合物的熱重分析曲線Fig. 6 Thermal gravimetric curves of apigenin, corn starch and their physical mixture, as well as milled apigenin, milled corn starch,and their complexes

由圖6可以看出，芹菜素（圖6曲線a）及球磨芹菜素（圖6曲線d）只有一個(gè)熱失重峰，其起始分解溫度約在365 ℃，穩(wěn)定性相對(duì)最高，且球磨后芹菜素的熱穩(wěn)定性增強(qiáng)。玉米淀粉（圖6曲線b）、球磨后的玉米淀粉（圖6曲線e）、物理混合物（圖6曲線c）的失重曲線在300 ℃之前基本相似，均在100 ℃前先失水，到300 ℃時(shí)達(dá)到第一個(gè)平臺(tái)期；當(dāng)溫度從300 ℃升高至350 ℃之間進(jìn)入第二失重階段，350 ℃時(shí)之后進(jìn)入第二個(gè)平臺(tái)期。最終玉米淀粉（圖6曲線b）、球磨玉米淀粉（圖6曲線e）、物理混合（圖6曲線c）剩余質(zhì)量分別為初始質(zhì)量的11.11%、11.52%、13.46%。從圖6還可以看出，復(fù)合物（圖6曲線f）在100 ℃和300～350 ℃兩個(gè)失重階段的質(zhì)量損失均低于球磨淀粉（圖6曲線e）和其物理混合物（圖6曲線c），復(fù)合物的最終剩余質(zhì)量為初始質(zhì)量的22.14%，說明與芹菜素復(fù)合后提高了淀粉的熱穩(wěn)定性。

2.2.5 體外消化性分析結(jié)果

由圖7可知，當(dāng)體外模擬消化時(shí)間從0 h延長(zhǎng)到4 h時(shí)，所有樣品的消化率都呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，4 h后消化率基本維持不變。由圖7還可以看出，在體外模擬消化性實(shí)驗(yàn)中，球磨后玉米淀粉（圖7曲線a）的消化率最高（約50%），而玉米原淀粉（圖7曲線b）的體外消化率最高只有43%。這是由于球磨使玉米淀粉顆粒和結(jié)晶結(jié)構(gòu)遭到破壞，呈現(xiàn)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，淀粉酶更容易進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部對(duì)淀粉進(jìn)行酶解，因此更有利于淀粉的消化。與玉米淀粉（圖7曲線b）和球磨玉米淀粉（圖7曲線a）相比，玉米淀粉-芹菜素復(fù)合物的消化率顯著降低。這與芹菜素的加入有關(guān)，根據(jù)莊俊鈺等[30]的報(bào)道，芹菜素對(duì)α-淀粉酶的抑制率為27.6%，有著較高的酶抑制活性。玉米淀粉-芹菜素復(fù)合物（圖7曲線c～e）的最終消化率分別為28.9%、25.7%、18.8%，隨著復(fù)合物中芹菜素含量的增加，淀粉的消化率逐漸下降，說明芹菜素的含量與淀粉的消化率呈負(fù)相關(guān)性。這與屠潔等[31]研究得出的芹菜素能與α-葡萄糖苷酶分子底物結(jié)合部位的氨基酸基團(tuán)形成氫鍵和疏水作用，從而競(jìng)爭(zhēng)性地抑制α-葡萄糖苷酶對(duì)淀粉的最終消化作用這一結(jié)論相一致。

圖7 玉米淀粉、球磨玉米淀粉、復(fù)合物的體外消化性分析Fig. 7 In vitro digestibility of corn starch, milled corn starch and their complexes

3 結(jié) 論

通過球磨法制備玉米淀粉-芹菜素復(fù)合物的較優(yōu)條件為球磨時(shí)間30 h、m（玉米淀粉）∶m（芹菜素）為5∶1，在此條件下芹菜素的復(fù)合率最高，為35.7%，每克淀粉中的芹菜素質(zhì)量為71.5 mg。掃描電子顯微鏡結(jié)果顯示球磨使得玉米淀粉顆粒形貌發(fā)生改變，表面變得粗糙有裂紋，并發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象。芹菜素在長(zhǎng)時(shí)間的球磨外力下與淀粉相互結(jié)合形成復(fù)合物。復(fù)合物表面粗糙無裂紋，呈扁平顆粒狀聚集體。X射線衍射分析表明，形成復(fù)合物后淀粉的特征衍射峰強(qiáng)度減弱，淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞，結(jié)晶度降低，且芹菜素的存在加速了淀粉結(jié)晶區(qū)的破壞。FT-IR顯示玉米淀粉和芹菜素發(fā)生了相互作用，但沒有生成新的基團(tuán)，說明兩者之間發(fā)生的是非共價(jià)相互作用。熱重分析結(jié)果表明形成復(fù)合物的熱穩(wěn)定性增強(qiáng)。體外消化性評(píng)價(jià)結(jié)果顯示淀粉-芹菜素復(fù)合物的形成，能抑制淀粉的消化，減緩淀粉的酶解速率，增加淀粉的抗消化性。球磨法雖然具有操作簡(jiǎn)單、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，但由于影響因素較多而重現(xiàn)性較差，今后在放大實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該充分考慮相關(guān)影響因素，如設(shè)備型號(hào)、球磨方式、球磨罐體積、球料比等。