茶多酚/直链淀粉复合物体系的构建及表征

景悦，刘华玲，史苗苗, ，刘延奇, *

1. 郑州轻工业大学食品与生物工程学院（郑州 450002）；2. 食品生产与安全河南省协同创新中心（郑州 450002）

淀粉主要由直链淀粉和支链淀粉组成，直链淀粉主要是由α-1, 4糖苷键连接而成的聚合物，在配体的存在下，如二甲基亚砜（DMSO）、碘、溴化钾、氢氧化钾（KOH）、芳香化合物、脂质、脂肪酸和线性醇等[4]，直链淀粉发生构象变化，形成具有亲水性表面和疏水性内螺旋孔道左手单螺旋结构的直链淀粉复合物[5]。因此，直链淀粉可用作包埋疏水性客体分子的壁材料。直链淀粉包埋多种分子形成复合物的研究已有数十年，近几年才有直链淀粉作为生物活性物质载体的系统性研究[6]。

试验使用直链淀粉为原料，在乙醇溶液中构建茶多酚/直链淀粉单螺旋包和体系。研究反应时间、茶多酚添加量、乙醇体积分数和反应温度4个反应参数对茶多酚包埋率的影响。研究茶多酚/直链淀粉复合物的结晶结构和表观特征，以期为茶多酚/直链淀粉复合物的开发应用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料、设备与仪器

马铃薯淀粉（固原长城淀粉有限公司）；茶多酚（上海源叶生物科技有限公司）；无水乙醇、正辛醇、盐酸（均为分析纯）。

SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司）；LG10-2.4A型高速离心机（北京医用离心机厂）；Philips XL-3型扫描电子显微镜（SEM，日本日立公司）；Bruker TENSOR27型红外光谱仪（FTIR）、Bruker D8型X-射线衍射仪（XRD），均为德国布鲁克公司。

1.2 B型微晶淀粉的制备

B型微晶淀粉参照参考文献[7]的方法制备得到。

1.3 直链淀粉-正辛醇复合物的制备

短直链淀粉-正辛醇复合物参照参考文献[8]的方法制备得到。

透过分析我们可以知道，“乔做”就是假装、装作，“乔公道”意为装好意、假作公平。“乔坐衙”亦作“乔作衙”，其字面意义为假装坐堂问事，深层的隐含意义为装模作样摆架子。

1.4 茶多酚/直链淀粉复合物的制备

将无水乙醇以10∶1比例对直链淀粉-正辛醇复合物进行洗涤，重复3次，经过冷冻干燥后即得直链淀粉。将0.5 g直链淀粉分散于25 mL一定体积分数的乙醇溶液中配成2 g/100 mL的淀粉悬浮液，加入一定量茶多酚和乙醇溶液，混匀后恒温保持一定时间，冷却至室温，在4 ℃下储存18 h后离心，所得沉淀经过冷冻干燥后得到茶多酚/直链淀粉复合物。

1.5 茶多酚含量测定

通过酒石酸亚铁分光光度法[9]测定茶多酚含量。

以茶多酚为标准，其在0～10 μ g/mL质量浓度范围内，符合比尔定律，线性良好。此标准曲线的回归方程为Y=0.003 84X+0.001 29（R2=0.990 6，回归效果显著）。

式中：X为茶多酚包埋率；m1为复合物质量，mg；c1为茶多酚总浓度，mg/mL；c2为分光光度计测得的茶多酚的浓度，mg/mL；V为溶剂体积，mL；m2为茶多酚质量，mg；m3为茶多酚与直链淀粉总质量，mg。

1.6 X-射线法分析（XRD）

取0.5 g淀粉样品置于模具的圆形螺纹处，随后用光滑的玻片压平，用Burker D8型X-射线衍射仪测定，波长为0.154 2 nm的单色Cu-K α-射线。测试条件：管压3 kV，管流20 mA，扫描速度4°/min，扫描区域5°～35°，采样步宽0.04°，扫描方式为连续，重复次数为1[10]。

1.7 傅里叶红外光谱（FT-IR）

样品测试前，需将样品与所需的KBr在40～50 ℃烘箱中干燥4～5 h，避免水分影响。称取约2 mg样品研细，加入150 mg干燥KBr，混合均匀并研细、压片，压片厚约0.5 mm，随后将该薄片进行红外扫描。测试条件：扫描波数范围4 000～400 cm-1，分辨率4 cm-1，采用DTGS检测器，以空气为空白，扫描3次后取平均值，得到样品的傅里叶红外光谱图[11]。

1.8 扫描电子显微镜（SEM）

观察样品之前，取出约2 mg样品粘在导电胶上，利用喷涂仪对其进行镀金处理，在操作电压20 kV时，将样品台放入扫描电子显微镜下观察，并拍摄具有代表性的样品颗粒形貌的照片[12]。

1.9 软件及数据处理方法

利用Origin 6.1软件进行数据处理，得到X射线衍射图谱和傅里叶红外光谱。

2 结果与讨论

2.1 茶多酚/直链淀粉复合物包埋效果影响因素的研究

茶多酚与直链淀粉的复合受多种因素的影响。试验研究反应参数（反应时间、直链淀粉与茶多酚的比例、乙醇体积分数和反应温度）对茶多酚包埋率的影响，结果如图1所示。

2.1.1 反应时间对复合物包埋效果的影响

反应时间对茶多酚包埋效果的影响如图1（a）所示。反应时间从0.5 h增加到2.0 h时，茶多酚的包埋率从9.37%提高到37.35%。反应时间低于1 h时，茶多酚包埋率较低，原因可能是反应时间较短，直链淀粉与茶多酚之间的反应不充分。反应时间进一步增加到4 h时，茶多酚包埋率几乎保持不变。可能是反应开始时，茶多酚通过疏水作用进入直链淀粉的疏水腔，反应时间延长，部分茶多酚从疏水腔中释放出来。

2.1.2 茶多酚添加量对茶多酚包埋效果的影响

茶多酚添加量对茶多酚包埋效果的影响如图1（b）所示。随着茶多酚添加量增加，茶多酚包埋率随之增加。茶多酚添加量从50 mg增加到150 mg时，茶多酚包埋率从10.68%增加到35.55%。茶多酚添加量进一步增加到250 mg时，茶多酚包埋率几乎保持不变。因此，茶多酚最佳添加量为200 mg，即直链淀粉与茶多酚质量比5∶2时，反应效果最好。

2.1.3 乙醇体积分数对茶多酚包埋效果的影响

乙醇体积分数对茶多酚包埋效果的影响如图1（c）所示。乙醇体积分数10%时，茶多酚包埋率仅7.82%，乙醇体积分数从20%增加到50%时，茶多酚包埋率有较大提高，尤其乙醇体积分数40%时，茶多酚包埋效果最好，包埋率达36.15%。这与Shi等[13]的研究一致，直链淀粉与乙醇之间发生复杂反应，30%乙醇能保护直链淀粉的V型结构，减少其损伤。

2.1.4 反应温度对茶多酚包埋效果的影响

反应温度对茶多酚包埋效果的影响如图1（d）所示。随着反应温度从20 ℃升高40 ℃，茶多酚包埋率从30.58%增加到38.14%。反应温度从40 ℃升高到60℃时，茶多酚包埋率降低。总体上，反应温度对茶多酚的包埋效果差异不明显，因此反应温度20～60 ℃范围内对茶多酚包埋效果无显著影响。

图1 反应参数对茶多酚包埋率的影响。

2.2 最佳包埋率下所得复合物的结构表征

在最佳包埋率下制得直链淀粉-茶多酚复合物，采用XRD、SEM和FT-IR等对其结构性能进行表征。

2.2.1 扫描电镜分析（SEM）

图2是3种微晶淀粉的扫描电子显微镜照片。图2（a）显示，B型马铃薯淀粉微晶颗粒大小较为均匀，直径约2 μ m，球晶颗粒形状比较圆滑，呈球形结构。图2（b）显示，直链淀粉-正辛醇复合物扁平圆片状结构，直径约5 μm，表面相对光滑。图2（c）显示，茶多酚/直链淀粉复合物呈圆饼状结构，直径约5 μm，表面有破损且有大量小颗粒物质。这可能是制备茶多酚/直链淀粉复合物过程中，搅拌设备对样品产生的机械破坏作用所造成复合物颗粒的破碎，较小的破碎物附着于淀粉颗粒表面的结果[14]。

图2 扫描电子扫描显微镜图

2.2.2 X射线衍射仪分析（XRD）

图3中的4条曲线分别是茶多酚、B型微晶淀粉、直链淀粉-正辛醇复合物和茶多酚/直链淀粉复合物的X射线衍射图。茶多酚无明显吸收峰，B型马铃薯淀粉在6.06°，17.51°，22.59°和24.40°处出现特征衍射峰，直链淀粉-正辛醇复合物在7.48°，12.95°和19.79°处出现特征衍射峰，为V型微晶结构。以醇为溶剂制备所得的茶多酚/直链淀粉复合物在7.59°，13.11°和19.95°处出现特征衍射峰，为V型微晶淀粉。

2.2.3 傅里叶红外波谱分析（FT-IR）

图4是茶多酚、B型马铃薯淀粉、直链淀粉-正辛醇复合物和茶多酚/直链淀粉复合物的V型淀粉傅里叶红外光谱图。B型马铃薯淀粉在3 410 cm-1处出现一个宽而强的峰，是淀粉的—OH基的振动吸收峰。直链淀粉-正辛醇复合物在3 400 cm-1处出现吸收峰，与B型马铃薯淀粉相比，该峰向低波数方向移动，可能是淀粉的—OH基和正辛醇中的—OH基发生缔合、叠加造成的[15]。茶多酚在3 380 cm-1处出现一个宽而强的峰，即酚类的—OH基的振动吸收峰。茶多酚/直链淀粉复合物在3 390 cm-1处出现吸收峰，与B型马铃薯淀粉相比，该峰朝低波数方向移动，可能是淀粉中的—OH基和茶多酚中的—OH基发生缔合、叠加造成的。

图3 X射线衍射图

图4 FT-IR图谱

3 结论

构建茶多酚/直链淀粉单螺旋包和体系。以直链淀粉为原料，茶多酚为配体制备茶多酚/直链淀粉复合物，并对影响茶多酚包埋率的因素进行单因素试验，研究得到制备茶多酚/直链淀粉复合物的最佳条件。通过扫描电子扫描显微镜观测，发现直链淀粉-正辛醇复合物与茶多酚/直链淀粉复合物均为圆饼状结构，直径约5 μm。X射线衍射测试结果显示，茶多酚/直链淀粉复合物是明显的V型结晶结构，结晶度为41.61%。从红外光谱中发现，茶多酚/直链淀粉复合物在3 390 cm-1处出现吸收峰向低波数方向移动，可能是茶多酚中的—OH基与淀粉中的—OH基在反应过程中共同产生的影响造成的。