不同直鏈淀粉-茶多酚復合物的制備及表征

劉華玲

（1. 鶴壁職業技術學院食品工程學院，河南 鶴壁 458000；2. 鶴壁市綠色食品精深加工重點實驗室，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定型態，分散在顆粒結構中，而支鏈淀粉處于結晶態組成淀粉構架，支撐整個淀粉結構[6]。

茶多酚是一種生物活性物質[7]。茶多酚中的表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG） 具有很多積極作用。如抗癌性，ECGC 可以通過調節多種信號轉導途徑誘導細胞凋亡并抑制癌細胞的增殖[8]；抗糖尿?。ㄓ绕涫? 型糖尿?。?，EGCG 改善了H4IIE 細胞中葡萄糖和脂質的代謝，增強了糖尿病嚙齒目動物的葡萄糖耐量[9]；抗氧化性，茶多酚能夠改善餐后高血糖的氧化應激，同時影響α -淀粉酶及其他α -葡萄糖苷酶對淀粉和其他碳水化合物的消化[10]；抗菌性，茶多酚對細菌孢子的發育和生長具有抑制作用，EGCG和EC 均能抑制幽門螺旋桿菌的生長[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，應用廣泛。通過利用直鏈淀粉對茶多酚進行包埋，從而改變茶多酚對光、熱、酸堿的敏感度，使茶多酚保持原有的化學特性和生物活性[13]。

以馬鈴薯原淀粉為原料，經過溫和酸解、重結晶等步驟制備得到不同晶型結構的微晶淀粉：B 型和V 型微晶淀粉，通過3 種方法（冷凝回流法、控溫攪拌法和高壓蒸汽法） 將微晶淀粉與茶多酚進行復合制備得到直鏈淀粉-茶多酚復合物，對所得復合物的結構進行表觀分析。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與儀器

馬鈴薯淀粉，固原長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；無水乙醇、正辛醇、鹽酸，均為分析純化學試劑。

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

1.2 試驗方法

1.2.1 B 型微晶淀粉的制備

按照參考文獻[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-正辛醇復合物的制備參照參考文獻[15]。使用無水乙醇以10∶1 的量對直鏈淀粉-正辛醇復合物進行洗滌，室溫下以轉速4 500 r/min 離心10 min，重復洗滌離心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，繼續加熱，同時從側口緩慢滴加一定量的無水乙醇，繼續加熱回流10 min，關閉熱源。隨后在60 ℃的恒溫水浴鍋中恒溫1 h，關閉電源，緩慢冷卻至室溫，靜置結晶完成后，室溫下以轉速4 500 r/min 離心10 min，所得沉淀真空冷凍干燥，即得直鏈淀粉-茶多酚復合物[17]。

1.2.4 控溫攪拌法制備直鏈淀粉-茶多酚復合物

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 ℃恒溫下電動攪拌2 h，室溫下以轉速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-茶多酚復合物[18]。

1.2.5 高壓蒸汽法制備直鏈淀粉-茶多酚復合物

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40 min，關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粉碎后過100 目篩子，所得樣品即為直鏈淀粉-茶多酚復合物[19]。

1.2.6 掃描電子顯微鏡（SEM）

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

1.2.7 X-射線衍射（XRD）

取樣品粉末置于長方形鋁片的孔中，隨后壓緊，用BurkerD8 型X 射線衍射儀測定，波長為0.154 2 nm。測試條件為管壓3 kV，管流20 mA，掃描速度4°/min，掃描區域5°～35°，采樣步寬0.04°，掃描方式為連續。計算相對結晶度。

1.2.8 紅外光譜（IR）

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

1.3 數據處理方法

利用Origin 8.0 軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 掃描電鏡分析（SEM）

電子掃描顯微鏡見圖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構，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結冰時顆粒之間互相擠壓有一定的關系[3]。圖1（c） 顯示，直鏈淀粉-正辛醇復合物呈圓餅狀，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晶不全有一定的關系[15]。圖1（d） 顯示，冷凝回流法制備的直鏈淀粉-茶多酚復合物呈現無規則顆粒狀，微晶顆粒大小不一，部分晶體之間有一些的黏連，可能是在干燥過程中，由于淀粉鏈在晶體表面沉積及部分淀粉表面結晶不完整，從而發生形變。圖1（e） 顯示，攪拌法制備的直鏈淀粉-茶多酚復合物呈現無規則顆粒狀，顆粒表面較為粗糙，晶體之間黏連較多，這是因為直鏈淀粉在水溶劑中的穩定性較差[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-茶多酚復合物呈無規則顆粒狀與片狀結構，顆粒大小不一且顆粒之間黏連嚴重，可能是B 型微晶淀粉重結晶過程中，壓力較大，復合物發生了形變。

2.2 射線衍射分析（XRD）

X -射線衍射圖見圖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-茶多酚復合物在15.30°，17.18°和23.11°左右出現了衍射峰，呈A 型結構，表明B 型微晶淀粉經過冷凝回流方式制備得到A 型結構復合物[21]?？販財嚢璺ㄖ苽渲辨湹矸? 茶多酚復合物在5.9°，17.16°，22.47°，24.03°處出現特征衍射峰，為B 型結構[22-23]，高溫蒸汽法制備直鏈淀粉-茶多酚復合物在5.56°，17.08°，22.43°，23.98°處出現特征衍射峰，也為B 型結構[22-23]。因此，X -射線衍射圖譜表明，冷凝回流法使B 型微晶淀粉重結晶形成A 型結晶結構，控溫攪拌法是使V 型微晶淀粉重結晶形成B 型微晶結構，而高溫蒸汽法制備得到復合物的結晶結構與原材料B 型微晶淀粉的結晶結構一致，未改變其結晶結構。說明不同加工方式對所形成直鏈淀粉-茶多酚復合物的結晶結構影響較大。

2.3 紅外光譜分析（FT-IR）

紅外光譜圖見圖3。

圖3 紅外光譜圖

圖3分別是B 型微晶淀粉、直鏈淀粉-正辛醇復合物、冷凝回流法制備直鏈淀粉-茶多酚復合物、控溫攪拌法制備直鏈淀粉-茶多酚復合物和高溫蒸汽法制備直鏈淀粉-茶多酚復合物的紅外吸收光譜圖，主要是淀粉基團的紅外特征吸收峰。3 380 cm-1附近出現的強而寬的吸收峰為淀粉中- OH 基團的伸縮振動吸收峰，2 928 cm-1附近出現了明顯的-CH2-的伸縮振動吸收峰，1 640 cm-1的峰是淀粉的醛基振動峰，1 000～1 300 cm-1處的吸收峰為C-O-C 鍵的伸縮振動峰[24]。1000 cm-1以下是指紋區，不代表官能團。由圖3 可知，B 型馬鈴薯淀粉在3 410 cm-1處出現一個寬而強的峰，也就是淀粉的- OH 基的振動吸收峰。直鏈淀粉- 正辛醇復合物在3 400 cm-1處出現吸收峰，相對于B 型微晶淀粉，此峰移動方向為低波數。淀粉的- OH 基和正辛醇中的- OH 基發生締合、疊加造成的[25]。冷凝回流法制備的直鏈淀粉-茶多酚復合物和攪拌法制備的直鏈淀粉-茶多酚復合物在3 390 cm-1附近出現吸收峰，可能是由于淀粉中的- OH 基和茶多酚中的- OH 基發生締合、疊加造成的?？赡苁菑秃衔镏胁缓链?，從而不能對淀粉的- OH 產生影響。高壓蒸汽法制備的直鏈淀粉- 茶多酚復合物在3 422 cm-1處出現吸收峰，與B 型微晶淀粉相比，此峰向高波數方向移動，可能原因是B 型微晶淀粉與茶多酚經過高溫高壓后，重結晶形成的直鏈淀粉-茶多酚復合物為淀粉與茶多酚的混合，并未發生鍵的疊加。

3 結論

分別用冷凝回流法、控溫攪拌法和高壓蒸汽法制備得到了直鏈淀粉-茶多酚復合物，并對復合物的表觀及理化性質進行了分析。XRD 分析中冷凝回流法制備得到的復合物為A 型結晶結構，出現了A型結晶結構的特征衍射峰；控溫攪拌法制備得到的復合物為B 型結構，出現了B 型結晶結構的特征衍射峰；高壓蒸汽法制備得到的復合物為為B 型結構，出現了B 型結晶結構的特征衍射峰。說明在茶多酚加入后，冷凝回流法和控溫攪拌法制備的復合物樣品的結構發生了變化；SEM 觀察到3 種復合物顆粒的大小和形狀均有差異，說明不同方式得到的淀粉樣品，顆粒形貌也不同。IR 分析中發現3 種復合物的圖譜中，3 410 cm-1處出現一個寬而強的峰，復合物中若含有茶多酚，此峰位置會發生向低波數方向移動。