不同直链淀粉-茶多酚复合物的制备及表征

刘华玲

（1. 鹤壁职业技术学院食品工程学院，河南 鹤壁 458000；2. 鹤壁市绿色食品精深加工重点实验室，河南 鹤壁 458000）

淀粉主要由直链淀粉和支链淀粉组成，植物种类不同，淀粉中直链和支链淀粉所占的比例不同[1-5]。一般情况下，天然淀粉中的直链淀粉处于无定型态，分散在颗粒结构中，而支链淀粉处于结晶态组成淀粉构架，支撑整个淀粉结构[6]。

茶多酚是一种生物活性物质[7]。茶多酚中的表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG） 具有很多积极作用。如抗癌性，ECGC 可以通过调节多种信号转导途径诱导细胞凋亡并抑制癌细胞的增殖[8]；抗糖尿病（尤其是2 型糖尿病），EGCG 改善了H4IIE 细胞中葡萄糖和脂质的代谢，增强了糖尿病啮齿目动物的葡萄糖耐量[9]；抗氧化性，茶多酚能够改善餐后高血糖的氧化应激，同时影响α -淀粉酶及其他α -葡萄糖苷酶对淀粉和其他碳水化合物的消化[10]；抗菌性，茶多酚对细菌孢子的发育和生长具有抑制作用，EGCG和EC 均能抑制幽门螺旋杆菌的生长[11]；抗高血压及心血管疾病等[12]。茶多酚因具有多种健康益处，应用广泛。通过利用直链淀粉对茶多酚进行包埋，从而改变茶多酚对光、热、酸碱的敏感度，使茶多酚保持原有的化学特性和生物活性[13]。

以马铃薯原淀粉为原料，经过温和酸解、重结晶等步骤制备得到不同晶型结构的微晶淀粉：B 型和V 型微晶淀粉，通过3 种方法（冷凝回流法、控温搅拌法和高压蒸汽法） 将微晶淀粉与茶多酚进行复合制备得到直链淀粉-茶多酚复合物，对所得复合物的结构进行表观分析。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

马铃薯淀粉，固原长城淀粉有限公司提供；茶多酚，上海源叶生物科技有限公司提供；无水乙醇、正辛醇、盐酸，均为分析纯化学试剂。

SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司产品；LG10-2.4A 型高速离心机，北京医用离心机厂产品；PhilipsXL-3 型扫描电子显微镜（SEM），日本日立公司产品；BrukerTENSOR27 型红外光谱仪（FT-IR）、BrukerD8 型X- 射线衍射仪（XRD），德国布鲁克公司产品；Scientz-12N 型压盖型冷冻干燥机，宁波新芝生物科技股份有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 B 型微晶淀粉的制备

按照参考文献[14]的方法制备得到。

1.2.2 V 型直链淀粉的制备

短直链淀粉-正辛醇复合物的制备参照参考文献[15]。使用无水乙醇以10∶1 的量对直链淀粉-正辛醇复合物进行洗涤，室温下以转速4 500 r/min 离心10 min，重复洗涤离心3 次后，除去部分正辛醇，然后冷冻干燥，即得V 型直链淀粉[16]。

1.2.3 冷凝回流法制备直链淀粉-茶多酚复合物

称取1.00 g B 型微晶淀粉与0.1 g 茶多酚于三口烧瓶中，加入20 mL 去离子水，上接冷凝回流管，加热煮沸至透明，继续加热，同时从侧口缓慢滴加一定量的无水乙醇，继续加热回流10 min，关闭热源。随后在60 ℃的恒温水浴锅中恒温1 h，关闭电源，缓慢冷却至室温，静置结晶完成后，室温下以转速4 500 r/min 离心10 min，所得沉淀真空冷冻干燥，即得直链淀粉-茶多酚复合物[17]。

1.2.4 控温搅拌法制备直链淀粉-茶多酚复合物

V 型微晶淀粉1.0 g 溶解于50 mL 去离子水中配成2%（W/V） 的淀粉悬浮液，在三口烧瓶中加入0.1 g茶多酚，混合均匀后置于恒温水浴锅中，于60 ℃恒温下电动搅拌2 h，室温下以转速4 500 r/min 离心10 min，所得沉淀真空冷冻干燥，制备得到直链淀粉-茶多酚复合物[18]。

1.2.5 高压蒸汽法制备直链淀粉-茶多酚复合物

称取10.00 g B 型微晶淀粉与0.3 g 茶多酚加入到100 mL 烧杯中，加入20 mL 去离子水后用保鲜膜封口，放入高压蒸汽灭菌锅中于120 ℃下反应40 min，关闭高压蒸汽灭菌锅电源。在高压蒸汽灭菌锅中静置24 h 后，取出样品于40 ℃烘箱中烘干，烘干后的样品用粉碎机粉碎后过100 目筛子，所得样品即为直链淀粉-茶多酚复合物[19]。

1.2.6 扫描电子显微镜（SEM）

取适量的淀粉样品粘在导电胶带上，置于蒸金室对样品进行镀金处理，使用扫描电子显微镜对样品进行微观形貌观察。

1.2.7 X-射线衍射（XRD）

取样品粉末置于长方形铝片的孔中，随后压紧，用BurkerD8 型X 射线衍射仪测定，波长为0.154 2 nm。测试条件为管压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。计算相对结晶度。

1.2.8 红外光谱（IR）

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。测试条件为扫描波数4 000～400 cm-1，分辨率4 cm-1。

1.3 数据处理方法

利用Origin 8.0 软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 扫描电镜分析（SEM）

电子扫描显微镜见图1。

图1 电子扫描显微镜

图1（a） 显示，马铃薯淀粉的呈椭球状和球状结构，似马铃薯外形，表面光滑，形状大小不一。图1（b） 显示，B 型微晶淀粉颗粒大小较为均匀，颗粒之间有轻微的黏连。与淀粉晶体在溶液中冻结结冰时颗粒之间互相挤压有一定的关系[3]。图1（c） 显示，直链淀粉-正辛醇复合物呈圆饼状，部分晶体中心部分有裂纹。与晶体表面淀粉链沉积，以及淀粉表面部分结晶不全有一定的关系[15]。图1（d） 显示，冷凝回流法制备的直链淀粉-茶多酚复合物呈现无规则颗粒状，微晶颗粒大小不一，部分晶体之间有一些的黏连，可能是在干燥过程中，由于淀粉链在晶体表面沉积及部分淀粉表面结晶不完整，从而发生形变。图1（e） 显示，搅拌法制备的直链淀粉-茶多酚复合物呈现无规则颗粒状，颗粒表面较为粗糙，晶体之间黏连较多，这是因为直链淀粉在水溶剂中的稳定性较差[20]，搅拌使得淀粉破碎。图1（f） 显示，高压蒸汽法制备的直链淀粉-茶多酚复合物呈无规则颗粒状与片状结构，颗粒大小不一且颗粒之间黏连严重，可能是B 型微晶淀粉重结晶过程中，压力较大，复合物发生了形变。

2.2 射线衍射分析（XRD）

X -射线衍射图见图2。

图2 X -射线衍射图

由图2 可知，冷凝回流法制备直链淀粉-茶多酚复合物在15.30°，17.18°和23.11°左右出现了衍射峰，呈A 型结构，表明B 型微晶淀粉经过冷凝回流方式制备得到A 型结构复合物[21]。控温搅拌法制备直链淀粉- 茶多酚复合物在5.9°，17.16°，22.47°，24.03°处出现特征衍射峰，为B 型结构[22-23]，高温蒸汽法制备直链淀粉-茶多酚复合物在5.56°，17.08°，22.43°，23.98°处出现特征衍射峰，也为B 型结构[22-23]。因此，X -射线衍射图谱表明，冷凝回流法使B 型微晶淀粉重结晶形成A 型结晶结构，控温搅拌法是使V 型微晶淀粉重结晶形成B 型微晶结构，而高温蒸汽法制备得到复合物的结晶结构与原材料B 型微晶淀粉的结晶结构一致，未改变其结晶结构。说明不同加工方式对所形成直链淀粉-茶多酚复合物的结晶结构影响较大。

2.3 红外光谱分析（FT-IR）

红外光谱图见图3。

图3 红外光谱图

图3分别是B 型微晶淀粉、直链淀粉-正辛醇复合物、冷凝回流法制备直链淀粉-茶多酚复合物、控温搅拌法制备直链淀粉-茶多酚复合物和高温蒸汽法制备直链淀粉-茶多酚复合物的红外吸收光谱图，主要是淀粉基团的红外特征吸收峰。3 380 cm-1附近出现的强而宽的吸收峰为淀粉中- OH 基团的伸缩振动吸收峰，2 928 cm-1附近出现了明显的-CH2-的伸缩振动吸收峰，1 640 cm-1的峰是淀粉的醛基振动峰，1 000～1 300 cm-1处的吸收峰为C-O-C 键的伸缩振动峰[24]。1000 cm-1以下是指纹区，不代表官能团。由图3 可知，B 型马铃薯淀粉在3 410 cm-1处出现一个宽而强的峰，也就是淀粉的- 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，相对于B 型微晶淀粉，此峰移动方向为低波数。淀粉的- OH 基和正辛醇中的- OH 基发生缔合、叠加造成的[25]。冷凝回流法制备的直链淀粉-茶多酚复合物和搅拌法制备的直链淀粉-茶多酚复合物在3 390 cm-1附近出现吸收峰，可能是由于淀粉中的- OH 基和茶多酚中的- OH 基发生缔合、叠加造成的。可能是复合物中不含正辛醇，从而不能对淀粉的- OH 产生影响。高压蒸汽法制备的直链淀粉- 茶多酚复合物在3 422 cm-1处出现吸收峰，与B 型微晶淀粉相比，此峰向高波数方向移动，可能原因是B 型微晶淀粉与茶多酚经过高温高压后，重结晶形成的直链淀粉-茶多酚复合物为淀粉与茶多酚的混合，并未发生键的叠加。

3 结论

分别用冷凝回流法、控温搅拌法和高压蒸汽法制备得到了直链淀粉-茶多酚复合物，并对复合物的表观及理化性质进行了分析。XRD 分析中冷凝回流法制备得到的复合物为A 型结晶结构，出现了A型结晶结构的特征衍射峰；控温搅拌法制备得到的复合物为B 型结构，出现了B 型结晶结构的特征衍射峰；高压蒸汽法制备得到的复合物为为B 型结构，出现了B 型结晶结构的特征衍射峰。说明在茶多酚加入后，冷凝回流法和控温搅拌法制备的复合物样品的结构发生了变化；SEM 观察到3 种复合物颗粒的大小和形状均有差异，说明不同方式得到的淀粉样品，颗粒形貌也不同。IR 分析中发现3 种复合物的图谱中，3 410 cm-1处出现一个宽而强的峰，复合物中若含有茶多酚，此峰位置会发生向低波数方向移动。