不同直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物的制備及表征

劉華玲

（1. 鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品工程學(xué)院，河南 鶴壁 458000；2. 鶴壁市綠色食品精深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鶴壁 458000）

淀粉主要由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成，植物種類(lèi)不同，淀粉中直鏈和支鏈淀粉所占的比例不同[1-5]。一般情況下，天然淀粉中的直鏈淀粉處于無(wú)定型態(tài)，分散在顆粒結(jié)構(gòu)中，而支鏈淀粉處于結(jié)晶態(tài)組成淀粉構(gòu)架，支撐整個(gè)淀粉結(jié)構(gòu)[6]。

茶多酚是一種生物活性物質(zhì)[7]。茶多酚中的表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（EGCG） 具有很多積極作用。如抗癌性，ECGC 可以通過(guò)調(diào)節(jié)多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡并抑制癌細(xì)胞的增殖[8]；抗糖尿?。ㄓ绕涫? 型糖尿病），EGCG 改善了H4IIE 細(xì)胞中葡萄糖和脂質(zhì)的代謝，增強(qiáng)了糖尿病嚙齒目動(dòng)物的葡萄糖耐量[9]；抗氧化性，茶多酚能夠改善餐后高血糖的氧化應(yīng)激，同時(shí)影響α -淀粉酶及其他α -葡萄糖苷酶對(duì)淀粉和其他碳水化合物的消化[10]；抗菌性，茶多酚對(duì)細(xì)菌孢子的發(fā)育和生長(zhǎng)具有抑制作用，EGCG和EC 均能抑制幽門(mén)螺旋桿菌的生長(zhǎng)[11]；抗高血壓及心血管疾病等[12]。茶多酚因具有多種健康益處，應(yīng)用廣泛。通過(guò)利用直鏈淀粉對(duì)茶多酚進(jìn)行包埋，從而改變茶多酚對(duì)光、熱、酸堿的敏感度，使茶多酚保持原有的化學(xué)特性和生物活性[13]。

以馬鈴薯原淀粉為原料，經(jīng)過(guò)溫和酸解、重結(jié)晶等步驟制備得到不同晶型結(jié)構(gòu)的微晶淀粉：B 型和V 型微晶淀粉，通過(guò)3 種方法（冷凝回流法、控溫?cái)嚢璺ê透邏赫羝ǎ?將微晶淀粉與茶多酚進(jìn)行復(fù)合制備得到直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物，對(duì)所得復(fù)合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表觀分析。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

馬鈴薯淀粉，固原長(zhǎng)城淀粉有限公司提供；茶多酚，上海源葉生物科技有限公司提供；無(wú)水乙醇、正辛醇、鹽酸，均為分析純化學(xué)試劑。

SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司產(chǎn)品；LG10-2.4A 型高速離心機(jī)，北京醫(yī)用離心機(jī)廠產(chǎn)品；PhilipsXL-3 型掃描電子顯微鏡（SEM），日本日立公司產(chǎn)品；BrukerTENSOR27 型紅外光譜儀（FT-IR）、BrukerD8 型X- 射線衍射儀（XRD），德國(guó)布魯克公司產(chǎn)品；Scientz-12N 型壓蓋型冷凍干燥機(jī)，寧波新芝生物科技股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 B 型微晶淀粉的制備

按照參考文獻(xiàn)[14]的方法制備得到。

1.2.2 V 型直鏈淀粉的制備

短直鏈淀粉-正辛醇復(fù)合物的制備參照參考文獻(xiàn)[15]。使用無(wú)水乙醇以10∶1 的量對(duì)直鏈淀粉-正辛醇復(fù)合物進(jìn)行洗滌，室溫下以轉(zhuǎn)速4 500 r/min 離心10 min，重復(fù)洗滌離心3 次后，除去部分正辛醇，然后冷凍干燥，即得V 型直鏈淀粉[16]。

1.2.3 冷凝回流法制備直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物

稱取1.00 g B 型微晶淀粉與0.1 g 茶多酚于三口燒瓶中，加入20 mL 去離子水，上接冷凝回流管，加熱煮沸至透明，繼續(xù)加熱，同時(shí)從側(cè)口緩慢滴加一定量的無(wú)水乙醇，繼續(xù)加熱回流10 min，關(guān)閉熱源。隨后在60 ℃的恒溫水浴鍋中恒溫1 h，關(guān)閉電源，緩慢冷卻至室溫，靜置結(jié)晶完成后，室溫下以轉(zhuǎn)速4 500 r/min 離心10 min，所得沉淀真空冷凍干燥，即得直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物[17]。

1.2.4 控溫?cái)嚢璺ㄖ苽渲辨湹矸?茶多酚復(fù)合物

V 型微晶淀粉1.0 g 溶解于50 mL 去離子水中配成2%（W/V） 的淀粉懸浮液，在三口燒瓶中加入0.1 g茶多酚，混合均勻后置于恒溫水浴鍋中，于60 ℃恒溫下電動(dòng)攪拌2 h，室溫下以轉(zhuǎn)速4 500 r/min 離心10 min，所得沉淀真空冷凍干燥，制備得到直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物[18]。

1.2.5 高壓蒸汽法制備直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物

稱取10.00 g B 型微晶淀粉與0.3 g 茶多酚加入到100 mL 燒杯中，加入20 mL 去離子水后用保鮮膜封口，放入高壓蒸汽滅菌鍋中于120 ℃下反應(yīng)40 min，關(guān)閉高壓蒸汽滅菌鍋電源。在高壓蒸汽滅菌鍋中靜置24 h 后，取出樣品于40 ℃烘箱中烘干，烘干后的樣品用粉碎機(jī)粉碎后過(guò)100 目篩子，所得樣品即為直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物[19]。

1.2.6 掃描電子顯微鏡（SEM）

取適量的淀粉樣品粘在導(dǎo)電膠帶上，置于蒸金室對(duì)樣品進(jìn)行鍍金處理，使用掃描電子顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行微觀形貌觀察。

1.2.7 X-射線衍射（XRD）

取樣品粉末置于長(zhǎng)方形鋁片的孔中，隨后壓緊，用BurkerD8 型X 射線衍射儀測(cè)定，波長(zhǎng)為0.154 2 nm。測(cè)試條件為管壓3 kV，管流20 mA，掃描速度4°/min，掃描區(qū)域5°～35°，采樣步寬0.04°，掃描方式為連續(xù)。計(jì)算相對(duì)結(jié)晶度。

1.2.8 紅外光譜（IR）

稱取約2 mg 樣品研細(xì)，加入150 mg 干燥kBr，混合均勻并研細(xì)、壓片，壓片厚約0.5 mm，隨后將該薄片進(jìn)行紅外掃描。測(cè)試條件為掃描波數(shù)4 000～400 cm-1，分辨率4 cm-1。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

利用Origin 8.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 掃描電鏡分析（SEM）

電子掃描顯微鏡見(jiàn)圖1。

圖1 電子掃描顯微鏡

圖1（a） 顯示，馬鈴薯淀粉的呈橢球狀和球狀結(jié)構(gòu)，似馬鈴薯外形，表面光滑，形狀大小不一。圖1（b） 顯示，B 型微晶淀粉顆粒大小較為均勻，顆粒之間有輕微的黏連。與淀粉晶體在溶液中凍結(jié)結(jié)冰時(shí)顆粒之間互相擠壓有一定的關(guān)系[3]。圖1（c） 顯示，直鏈淀粉-正辛醇復(fù)合物呈圓餅狀，部分晶體中心部分有裂紋。與晶體表面淀粉鏈沉積，以及淀粉表面部分結(jié)晶不全有一定的關(guān)系[15]。圖1（d） 顯示，冷凝回流法制備的直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物呈現(xiàn)無(wú)規(guī)則顆粒狀，微晶顆粒大小不一，部分晶體之間有一些的黏連，可能是在干燥過(guò)程中，由于淀粉鏈在晶體表面沉積及部分淀粉表面結(jié)晶不完整，從而發(fā)生形變。圖1（e） 顯示，攪拌法制備的直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物呈現(xiàn)無(wú)規(guī)則顆粒狀，顆粒表面較為粗糙，晶體之間黏連較多，這是因?yàn)橹辨湹矸墼谒軇┲械姆€(wěn)定性較差[20]，攪拌使得淀粉破碎。圖1（f） 顯示，高壓蒸汽法制備的直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物呈無(wú)規(guī)則顆粒狀與片狀結(jié)構(gòu)，顆粒大小不一且顆粒之間黏連嚴(yán)重，可能是B 型微晶淀粉重結(jié)晶過(guò)程中，壓力較大，復(fù)合物發(fā)生了形變。

2.2 射線衍射分析（XRD）

X -射線衍射圖見(jiàn)圖2。

圖2 X -射線衍射圖

由圖2 可知，冷凝回流法制備直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物在15.30°，17.18°和23.11°左右出現(xiàn)了衍射峰，呈A 型結(jié)構(gòu)，表明B 型微晶淀粉經(jīng)過(guò)冷凝回流方式制備得到A 型結(jié)構(gòu)復(fù)合物[21]?？販?cái)嚢璺ㄖ苽渲辨湹矸? 茶多酚復(fù)合物在5.9°，17.16°，22.47°，24.03°處出現(xiàn)特征衍射峰，為B 型結(jié)構(gòu)[22-23]，高溫蒸汽法制備直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物在5.56°，17.08°，22.43°，23.98°處出現(xiàn)特征衍射峰，也為B 型結(jié)構(gòu)[22-23]。因此，X -射線衍射圖譜表明，冷凝回流法使B 型微晶淀粉重結(jié)晶形成A 型結(jié)晶結(jié)構(gòu)，控溫?cái)嚢璺ㄊ鞘筕 型微晶淀粉重結(jié)晶形成B 型微晶結(jié)構(gòu)，而高溫蒸汽法制備得到復(fù)合物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)與原材料B 型微晶淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)一致，未改變其結(jié)晶結(jié)構(gòu)。說(shuō)明不同加工方式對(duì)所形成直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)影響較大。

2.3 紅外光譜分析（FT-IR）

紅外光譜圖見(jiàn)圖3。

圖3 紅外光譜圖

圖3分別是B 型微晶淀粉、直鏈淀粉-正辛醇復(fù)合物、冷凝回流法制備直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物、控溫?cái)嚢璺ㄖ苽渲辨湹矸?茶多酚復(fù)合物和高溫蒸汽法制備直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物的紅外吸收光譜圖，主要是淀粉基團(tuán)的紅外特征吸收峰。3 380 cm-1附近出現(xiàn)的強(qiáng)而寬的吸收峰為淀粉中- OH 基團(tuán)的伸縮振動(dòng)吸收峰，2 928 cm-1附近出現(xiàn)了明顯的-CH2-的伸縮振動(dòng)吸收峰，1 640 cm-1的峰是淀粉的醛基振動(dòng)峰，1 000～1 300 cm-1處的吸收峰為C-O-C 鍵的伸縮振動(dòng)峰[24]。1000 cm-1以下是指紋區(qū)，不代表官能團(tuán)。由圖3 可知，B 型馬鈴薯淀粉在3 410 cm-1處出現(xiàn)一個(gè)寬而強(qiáng)的峰，也就是淀粉的- OH 基的振動(dòng)吸收峰。直鏈淀粉- 正辛醇復(fù)合物在3 400 cm-1處出現(xiàn)吸收峰，相對(duì)于B 型微晶淀粉，此峰移動(dòng)方向?yàn)榈筒〝?shù)。淀粉的- OH 基和正辛醇中的- OH 基發(fā)生締合、疊加造成的[25]。冷凝回流法制備的直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物和攪拌法制備的直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物在3 390 cm-1附近出現(xiàn)吸收峰，可能是由于淀粉中的- OH 基和茶多酚中的- OH 基發(fā)生締合、疊加造成的?？赡苁菑?fù)合物中不含正辛醇，從而不能對(duì)淀粉的- OH 產(chǎn)生影響。高壓蒸汽法制備的直鏈淀粉- 茶多酚復(fù)合物在3 422 cm-1處出現(xiàn)吸收峰，與B 型微晶淀粉相比，此峰向高波數(shù)方向移動(dòng)，可能原因是B 型微晶淀粉與茶多酚經(jīng)過(guò)高溫高壓后，重結(jié)晶形成的直鏈淀粉-茶多酚復(fù)合物為淀粉與茶多酚的混合，并未發(fā)生鍵的疊加。

3 結(jié)論

分別用冷凝回流法、控溫?cái)嚢璺ê透邏赫羝ㄖ苽涞玫搅酥辨湹矸?茶多酚復(fù)合物，并對(duì)復(fù)合物的表觀及理化性質(zhì)進(jìn)行了分析。XRD 分析中冷凝回流法制備得到的復(fù)合物為A 型結(jié)晶結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了A型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的特征衍射峰；控溫?cái)嚢璺ㄖ苽涞玫降膹?fù)合物為B 型結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了B 型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的特征衍射峰；高壓蒸汽法制備得到的復(fù)合物為為B 型結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了B 型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的特征衍射峰。說(shuō)明在茶多酚加入后，冷凝回流法和控溫?cái)嚢璺ㄖ苽涞膹?fù)合物樣品的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化；SEM 觀察到3 種復(fù)合物顆粒的大小和形狀均有差異，說(shuō)明不同方式得到的淀粉樣品，顆粒形貌也不同。IR 分析中發(fā)現(xiàn)3 種復(fù)合物的圖譜中，3 410 cm-1處出現(xiàn)一個(gè)寬而強(qiáng)的峰，復(fù)合物中若含有茶多酚，此峰位置會(huì)發(fā)生向低波數(shù)方向移動(dòng)。