水化時(shí)間對(duì)V 型結(jié)晶淀粉及其麝香草酚復(fù)合物結(jié)構(gòu)的影響

石林凡，戴瑤琳，趙 倩，任中陽(yáng)，翁武銀，2*

（1 集美大學(xué)海洋食品與生物工程學(xué)院 福建廈門361021 2 廈門市海洋功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 福建廈門 361021）

風(fēng)味物質(zhì)大多數(shù)為低分子質(zhì)量的揮發(fā)性化合物，可作為食品添加劑應(yīng)用于食品感官特性的改良，從而影響消費(fèi)者對(duì)食品的接受度和滿意度[1]。麝香草酚又名百里香酚，是一種從植物精油中提取的單萜酚類風(fēng)味物質(zhì)[2]。近年來(lái)，因其具有抗菌、抗炎、抗氧化、抗癌、護(hù)肝等多種生物活性而備受關(guān)注[3-7]。然而，麝香草酚存在刺激性氣味強(qiáng)烈、穩(wěn)定性差及揮發(fā)性強(qiáng)等問(wèn)題，嚴(yán)重限制了其實(shí)際應(yīng)用[8]。微膠囊包埋不僅可以有效防止風(fēng)味成分在加工和儲(chǔ)存過(guò)程中因蒸發(fā)、化學(xué)降解或與其它成分發(fā)生反應(yīng)而造成的損失，還可以提高風(fēng)味分子的穩(wěn)定性并控制風(fēng)味分子在食品加工與貯藏過(guò)程中的釋放程度[9-11]。

淀粉基材料具有成本低、可再生、黏度低和抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，是常用的微膠囊壁材[12-13]。根據(jù)天然淀粉顆粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)的細(xì)胞單元參數(shù)和結(jié)構(gòu)水?dāng)?shù)量的不同可分為A、B 和C 型[14]。A 型結(jié)晶結(jié)構(gòu)內(nèi)具有少量遷移率較低且緊密結(jié)合的結(jié)合水，B 型結(jié)晶結(jié)構(gòu)既具有低遷移率的水又包含較高遷移率的“弱結(jié)合水”，而C 型是A 型和B 型的混合物[15]。研究表明，弱結(jié)合水是填充淀粉微晶內(nèi)通道的水，且淀粉顆粒的總結(jié)晶度通常隨含水量的升高而不斷增加[16]。除A、B 和C 3 種結(jié)晶結(jié)構(gòu)外，直鏈淀粉在有適當(dāng)配位劑（如碘、醇或脂肪等小客體分子）存在下易形成V 型結(jié)晶結(jié)構(gòu)[17]。根據(jù)V 型直鏈淀粉水合程度可分為Va和Vh型結(jié)構(gòu)，將Va型結(jié)晶淀粉暴露于一定相對(duì)濕度環(huán)境中，可轉(zhuǎn)化為Vh型淀粉[18-19]。然而，關(guān)于不同水合程度對(duì)V 型結(jié)晶淀粉及其復(fù)合物結(jié)構(gòu)的影響尚未見(jiàn)研究報(bào)道。

本文以不同水化程度的V 型結(jié)晶淀粉為壁材，采用固相封裝法制備V 型淀粉-麝香草酚復(fù)合物，采用X 射線衍射儀、傅里葉變換紅外光譜儀及掃描電子顯微鏡對(duì)復(fù)合物進(jìn)行表征，探究不同水化程度的V 型結(jié)晶淀粉及其復(fù)合物的結(jié)構(gòu)變化，明確V 型結(jié)晶淀粉中水分子對(duì)復(fù)合麝香草酚的影響機(jī)制，為開(kāi)發(fā)新型風(fēng)味分子包埋壁材提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高直鏈玉米淀粉（食品級(jí)），上海宜瑞安食品配料有限公司；麝香草酚（色譜級(jí)），阿拉丁試劑有限公司；二甲基亞砜（分析純），國(guó)藥試劑有限公司；無(wú)水乙醇（分析純），西隴化工試劑有限公司；乙酸乙酯（分析純），國(guó)藥化工試劑有限公司。

1.2 設(shè)備與儀器

RH Basic 型磁力攪拌器，國(guó)IKA 有限公司；BHS-4 型恒溫水浴鍋，福州泰美實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；50 mL 微型高壓反應(yīng)釜，西安儀創(chuàng)儀器廠；DHG-9070A 型鼓風(fēng)干燥箱，廈門精藝興業(yè)科技有限公司；DZF-6090 型真空干燥箱，廈門德維科技有限公司；TD5A-WS 型離心機(jī)，湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開(kāi)發(fā)有限公司；Ultima-IV 型X-射線衍射儀，日本理學(xué)株式會(huì)社；GC-2010plus 型氣相色譜儀，日本島津公司；ETIS 50 型傅里葉紅外光譜儀，賽默飛世爾科技公司；FA2104 型電子分析天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；Phenom Pro 型掃描電鏡，荷蘭Phenom-World 公司；Q2000 差示量熱掃描儀，美國(guó)TA 儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 V 型結(jié)晶淀粉的制備 參照Shi 等[20]的方法制備V 型結(jié)晶淀粉，并稍加修改。將淀粉（5%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）溶解于二甲基亞砜水溶液（95%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）中，于沸水浴攪拌1 h，將熱分散液加入2.5倍體積的無(wú)水乙醇中劇烈攪拌后離心（2 000×g，10 min），沉淀用無(wú)水乙醇洗滌2 次后離心，于鼓風(fēng)干燥箱中100 ℃干燥3 h，45 ℃過(guò)夜干燥8 h。收集干燥粉末，在乙醇溶液（40%，體積分?jǐn)?shù)）中70℃水浴1 h，用無(wú)水乙醇洗滌后干燥即可得到Va型淀粉。將Va型淀粉置于相對(duì)濕度75%的環(huán)境中水化6，18，24，48，72 h，得到一系列Vh型淀粉。

1.3.2 麝香草酚復(fù)合物的制備 稱取V 型結(jié)晶淀粉與等量的麝香草酚于微型高壓反應(yīng)釜中，于70℃加熱30 min，然后用10 mL 無(wú)水乙醇清洗復(fù)合物2 次，除去未復(fù)合的麝香草酚。

1.3.3 復(fù)合物中麝香草酚含量的測(cè)定 參照Shi等[20]的方法，采用堿解離、乙酸乙酯萃取、氣相色譜法測(cè)定樣品中總麝香草酚含量。準(zhǔn)確稱量5 mg復(fù)合物于1.5 mL 離心管中，加入0.1 mol/L KOH溶液0.5 mL，用渦旋振蕩器強(qiáng)力混合，加入0.5 mL 乙酸乙酯，用旋渦混合器強(qiáng)力攪拌30 s。將混合物離心（9 391×g，1 min）后收集上清液，采用氣相色譜測(cè)定樣品中總麝香草酚的含量。利用HP-5毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）來(lái)分離樣品，氣化室溫度220 ℃，分流比10 ∶1，進(jìn)樣量1.0 μL。程序初始溫度80 ℃，保持1.0 min，以30 ℃/min 升至250 ℃，保持10.0 min。流速1.19 mL/min，檢測(cè)器溫度250 ℃，尾吹氣流量30 mL/min。

1.3.4 X-射線衍射的測(cè)定 采用X 射線衍射儀對(duì)淀粉及其復(fù)合物性質(zhì)進(jìn)行表征。測(cè)定條件：測(cè)量角度2θ 范圍5°～30°，掃描速度0.5°/min，掃描步長(zhǎng)0.02°。采用Jade 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.3.5 傅里葉紅外光譜的測(cè)定 傅里葉變換紅外光譜可以反映淀粉與客體分子之間的相互作用。將V 型結(jié)晶淀粉和復(fù)合物與干燥的KBr 于瑪瑙研缽中混合均勻，將混合物粉末灌注于壓模器中，壓成透明薄片后掃描，而液體風(fēng)味化合物則直接滴在KBr 晶體片之間。掃描范圍4 000～500 cm-1，每個(gè)樣品平均掃描16 次，分辨率為4 cm-1。

1.3.6 掃描電鏡的測(cè)定 采用臺(tái)式掃描電鏡觀察V 型結(jié)晶淀粉及其復(fù)合物的形貌特征。將樣品通過(guò)導(dǎo)電膠固定在樣品臺(tái)上，置于離子濺射儀中噴金，觀察淀粉顆粒形貌并拍攝照片。

1.3.7 熱力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定 準(zhǔn)確稱取1～2 mg 的V 型結(jié)晶淀粉與V 型結(jié)晶淀粉-麝香草酚復(fù)合物于樣品盤中，添加3 μL 去離子水后密封，使用空盤作為參比盤。將鋁盤以10 ℃/min 的速率從10℃升溫至150 ℃，使用TA 軟件分析相變特性。

1.3.8 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)均為3 次重復(fù)試驗(yàn)，平均值以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示。采用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，顯著性檢驗(yàn)采用Duncan 多重比較，P<0.05 為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水化時(shí)間的V 型結(jié)晶淀粉及其復(fù)合物的結(jié)晶性質(zhì)

據(jù)報(bào)道，將Va型淀粉置于一定的濕度環(huán)境下可轉(zhuǎn)化為Vh型，兩者之間的主要區(qū)別是水化程度[21-22]。將V6a型結(jié)晶淀粉置于75%相對(duì)濕度環(huán)境下一段時(shí)間，水化時(shí)間對(duì)V 型結(jié)晶淀粉結(jié)構(gòu)的影響如圖1a 和表1 所示。與圖1a 中V6a型結(jié)晶淀粉（2θ=7.8°，13.5°，20.8°；對(duì)應(yīng)間距d=1.132，0.655，0.427 nm）相比較，水化6 h 后V 型淀粉的衍射峰向低角度偏移至2θ=7.5°，13.0°，19.9°（對(duì)應(yīng)間距d=1.177，0.680，0.446 nm）。隨著水化時(shí)間的增加，V 型淀粉衍射峰繼續(xù)向較低角度偏移，直至72 h 后衍射峰的角度為2θ=7.4°，12.9°，19.9°（對(duì)應(yīng)間距d=1.193，0.685，0.446 nm）且呈現(xiàn)典型的V6h型結(jié)構(gòu)，表明V 型結(jié)晶淀粉水化成功，螺旋內(nèi)部或螺旋間隙已經(jīng)容納足夠的水分子。V6a型結(jié)晶淀粉衍射峰的強(qiáng)度隨水化時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，并逐漸變得尖銳。此外，V 型結(jié)晶淀粉的結(jié)晶度也隨水化時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，其中V6a的結(jié)晶度為35.2%，而6，18，24，48 h 和72 h 水化后的V 型淀粉結(jié)晶度分別變?yōu)?5.9%，38.5%，39.3%，40.1%和41.1%。這是由于水化過(guò)程中V 型淀粉暴露于一定濕度環(huán)境中，水分子逐漸進(jìn)入淀粉螺旋空腔，螺旋通過(guò)水合作用排列成結(jié)晶薄片，而處于淀粉中一定比例的非結(jié)晶體螺旋在水合過(guò)程中包裹水分子，并通過(guò)氫鍵與水分子形成新的微晶，從而導(dǎo)致淀粉晶體數(shù)量的增加[23-24]。研究表明，乙醇水溶液處理可以增加A、B 和V 型淀粉的結(jié)晶度[25-26]。Cheetham等[15]研究發(fā)現(xiàn)淀粉結(jié)晶度隨著含水量的增加呈線性上升趨勢(shì)，且水分的吸收是晶體形成的驅(qū)動(dòng)力。Buleon 等[27]報(bào)道了水在淀粉顆粒中具有促進(jìn)結(jié)晶形成的作用，結(jié)晶度隨含水量的增加而上升。

表1 V 型結(jié)晶淀粉及其復(fù)合物的主要XRD 峰及相應(yīng)的間距Table 1 Summary of main XRD peaks and corresponding d-spacings of V-type starches and their inclusion complexes

圖1 不同水化時(shí)間的V 型結(jié)晶淀粉及其復(fù)合物的X 射線衍射圖譜Fig.1 X-ray diffraction patterns of V-type starches and their inclusion complexes at different hydration times

將水化后的不同Vh型淀粉與麝香草酚復(fù)合，結(jié)果如圖1b 所示。復(fù)合物分別在6 h（2θ=19.8°，20.8°；對(duì)應(yīng)間距d=0.448，0.427 nm），18 h（2θ=19.8°，20.9°；對(duì)應(yīng)間距d=0.448，0.425 nm）和24 h（2θ=19.8°，20.8°處；對(duì)應(yīng)間距d=0.448，0.427 nm）出現(xiàn)明顯的雙峰結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)V6a與V6h型結(jié)晶結(jié)構(gòu)共存的衍射圖譜形式。其原因可能是在較短時(shí)間內(nèi)V 型淀粉沒(méi)有水化完全，V6a型結(jié)構(gòu)沒(méi)有完全轉(zhuǎn)化為具有柔性結(jié)構(gòu)的V6h型，因此淀粉中的單螺旋結(jié)構(gòu)不能擴(kuò)張空腔來(lái)完全容納麝香草酚分子，復(fù)合物中既有V6a型又有V6h型結(jié)構(gòu)。隨著水化時(shí)間增至48 h，復(fù)合物開(kāi)始呈現(xiàn)單一的V6h的衍射模式，而此時(shí)直鏈淀粉分子中，麝香草酚未能完全進(jìn)入淀粉螺旋空腔內(nèi)。值得注意的是，水化72 h 后的V 型淀粉呈現(xiàn)V6h型結(jié)晶淀粉結(jié)構(gòu)，而在復(fù)合麝香草酚后轉(zhuǎn)變?yōu)閂7型結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這表明麝香草酚通過(guò)疏水作用進(jìn)入直鏈淀粉的單螺旋空腔，擴(kuò)張空腔尺寸，從而形成由7 個(gè)葡萄糖單位組成的單螺旋復(fù)合物。水化過(guò)程中淀粉螺旋間的間距不斷增大，水分子可塑化淀粉分子增加其靈活性，使得V6a型結(jié)晶淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂腥嵝越Y(jié)構(gòu)的V6h型結(jié)晶淀粉，螺旋空腔具有足夠的水分子可被置換，從而促進(jìn)V6h型淀粉擴(kuò)張其內(nèi)腔尺寸來(lái)包埋麝香草酚分子[28]。

由圖1b 中結(jié)晶度結(jié)果可知，隨著水化時(shí)間的延長(zhǎng)，結(jié)晶度逐漸上升。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，水化可導(dǎo)致淀粉顆粒的螺旋間距變大，結(jié)晶度增加[29-30]。V型結(jié)晶淀粉在與麝香草酚形成復(fù)合物后整體的結(jié)晶度呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，這是因?yàn)閺?fù)合過(guò)程中螺旋中的水分子被麝香草酚所置換，麝香草酚可干擾螺旋的堆積，從而導(dǎo)致復(fù)合物的結(jié)晶度降低。Shi 等[20]將薄荷醇封裝包埋于V 型結(jié)晶淀粉中，發(fā)現(xiàn)復(fù)合物的衍射峰失去尖銳峰型且結(jié)晶度下降，這可能是由于水分子的損失，螺旋堆積的可塑性和穩(wěn)定性下降所致。Zheng 等[31]研究發(fā)現(xiàn)玉米淀粉包埋咖啡酸后，復(fù)合物中的結(jié)晶度明顯降低，表明咖啡酸的加入破壞了淀粉的結(jié)晶度。另一方面，隨著水化時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)合物的結(jié)晶度呈逐漸上升后下降的趨勢(shì)。結(jié)晶度的上升是由于麝香草酚沒(méi)有完全進(jìn)入螺旋空腔內(nèi)，部分水分子的存在使得結(jié)晶度較高。隨著麝香草酚不斷進(jìn)入單螺旋空腔，將水分子置換，干擾單螺旋堆積，使得復(fù)合物結(jié)晶度降低。

2.2 不同水化時(shí)間的V 型結(jié)晶淀粉及其復(fù)合物的紅外分析

為了確定不同水化時(shí)間的V 型結(jié)晶淀粉及其復(fù)合物的形成，對(duì)復(fù)合前、后的樣品進(jìn)行傅里葉變換紅外光譜檢測(cè)，結(jié)果如圖2 所示。V6a型結(jié)構(gòu)在3 415 cm-1處的峰主要?dú)w因于-OH 的伸縮振動(dòng)，在1 651 cm-1的波段歸因于淀粉中的C=O 伸縮振動(dòng)。1 154～1 022 cm-1區(qū)域內(nèi)的峰主要?dú)w因于CO、C-C 和C-O-H 的拉伸振動(dòng)，852 cm-1處的峰主要?dú)w屬于C-O-C 糖苷鍵的伸縮振動(dòng)（圖2a）。V 型結(jié)晶淀粉3 415 cm-1處的吸收峰經(jīng)水化6，18，24，48 h 和72 h 后分別轉(zhuǎn)移至3 370，3 396，3 420，3 419 cm-1和3 416 cm-1處，位于1 651 cm-1處的吸收帶主要發(fā)生紅移，分別移動(dòng)至1 647，1 643，1 646，1 646 cm-1和1 645 cm-1處。該吸收帶的變化主要是由于淀粉中存在的結(jié)合水引起的[32]。在856 cm-1處的吸收峰經(jīng)6，18，24，48 h 和72 h 水化后主要向高波數(shù)方向移動(dòng)至858，856，858，860 cm-1和859 cm-1處。706 cm-1處的吸收峰主要發(fā)生藍(lán)移，分別移動(dòng)至708，712，708，711 cm-1和711 cm-1處，表明水分子進(jìn)入淀粉顆粒中，使得其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

圖2 不同水化時(shí)間的V 型結(jié)晶淀粉及復(fù)合物的紅外光譜圖Fig.2 FTIR spectra of V-type starches and their thymol inclusion complexes at different hydration times

傅里葉紅外光譜顯示麝香草酚分子位于1 750～1 243 cm-1區(qū)域的特征峰，主要表現(xiàn)為麝香草酚酚基團(tuán)的C=C 的拉伸、-OH 彎曲和-CO 拉伸，在指紋圖譜區(qū)中806 cm-1和855 cm-1的共振峰代表麝香草酚的1，2，4-取代環(huán)[33]（圖2b）。V 型結(jié)晶淀粉水化6，18，24，48 h 和72 h 后復(fù)合麝香草酚，由于麝香草酚官能團(tuán)與淀粉之間的相互作用，使得位于3 420～3 370 cm-1處的吸收峰的O-H基團(tuán)的伸縮振動(dòng)整體向低頻方向轉(zhuǎn)移至3 393，3 295，3 295，3 281，3 419 cm-1和3 419 cm-1處。6種V 型結(jié)晶淀粉中位于1 651，1 647，1 643，1 646，1 646 cm-1和1 645 cm-1處的吸收帶在復(fù)合麝香草酚后分別移動(dòng)至1 654，1 646，1 647，1 657，1 646 cm-1和1 646 cm-1處。位于指紋圖譜區(qū)856，858，856，858，860 cm-1和860 cm-1處主要由麝香草酚的1，2，4-取代環(huán)引起的共振峰的變化，對(duì)應(yīng)的吸收峰分別移動(dòng)至852，857，858，857，856 cm-1和857 cm-1處。V 型結(jié)晶淀粉位于706，708，712，708，711 cm-1和711 cm-1處的吸收帶主要偏移至707，711，710，709，711 cm-1和710 cm-1附近。綜上可知，水化過(guò)程中V 型結(jié)晶淀粉位于3 420～3 415 cm-1附近的峰的變化主要是-OH的伸縮振動(dòng)引起，而復(fù)合后麝香草酚特征峰的變化表明復(fù)合物形成。

2.3 不同水化時(shí)間的V 型結(jié)晶淀粉及其復(fù)合物的形貌特征

不同水化時(shí)間的V 型結(jié)晶淀粉及其復(fù)合物的掃描電鏡結(jié)果如圖3 所示。V6a型結(jié)晶淀粉顆粒（圖3 a1、a2）呈不規(guī)則形狀，表面具有較多褶皺和部分粗糙且緊密附著氣泡狀的凸起，這可能是由于制備過(guò)程中淀粉顆粒之間的摩擦和洗滌攪拌的機(jī)械力所致。經(jīng)6 h 水化后（圖3 b1、b2），淀粉顆粒表面部分位置開(kāi)始變得光滑，仍具有較多凸起結(jié)構(gòu)。隨著水化時(shí)間延長(zhǎng)至18 h（圖c1、c2）和24 h（圖3 d1、d2），淀粉顆粒表面的凸起逐漸減少并逐漸變得較為光滑，可能是在高濕度環(huán)境下大量的水分聚集在淀粉顆粒表面形成薄的水涂層，使淀粉顆粒呈現(xiàn)部分溶解狀。Fan 等[34]指出在一定的水化系統(tǒng)中，淀粉顆粒表面被水分子飽和，表面水的流動(dòng)性降低。Roman-Gutierrez 等[35]采用環(huán)境掃描電子顯微鏡記錄水化過(guò)程中淀粉顆粒微觀結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)淀粉顆粒間隨水化時(shí)間的延長(zhǎng)形成連續(xù)的水相。水化48 h 后（圖3 e1、e2），V 型淀粉顆粒光滑的表面逐漸消失且孔隙增多，這是由于表面的水涂層通過(guò)顆粒表面孔隙滲透到淀粉顆粒的內(nèi)部區(qū)域。水化72 h 后（圖3 f1、f2），淀粉顆粒表面的水涂層完全消失，且在淀粉顆粒表面出現(xiàn)隨機(jī)分布的孔洞，呈現(xiàn)粗糙表面并伴隨著球形晶體的形成（圖3 f1、f2），這與之前的研究結(jié)果相似，表明V 型結(jié)晶片層傾向于聚集形成球形結(jié)構(gòu)[36-37]。此變化是由于水分從淀粉顆粒表面通過(guò)通道和孔洞遷移到顆粒內(nèi)部中，使得內(nèi)、外部水分達(dá)到平衡狀態(tài)。Li 等[38]研究發(fā)現(xiàn)隨著淀粉含水率的增加，淀粉顆粒表面出現(xiàn)裂紋和中心孔洞。V6a型結(jié)晶淀粉復(fù)合麝香草酚后，復(fù)合物的形貌特征與水化72 h 的V 型結(jié)晶淀粉相一致。這是由于復(fù)合過(guò)程中包埋溫度及乙醇洗滌，促進(jìn)淀粉內(nèi)、外部的水分達(dá)到平衡狀態(tài)，因此復(fù)合物外表面具有相同的形貌特征。

2.4 復(fù)合物的熱力學(xué)特性

V 型結(jié)晶淀粉-麝香草酚復(fù)合物的熱力學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表2，吸熱起始溫度（T0）、峰值溫度（Tp）、終止糊化溫度（Tc）和焓值（ΔH）的變化已被證明反映淀粉的結(jié)晶度、結(jié)構(gòu)和組成。對(duì)于復(fù)合物的DSC 圖譜，峰值溫度反映復(fù)合物的熱穩(wěn)定性，ΔH 的大小則表示客體分子的含量。V 型結(jié)晶淀粉未出現(xiàn)明顯吸熱峰，這與作者之前的研究[20]相一致。復(fù)合物均在118 ℃左右出現(xiàn)吸熱峰，表明V 型結(jié)晶淀粉與麝香草酚成功形成復(fù)合物。值得注意的是，水化6 h 的復(fù)合物吸熱峰較小，ΔH 值僅為（0.29±0.15）J/g，表明麝香草酚含量低。水化72 h 的復(fù)合物吸熱峰最大，ΔH 值為（7.31±0.29）J/g，其次是水化48，24 h 和18 h，與麝香草酚包埋率一致（詳見(jiàn)2.5節(jié)）。結(jié)果顯示，水化時(shí)間與復(fù)合物焓值呈正相關(guān)關(guān)系，水化72 h 的V 型結(jié)晶淀粉能包埋更多的麝香草酚分子。隨著水化時(shí)間的延長(zhǎng)，水分子可促進(jìn)淀粉分子的靈活性并增大淀粉螺旋間距[28]，麝香草酚分子通過(guò)疏水作用與螺旋空腔內(nèi)的水分子置換，從而增加麝香草酚含量。

2.5 復(fù)合物中麝香草酚的包埋率

隨著水化時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)合物中麝香草酚的包埋率先降低后升高（圖4）。由XRD 結(jié)果可知，水化處理6，18，24 h 后的V 型結(jié)晶淀粉與麝香草酚復(fù)合后，呈現(xiàn)出V6a與V6h兩種結(jié)晶結(jié)構(gòu)共存的形式。水化處理48 h 后的V 型淀粉復(fù)合物呈現(xiàn)單一的V6h的衍射模式。繼續(xù)延長(zhǎng)水化時(shí)間至72 h所得V6h型淀粉復(fù)合麝香草酚后呈現(xiàn)V7型結(jié)晶結(jié)構(gòu)。隨著水化時(shí)間的延長(zhǎng)，水分子逐漸進(jìn)入V6a型螺旋空腔，使得單螺旋結(jié)構(gòu)水化后變成具有柔性結(jié)構(gòu)的V6h型螺旋。麝香草酚分子的尺寸結(jié)構(gòu)更適合于V6h型螺旋空腔的尺寸，因此逐漸完美的晶體結(jié)構(gòu)增加了麝香草酚包埋率。Ponce 等[39]研究β-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精-肉桂醛復(fù)合物和β-環(huán)糊精-百里酚復(fù)合物的吸附水含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)客體分子吸附量隨濕度的升高而增加，表明具有合適尺寸和疏水性的客體化合物分子將水分子置換，從而占據(jù)β-CD 的空腔形成復(fù)合物。結(jié)合DSC 的數(shù)據(jù)可知，除6 h 水化的樣品外復(fù)合物中麝香草酚的含量（C）與焓值呈線性關(guān)系（C=0.44×ΔH+0.43，R2=0.98），這意味著麝香草酚總含量主要與封裝在復(fù)合物單螺旋中的麝香草酚呈正相關(guān)關(guān)系。值得注意的是，水化6 h 后的樣品具有較高的麝香草酚包埋率，可能是由于未被洗脫附著在淀粉顆粒表面或存在于淀粉非結(jié)晶區(qū)內(nèi)的麝香草酚所致。

圖4 不同水化時(shí)間的V 型結(jié)晶淀粉復(fù)合物中麝香草酚含量Fig.4 V-type starches and their thymol content in inclusion complexes at different hydration times

3 結(jié)論

本試驗(yàn)中將V 型結(jié)晶淀粉置于相對(duì)濕度為75%的條件下水化，使Va型淀粉轉(zhuǎn)化為具有柔性結(jié)構(gòu)的Vh型淀粉。采用固相包埋法，將不同水化程度的V 型結(jié)晶淀粉與麝香草酚制成復(fù)合物。XRD 結(jié)果表明，隨著水化時(shí)間的延長(zhǎng)，V 型結(jié)晶淀粉的結(jié)晶度不斷增加，而與麝香草酚形成復(fù)合物后結(jié)晶度整體呈下降趨勢(shì)，水化72 h 的V6h型結(jié)晶淀粉與麝香草酚復(fù)合后轉(zhuǎn)變?yōu)閂7型結(jié)晶結(jié)構(gòu)。傅里葉紅外光譜與差示量熱掃描儀結(jié)果均證實(shí)麝香草酚被成功包埋于V 型結(jié)晶淀粉分子中。掃描電鏡結(jié)果顯示水分子逐漸從淀粉顆粒表面滲透到內(nèi)部，且當(dāng)內(nèi)、外部達(dá)到平衡后淀粉顆粒外表面呈現(xiàn)粗糙及多孔隙結(jié)構(gòu)。不同水化時(shí)間處理的V 型結(jié)晶淀粉復(fù)合麝香草酚后，均出現(xiàn)上述類似的形貌特征。氣相結(jié)果表明復(fù)合物中麝香草酚的包埋率隨水化時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)。本研究結(jié)果為風(fēng)味分子包埋提供參考。