高直鏈玉米淀粉在食品、食品材料及保健食品中的應(yīng)用進(jìn)展

潘雯麗，梁 倩，高群玉

（華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州 510640）

近年來，淀粉因其良好的性能，豐富的資源以及可再生性而備受關(guān)注，并已在許多領(lǐng)域中得到廣泛使用。作為一種高分子碳水化合物，淀粉由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成。其中直鏈淀粉幾乎均由-（1,4）糖苷鍵連接的D-吡喃葡萄糖基單元組成，分子量約在10～10范圍內(nèi)；相比之下，支鏈淀粉是較大的高度分支鏈分子，其分子量范圍約在10～10，分支處由-（1,6）糖苷鍵連接。普通淀粉的直鏈淀粉含量通常為20%～30%；支鏈淀粉含量在70%～80%，而經(jīng)基因突變后篩選培育出的高直鏈玉米淀粉的直鏈淀粉含量通常為55%～85%。高直鏈玉米淀粉經(jīng)過理化改性后，可對(duì)所需的功能進(jìn)行加強(qiáng)，形成剛性的不透明膠體，固定糖果形狀并使其造型完整；高直鏈玉米淀粉還能用作于食品抗性淀粉添加劑；同時(shí)高直鏈玉米淀粉是生產(chǎn)光解塑料的最佳原料，能有效解決“白色污染”問題。近幾年，我國(guó)淀粉市場(chǎng)發(fā)展迅速，高直鏈玉米淀粉在國(guó)內(nèi)已有培育且產(chǎn)量較大，因此有必要對(duì)高直鏈玉米淀粉的相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行梳理。本文總結(jié)歸納了近年來國(guó)內(nèi)外高直鏈玉米淀粉的研究和應(yīng)用進(jìn)展，從高直鏈玉米淀粉的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)，其在食品、食品加工材料、醫(yī)療保健食品等應(yīng)用方面綜述了高直鏈玉米淀粉的研究進(jìn)展，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了展望，為深入研究高直鏈玉米淀粉的應(yīng)用提供參考，并為其相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 高直鏈玉米淀粉

1.1 結(jié)構(gòu)

淀粉的結(jié)構(gòu)是研究其性質(zhì)和應(yīng)用的基礎(chǔ)。根據(jù)不同的觀測(cè)尺度，淀粉結(jié)構(gòu)可以從分子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶結(jié)構(gòu)和顆粒結(jié)構(gòu)這三個(gè)層面進(jìn)行解析。從分子結(jié)構(gòu)角度觀察，淀粉分子按其分支程度分為直鏈和支鏈淀粉分子，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖1所示，直鏈淀粉的聚合度在900～3300之間，支鏈淀粉的聚合度（DP）在4800～15900之間。高直鏈淀粉中，直鏈或支鏈淀粉分子的鏈長(zhǎng)均高于普通淀粉中對(duì)應(yīng)分子的鏈長(zhǎng)，其短支鏈淀粉的合成會(huì)受到抑制。從結(jié)晶結(jié)構(gòu)角度觀察，淀粉中的結(jié)晶區(qū)由支鏈淀粉的雙螺旋結(jié)構(gòu)組成，而無定形區(qū)則由帶分支點(diǎn)的支鏈和直鏈淀粉組成。原淀粉的晶型分為A、B、C型，支鏈淀粉的鏈長(zhǎng)決定晶型類型，A型結(jié)晶多在支鏈鏈長(zhǎng)＜19.7時(shí)形成；B型結(jié)晶多在鏈長(zhǎng)≥21.6時(shí)形成；而當(dāng)鏈長(zhǎng)在20.3～21.3范圍時(shí)，則可以表現(xiàn)為A、B或C型晶型結(jié)構(gòu)。由此可解釋玉米淀粉中直鏈淀粉含量不同而發(fā)生的晶型轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，高直鏈玉米淀粉中由于支鏈淀粉鏈長(zhǎng)較長(zhǎng)，因此呈現(xiàn)的是B型結(jié)晶結(jié)構(gòu)，而普通玉米淀粉和蠟質(zhì)玉米淀粉則呈現(xiàn)A型結(jié)晶結(jié)構(gòu)。從顆粒結(jié)構(gòu)角度觀察，直鏈淀粉含量的增加對(duì)顆粒結(jié)構(gòu)形態(tài)會(huì)產(chǎn)生較大的影響。隨著直鏈淀粉含量的增加，普通玉米淀粉中常見的多角形顆粒逐漸減少，反之，非棱角、大體積的長(zhǎng)棒狀或圓形的顆粒逐漸增多，高直鏈玉米淀粉中，有32%的淀粉顆粒呈棒狀。染色后的淀粉顆粒在激光共聚焦顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，普通玉米淀粉和蠟質(zhì)玉米淀粉顆粒上的部分孔道可直至其顆粒中心，而高直鏈玉米淀粉的孔洞則多存在于顆粒表面，這些不同的顆粒結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致不同直鏈淀粉含量的淀粉具有不同的消化或糊化特性，不同直鏈淀粉含量玉米淀粉的理化性質(zhì)如表1所示。

圖1 直鏈淀粉與支鏈淀粉的分子結(jié)構(gòu)Fig.1 Molecular structure of amylose and amylopectin

1.2 理化性質(zhì)

盡管高直鏈玉米淀粉保留了淀粉的傳統(tǒng)特性（顏色白色、粒度細(xì)和無特殊氣味），但在加熱和糊化過程中通常表現(xiàn)出與普通淀粉的顯著差異，進(jìn)而影響食物的感官特征。直鏈淀粉含量的增加通常與更高的糊化溫度和增加的回生率有關(guān)。直鏈淀粉含量較低的蠟質(zhì)玉米淀粉與普通玉米淀粉在70 ℃左右即開始糊化，但直鏈淀粉含量70%的高直鏈玉米淀粉在85.2 ℃才發(fā)生糊化，且峰值溫度達(dá)97.3 ℃，在117.4 ℃下方可完成糊化。且當(dāng)直鏈淀粉含量高于55%時(shí)，淀粉隨溫度升高而產(chǎn)生的膨脹顯著受到抑制。糊化過程中的糊化焓指的是破壞淀粉有序結(jié)構(gòu)所需要的能量。由于普通及蠟質(zhì)玉米淀粉中含支鏈淀粉較多，其結(jié)晶含量較高，因此其糊化焓值會(huì)高于高直鏈玉米淀粉。研究表明，隨著水分含量的增加，淀粉的糊化焓值也會(huì)增大，但無線性關(guān)系。不同水分含量下糊化的玉米淀粉中，蠟質(zhì)玉米淀粉的糊化峰僅有一個(gè)，而當(dāng)水分含量在30%～75%范圍時(shí)，高直鏈玉米淀粉會(huì)在不同的溫度下出現(xiàn)多個(gè)糊化峰，且糊化溫度隨水分含量的下降而上升，這可能是由于低水分下破壞氫鍵所需要的能量更高。此外，高直鏈玉米淀粉與普通玉米淀粉在許多特性方面也存在差異（表1）。閻俊等發(fā)現(xiàn)在淀粉的糊化性質(zhì)中，直鏈淀粉含量越高，淀粉的糊化參數(shù)和熱力學(xué)參數(shù)的差異越大。李志偉等從淀粉顆粒結(jié)構(gòu)、形態(tài)、熱性能、溶解度及溶脹勢(shì)等理化性質(zhì)上，比較了普通玉米淀粉與高直鏈玉米淀粉。在淀粉顆粒形態(tài)上，普通玉米淀粉為A型結(jié)構(gòu)，其顆粒為光滑飽滿的球體或多面體，而高直鏈玉米淀粉為B型結(jié)構(gòu)，其顆粒則為失去蠟質(zhì)光澤的橢圓形及其他不規(guī)則形狀；在熱性能方面，高直鏈玉米淀粉的DSC參數(shù)T（初始溫度）、T（峰值溫度）、T（最終溫度）、T-T（溫變范圍）均高于普通玉米淀粉，而ΔH（焓變）則低于普通玉米淀粉；在溶解度及溶脹勢(shì)方面，高直鏈玉米淀粉在各溫度節(jié)點(diǎn)的溶解度及膨脹勢(shì)均顯著低于普通玉米淀粉。

表1 不同直鏈淀粉含量玉米淀粉的理化性質(zhì)[35]Table 1 Physicochemical properties of corn starch with different amylose contents[35]

除了以上物理特性，高直鏈玉米淀粉在制備生物可降解膜中的力學(xué)性能也比普通淀粉更為突出?；诟吆瘻囟?、不同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)、更好的成膜性等異于普通淀粉的特殊理化性質(zhì)，高直鏈玉米淀粉在功能性抗性食品、包裝加工材料、可降解材料及醫(yī)療保健等多個(gè)產(chǎn)業(yè)中均占有重要地位。因此近年來，利用高直鏈玉米淀粉制備可降解塑料已成為眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一，此種材料也有望大規(guī)模應(yīng)用于塑料薄膜及包裝加工業(yè)。

高直鏈玉米淀粉還擁有一定的天然抗消化特性，是良好抗性淀粉的來源?？剐缘矸垭m然不能在小腸內(nèi)消化吸收，但是能在大腸內(nèi)發(fā)酵，同時(shí)產(chǎn)生多種短鏈脂肪酸，起到促進(jìn)腸道健康的作用。當(dāng)直鏈淀粉含量高于50%時(shí)，產(chǎn)生的消化阻力可能相似，比如，直鏈淀粉含量為50%或80%的高直鏈玉米淀粉在體外酶消化率方面幾乎沒有差異。國(guó)外眾多研究學(xué)者的研究成果均表明，含高直鏈淀粉的低脂食品能在很大程度上幫助糖尿病人控制血糖水平。此外，富含高直鏈淀粉的食品能有效地預(yù)防高血壓，防止膽結(jié)石的產(chǎn)生，同時(shí)能幫助人體維持血液中膽固醇含量的正常水平，還能在抑制直腸癌等方面起到一定的作用。高直鏈玉米淀粉還具有豐富的營(yíng)養(yǎng)功能，在制備富含抗性淀粉產(chǎn)品、抑制消化性能、降低血糖等方面均頗有成效。

在化學(xué)特性中，直鏈淀粉能與碘等試劑發(fā)生絡(luò)合而生成絡(luò)合物，顯現(xiàn)為藍(lán)紫色。淀粉糊化與老化性質(zhì)會(huì)因直鏈淀粉分子結(jié)構(gòu)而受到很大的影響，通常直鏈淀粉較支鏈淀粉更易發(fā)生老化，而直鏈淀粉的老化速度以及其結(jié)晶性則隨著自身的鏈長(zhǎng)不同而各異。

2 高直鏈玉米淀粉在食品中的應(yīng)用

2.1 低脂食品

由于洋快餐的風(fēng)味焦香、口感酥脆，一直受到大眾的喜愛，但這類食品高脂、高油，食用過多易造成人體肥胖、心血管疾病患病率增加等不良后果。近年來變性淀粉及糊精脂肪替代品的出現(xiàn)，解決了這一問題。淀粉經(jīng)水解、氧化、酯化、醚化、交聯(lián)等處理得到的產(chǎn)品可模擬脂肪的感官特性。用改性高直鏈玉米淀粉代替奶油、油脂在食品中進(jìn)行應(yīng)用。例如，在油酸存在的條件下，將高直鏈玉米淀粉置于過量蒸汽噴射蒸煮器中進(jìn)行蒸煮，其中脂肪酸會(huì)與直鏈淀粉形成螺旋脂質(zhì)復(fù)合物，該包合物可以替代起酥油，減少食品中的脂肪含量。張紅偉等的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用變性高直鏈玉米淀粉代替脂肪時(shí)，所制成的食品既低脂又擁有良好的穩(wěn)定性與流變學(xué)特性，產(chǎn)品的口感能達(dá)到與全脂奶油產(chǎn)品相同的效果。此外，用高直鏈玉米淀粉替代后的產(chǎn)品生產(chǎn)線不需要改變，也不需要增添額外的車間設(shè)備。Arimi等則利用高直鏈玉米淀粉制作了一款功能性奶酪，成功將15.3%的脂肪用Hi-maize240（RS2）所代替。國(guó)外已有許多商家在一些冰淇淋或夾心餅干產(chǎn)品中利用直鏈淀粉作為大量奶油的替代物，將其制成“低脂食品”的同時(shí)，也保持了較好的口感，具有巨大的應(yīng)用潛力。

2.2 功能性食品

高直鏈玉米淀粉具有良好的保健功效，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在約200篇研究報(bào)告與論文中，均指出高直鏈玉米淀粉在維持腸道菌群平衡、胰島素水平及能量調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮著重要作用，在食用高直鏈玉米淀粉后，人體的血糖不易升高。有關(guān)研究還表明高直鏈玉米淀粉的攝入會(huì)增加糞便容量，通過通便可及時(shí)減少體內(nèi)潛在的致癌物質(zhì)而抑制結(jié)腸癌等疾病的發(fā)生，對(duì)防止便秘、盲腸炎和痔瘡等不適之癥有重要作用。Shetty等選用高直鏈玉米淀粉和甜菜膳食纖維，比較兩者的整腸效果。實(shí)驗(yàn)過程中，在受試者食用的碳水化合物里加入高直鏈玉米淀粉以增加能量攝入，從而增加了糞便的重量及氮含量。研究結(jié)果表明，不含高直鏈玉米淀粉組的消化時(shí)間為13.7 h，含10%高直鏈玉米淀粉組的消化時(shí)間為10.8 h，含20%～40%高直鏈玉米淀粉或甜菜膳食纖維組的消化時(shí)間降至10 h以內(nèi)，表明高直鏈玉米淀粉有類似于膳食纖維的通便作用。

高直鏈玉米淀粉作為RS2型抗性淀粉添加到食品中，還能顯著提高膳食纖維的含量。王凱等研究了高直鏈玉米淀粉對(duì)面包感官品質(zhì)和消化性能的影響，其結(jié)果顯示，添加高直鏈玉米淀粉的面包的表面亮度和持水性顯著升高，消化速率顯著降低，但硬度也明顯上升，這說明面包的品質(zhì)在加入高直鏈玉米淀粉后受到了部分影響，但可以通過優(yōu)化高直鏈玉米淀粉的添加量達(dá)到在面包品質(zhì)未顯著降低的同時(shí)大幅降低淀粉的消化速率的目的。

2.3 其他食品

食品添加劑中天然的抗性淀粉是由高直鏈淀粉玉米品種加工而成的。在糖果定型方面，直鏈淀粉具有凝膠凝結(jié)的性質(zhì)，若將直鏈淀粉溶解，并使之與氫鍵結(jié)合，能夠形成半透明的有一定強(qiáng)度的膠體，這一特性使其能作為定型劑使糖果造型完整，縮短定型時(shí)間，提高生產(chǎn)能力，從而降低成本。在面食加工方面，高直鏈玉米淀粉的熱化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可提高加工面條的口感和蒸煮品質(zhì)；在饅頭制作中加入適量的高直鏈玉米淀粉，可以降低其老化率，改善保質(zhì)期，且不會(huì)影響感官品質(zhì)。在釀酒方面，高直鏈玉米淀粉適宜的直/支比，可改善啤酒的適口性，提高釀酒產(chǎn)量和品質(zhì)。在果醬制作方面，高直鏈玉米淀粉可作為增稠劑，添加適量的直鏈淀粉在制作中的蘋果醬里可以明顯改善其質(zhì)地。在休閑食品加工方面，高直鏈玉米淀粉可作為凝固劑，使冰淇淋、香腸等口感細(xì)膩滑嫩。

3 高直鏈玉米淀粉在食品加工材料中的應(yīng)用

3.1 食品包裝薄膜

高直鏈玉米淀粉因易形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的凝膠，具有類似纖維的性能，且淀粉基材無毒無害，適于制作食品包裝薄膜，所制得的薄膜具備良好的柔韌性、透明度、抗水性和抗拉強(qiáng)度，不同玉米淀粉制膜的力學(xué)性能如表2所示。由表2可知，在玉米淀粉薄膜中，淀粉基材的直鏈淀粉含量越高，制得淀粉膜的拉伸強(qiáng)度越高，斷裂伸長(zhǎng)率越低。同時(shí)，高直鏈玉米淀粉基薄膜無毒性、綠色無污染，對(duì)氧、油脂具有優(yōu)異的阻隔性能，又因該材料的涂布延展性好，故廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品的密封材料、保護(hù)層、耐水耐壓材料和包裝材料中。但純高直鏈玉米淀粉制備的薄膜材料脆性大，為此，常加入不同物質(zhì)通過物理共混制備復(fù)合膜，以改善薄膜性能。通過加入增塑劑如甘油、聚乙二醇和山梨醇，可加大高直鏈玉米淀粉在加熱條件下的流動(dòng)性并減弱淀粉分子之間的相互作用力，進(jìn)而降低高直鏈玉米淀粉材料的結(jié)晶度，賦予薄膜材料良好的彈性、韌性和可塑性，并有效改善材料的阻隔性能。Zou等探索了添加魔芋葡甘聚糖對(duì)高直鏈玉米淀粉-甘油薄膜性能的影響，引入魔芋葡甘聚糖后，復(fù)合膜的微觀紋理更加均勻，且復(fù)合膜的耐水性、斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度均發(fā)生顯著提高。翟曉松等對(duì)比了高直鏈玉米淀粉（HACS）與羥丙基甲基纖維素（HPMC）的不同配比對(duì)可食復(fù)合薄膜性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，HPMC占比上升后，HACS與HPMC之間的氫鍵相互作用減弱，增大了薄膜的水溶性，連續(xù)相從HACS變?yōu)镠PMC，但兩者的相容性變差，HPMC可降低薄膜的結(jié)晶程度并抑制復(fù)合膜在貯存中的老化行為，但HPMC的引入會(huì)降低膜的透光性。此外，高直鏈玉米淀粉的乙?；苌镞€可用于紡織纖維、漿紗、包扎材料、膠粘劑以及纖維上光等。

表2 不同高直鏈玉米淀粉基薄膜的力學(xué)性能[45]Table 2 Mechanical properties of films made from different high amylose starches[45]

高直鏈玉米淀粉所制的食用膜擁有優(yōu)異的可食用性、保鮮性。王程等利用高直鏈玉米淀粉、甲基纖維素和殼聚糖制備可食性復(fù)合膜，以荷蘭豆為試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行保鮮實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，該復(fù)合膜能顯著降低荷蘭豆的霉變率和失重率，減緩其V和葉綠素的損失。劉雪唯對(duì)不同直鏈淀粉含量的玉米淀粉進(jìn)行了保鮮實(shí)驗(yàn)對(duì)比。結(jié)果顯示，以高直鏈玉米淀粉為原料對(duì)圣女果進(jìn)行涂膜保鮮，保鮮效果顯著。此外，高直鏈玉米淀粉還應(yīng)用于包裝材料、可食性食品包裝膜領(lǐng)域，如食品、藥品、糖果等包裝。

高直鏈玉米淀粉不僅可用于保鮮包裝膜的制備，還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)食品的新鮮程度。陳雪風(fēng)等利用高直鏈玉米淀粉、聚乙烯醇以及交聯(lián)劑等多種助劑，制得負(fù)載pH響應(yīng)的復(fù)合指示劑，再結(jié)合高分子溶液聚合法制備高直鏈玉米淀粉基pH響應(yīng)食品包裝材料，對(duì)食品儲(chǔ)存過程中產(chǎn)生的酸性氣體進(jìn)行識(shí)別與指示。結(jié)果顯示，該包裝復(fù)合膜具有穩(wěn)定的性能，將食品新鮮度可視化，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)食品品質(zhì)狀況，適用于食品包裝，并為食品包裝材料的智能化提供參考價(jià)值。

3.2 食品級(jí)可降解材料

目前，全球受白色污染影響嚴(yán)重，其中生活垃圾、農(nóng)用地膜是造成白色污染的主要問題，該現(xiàn)象在我國(guó)尤為突出，因此，利用淀粉作為基材開發(fā)可降解塑料是減少白色污染的一個(gè)有效途徑。淀粉易生產(chǎn)、可再生、可降解、價(jià)格合理、綠色環(huán)保，多種特性符合制備可降解材料的要求。且淀粉原料無毒無害，與其他綠色原料相結(jié)合，可制得食品級(jí)包裝、填充材料。利用高直鏈玉米淀粉取代聚苯乙烯生產(chǎn)可降解塑料，具有深遠(yuǎn)的探索價(jià)值。目前美國(guó)培育的高直鏈淀粉玉米，主要在美國(guó)及西歐供應(yīng)“光解塑料膜”的生產(chǎn)；同時(shí)有文獻(xiàn)記載美國(guó)學(xué)者利用高直鏈玉米淀粉可制得的一種名為ECOFOAM的包裝充填物，松軟且體輕，被廣泛用于包裝工業(yè)，且因其成分的95%為高直鏈玉米淀粉，能在短時(shí)間內(nèi)降解，因此很好地代替了聚苯乙烯，避免了環(huán)境污染問題。

但淀粉基可降解塑料與常規(guī)塑料相比，前者力學(xué)性能較差，且由于淀粉分子中的大量羥基致使原淀粉材料易溶于水。因此對(duì)于原淀粉材料而言，眾多學(xué)者的研究熱點(diǎn)及重心放在了探究如何提高淀粉基材料的力學(xué)性能的問題上，而高直鏈玉米淀粉的特殊性質(zhì)可以改善材料性能。我國(guó)研究人員Li等研究了擠出過程中加工參數(shù)（水分含量、溫度、喂料量及螺桿轉(zhuǎn)速）對(duì)于由不同直鏈淀粉含量玉米淀粉（4.3%～77.4%）制得淀粉基材料的加工性能（扭矩）及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，相較于普通淀粉，高直鏈玉米淀粉（Gelose 80）基薄膜的拉伸強(qiáng)度達(dá)蠟質(zhì)玉米淀粉基薄膜的2倍。出現(xiàn)該結(jié)果的原因是高直鏈玉米淀粉薄膜中，長(zhǎng)直鏈的糾纏和殘余的淀粉顆?？梢杂行嵘矸勰さ牧W(xué)性能。在后續(xù)研究探索中，Li等還發(fā)現(xiàn)淀粉材料在加工或貯存過程中形成的結(jié)晶結(jié)構(gòu)對(duì)淀粉基材料力學(xué)性能的影響大于分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，結(jié)晶結(jié)構(gòu)能增強(qiáng)材料的性能，同時(shí)該團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了結(jié)構(gòu)-加工-性能的相關(guān)關(guān)系，使調(diào)控淀粉材料的結(jié)構(gòu)成為可能。

3.3 淀粉基吸水劑

目前常見的干燥劑有吸水硅膠、氯化鈣和生石灰等，這些干燥劑的干燥機(jī)理多為物理吸水，易因水分的逆吸附而使干燥劑不能長(zhǎng)時(shí)間保存。此外，吸水硅膠的吸濕容量小、高濕環(huán)境中氯化鈣易變?yōu)槿芤?、生石灰吸水放熱等缺陷均限制了它們的?yīng)用。而高直鏈淀粉分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的化學(xué)修飾如接枝共聚后，利用水溶液聚合法可制備吸水性能較好的吸水劑。馬濤等以高直鏈淀粉為原料，丙烯酰胺作為接枝單體，制備吸水材料，所得到的強(qiáng)吸水材料的保濕性能顯著高于傳統(tǒng)吸水硅膠，可用于食品儲(chǔ)存中的吸濕干燥。通過對(duì)高直鏈玉米淀粉進(jìn)行接枝共聚，在淀粉分子結(jié)構(gòu)上接入親水基團(tuán)以制備可降解吸水劑，用于替代石油精煉再合成的吸水劑，是高直鏈玉米淀粉未來的發(fā)展方向之一。同時(shí)，也有學(xué)者利用改性高直鏈玉米淀粉材料的吸水性，制備得到了具有緩控釋效果的產(chǎn)品，Xiao等以高直鏈玉米淀粉為原料，接枝聚合丙烯酰胺，采用一步反應(yīng)熔融混合法制備了淀粉基超吸收聚合物，用于對(duì)比不同直鏈淀粉含量基材的聚合物對(duì)負(fù)載物的緩釋效果。結(jié)果表明，基于高直鏈玉米淀粉為原料的吸水樹脂的吸水性顯著高于低直鏈淀粉基材樹脂的吸水性。利用此方法制備的淀粉基超吸收聚合物，能有效達(dá)到負(fù)載物在水中緩慢釋放的效果，開拓了高直鏈玉米淀粉的應(yīng)用范圍，也為淀粉基緩控釋材料的研發(fā)提供新的指導(dǎo)思路，可為研發(fā)負(fù)載營(yíng)養(yǎng)因子的緩控釋食品提供一定參考。

3.4 納米纖維基材

靜電紡絲是一種可以在常溫下操作且能夠連續(xù)將聚合物溶液制成納米纖維的技術(shù)，該技術(shù)簡(jiǎn)單、溶劑適應(yīng)性高，且操作性強(qiáng)，通過調(diào)控聚合物溶液性質(zhì)、電紡參數(shù)即可得到具有高孔隙率、比表面積大的納米級(jí)的纖維，能增加活性成分的包埋率，增大活性成分的分散和溶出，適用于各種合成聚合物和天然聚合物。高直鏈玉米淀粉中的直鏈淀粉具有分子內(nèi)締合能力和線性特性，且具有足夠的分子運(yùn)動(dòng)自由度，在分子層面可以優(yōu)先將其定向成平行排列，從而形成氫鍵，同時(shí)直鏈淀粉螺旋形成的不規(guī)則線圈結(jié)構(gòu)促進(jìn)了淀粉之間的分子糾纏，從而形成納米纖維，相較于支鏈淀粉更適合進(jìn)行電紡。眾多學(xué)者已成功以高直鏈玉米淀粉為原料，靜電紡絲得到了納米纖維，Lancuski等將高直鏈玉米淀粉溶于高濃度甲酸中，得到了直徑從80到300 nm的納米纖維。Kong等將高直鏈玉米淀粉溶于DMSO溶劑中，通過靜電紡絲技術(shù)獲得了直徑均一度高的微米級(jí)電紡纖維。為了減少高濃度強(qiáng)酸、強(qiáng)堿造成的包埋對(duì)象失活、環(huán)境污染以及試劑殘留等問題，已通過改性高直鏈玉米淀粉，成功利用水溶劑法制備了靜電紡淀粉基復(fù)合納米纖維，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著水溶性淀粉含量比例的增加，納米纖維的直徑逐漸減小，纖維具有連續(xù)且光滑、無串珠的特點(diǎn)，在生物活性物質(zhì)輸送、食品包裝中具有較大的應(yīng)用潛力。此外，高直鏈玉米淀粉衍生物與其他聚合物混合電紡能夠得到形態(tài)較好的纖維，具有封裝活性食品成分的潛力，可用于開發(fā)功能性食品和其他活性食品系統(tǒng)。Liu等將高直鏈玉米淀粉與瓜爾膠混合，以水為溶劑制備了電紡納米纖維，高直鏈淀粉作為有效的流變改性劑，降低了溶液的粘度，從而改善了纖維形態(tài)。由高直鏈玉米淀粉及其衍生物制得的靜電紡納米纖維未來在活性成分包埋、智能化包裝、酶固定化等方面都將表現(xiàn)出極大的應(yīng)用價(jià)值和潛力。

4 高直鏈玉米淀粉在醫(yī)療保健食品中的應(yīng)用

淀粉無毒、無免疫原性、生物相容性好且貯存穩(wěn)定、不存在與藥物間的特異性相互作用，可用作藥物輔料。同時(shí)，高直鏈玉米淀粉的抗性淀粉含量高，通過設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)包埋藥物達(dá)到緩慢控制釋放的目的。因此，有學(xué)者利用高直鏈玉米淀粉制備藥物緩慢控制釋放的口服基質(zhì)。Ravenelle等的研究證實(shí)，經(jīng)交聯(lián)改性的高直鏈玉米淀粉可用于口腔藥物的控制釋放，將添加的交聯(lián)高直鏈玉米淀粉作為賦形劑用于口服藥物輸送控釋，并通過水凝膠基質(zhì)控制藥物擴(kuò)散。同時(shí)，高直鏈玉米淀粉作為載藥基材也可以通過設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)包埋活性成分，制備保健食品。Zhang等將高直鏈玉米淀粉進(jìn)行氧化改性后制備的凝膠，對(duì)消化酶、胃酸和膽鹽具有顯著的抗性及pH響應(yīng)性，適于包封多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，例如親水性和疏水性的生物活性物質(zhì)及益生菌，茶多酚、-胡蘿卜素等，可作為新型遞送載體裝載藥物成分或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。另外，利用高直鏈玉米淀粉粘合無毒的特性，可將其運(yùn)用于繃帶、藥劑、縫合線等醫(yī)藥產(chǎn)品中。王齊放等利用提取的直鏈淀粉作為載體，水楊酸作為模型藥物，應(yīng)用密封控溫成功制備水楊酸-直鏈淀粉包合物。結(jié)果顯示，當(dāng)控制直鏈淀粉與水楊酸的質(zhì)量比在1:2時(shí)，直鏈淀粉能有效包合水楊酸，提高載體的利用率，減少藥物浪費(fèi)。Xu等將酯化改性的高直鏈淀粉溶解在甲酸/水中，運(yùn)用靜電紡絲技術(shù)制備了直徑極細(xì)的納米纖維，并以雙氯芬酸為模型藥物，測(cè)試了電紡纖維作為藥物遞送載體的性能。由于高直鏈玉米淀粉納米纖維具有的高比表面積、滲透性、孔隙率以及特殊的孔隙結(jié)構(gòu)，使其為藥物輸送，包埋生長(zhǎng)因子、生物活性物質(zhì)，以及搭建細(xì)胞黏附、增殖的支架提供了良好的載體基礎(chǔ)。

5 結(jié)論與展望

近年來，我國(guó)在高直鏈玉米的培育種植方面已取得了突破性進(jìn)展，其價(jià)格較從前已有明顯下降，因此抓準(zhǔn)時(shí)機(jī)，開展高直鏈玉米淀粉的研究，開拓其應(yīng)用方向，具有重要意義。高直鏈玉米淀粉特有的分子結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)，使其具有獨(dú)特的食用價(jià)值及加工性能，在食品、食品加工材料、醫(yī)療保健食品等方面均發(fā)揮著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，也有諸多值得繼續(xù)深入探索的內(nèi)容。作為抗性淀粉添加劑原料，當(dāng)前消費(fèi)者對(duì)抗性淀粉的了解還遠(yuǎn)不及其它營(yíng)養(yǎng)品，需要進(jìn)一步歸納和整理抗性淀粉的營(yíng)養(yǎng)性、功能性，進(jìn)行質(zhì)量分析，優(yōu)化制備工藝并加以應(yīng)用在食品中；作為良好的包裝薄膜基材，后續(xù)的研究重點(diǎn)可以放在改善薄膜疏水性，提高其力學(xué)性能，研發(fā)抗氧化、抗菌膜等多功能性復(fù)合膜，優(yōu)化淀粉薄膜的生產(chǎn)工藝，制定相關(guān)的衛(wèi)生、性能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方面；作為藥物輸送載體，如何低成本地降低高直鏈玉米淀粉的糊化溫度，改善其耐水程度，也將成為今后研究的重點(diǎn)之一?？梢灶A(yù)見，高直鏈玉米淀粉在未來將有巨大的應(yīng)用前景。