淀粉基凝胶-多酚递送体系：从结构设计到食品应用

蔡 杰，桂 玥，张 碟

（1.武汉轻工大学硒科学与工程现代产业学院，国家富硒农产品加工技术研发专业中心，湖北省绿色富硒农产品精深加工技术研发工程中心，湖北 武汉 430023；2.武汉轻工大学 大宗粮油精深加工教育部重点实验室，农产品加工与转化湖北省重点实验室，湖北 武汉 430023）

多酚是一类富含酚类物质的化合物，来源于许多天然的可食用植物。由于其优异的抗氧化活性，摄取多酚类物质能够减少人体内的氧化损伤，从而降低患有某些慢性疾病的风险，因此，多酚类物质作为优质的营养来源，在食品产品的开发中受到了广泛关注。然而，在光照、高温和碱性条件下，多酚类物质的酚羟基容易发生氧化、聚合和缩合等反应，从而导致其结构不稳定。部分脂溶性多酚类物质水分散性较差，在人体消化过程中的摄取率较低。此外，在到达小肠部位之前，多酚在结构上可能发生去糖基化、葡萄糖醛酸化、硫酸化和甲基化等反应，降低其生物活性[1]。

食品递送体系可以将多酚类物质封装于不同结构中，如液滴、颗粒、凝胶、胶束等，提高其水分散性和稳定性[2]。其中，食品凝胶是一种将大量的液体（如水和油）或气体截留于三维网络结构中的软物质材料，其黏弹性介于固态食品和液态食品之间[3]，食品凝胶热量低、生物安全性较高，且具有增加饱腹感的作用，受到了广大消费者的青睐[4]，此外，其刚性和弹性特点赋予了食品良好的质地和口感。近年来，食品凝胶被广泛用于封装和控释小分子活性物质，提高其稳定性和生物利用率，并且在食品工业中表现出较大的应用前景，如3D打印个性化食品定制、功能性食品的开发和脂肪替代物。Kamlow等[5]评估了负载硫胺素的κ-卡拉胶的3D打印凝胶性能，研究结果表明硫胺素通过静电络合增强了κ-卡拉胶凝胶网络结构，经3D打印后形成一定尺寸的圆柱体和立方体，并且相比于传统浇筑法制备的凝胶，3D打印凝胶封装的硫胺素仅通过扩散方式释放，在水溶液中表现出更高的释放速率。Chen Huan等[6]通过调控柑橘膳食纤维的添加量改善直链淀粉混合凝胶的硬度、黏性、黏弹性、热稳定性和保水能力，并使其具有奶油口感，可以作为潜在的脂肪替代品。此外，生物活性成分的封装赋予了凝胶优异的营养特性，使其作为原料在功能性食品开发具有较大的潜力[7-8]。

淀粉作为一种葡萄糖分子聚合而成的天然多糖，是植物中碳水化合物的主要储备形式，具有来源广泛、储量大和安全无毒等优点。根据结构的不同，淀粉可分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉的分子链呈现卷曲螺旋形结构，具有更好的热稳定性，而支链淀粉比直链淀粉具有更多的分支结构，具有较好的缓释和增稠效果。淀粉具有独特的糊化和老化特性，在一定水分存在下，加热会使淀粉的结构发生显著变化，通过扰乱葡聚糖双螺旋和晶体结构，形成具有黏稠状的淀粉糊，冷却后形成三维网络状的凝胶结构。这一特性使其在作为3D打印可食用墨水[9]和乳液凝胶的基质[10]等方面表现出较大的潜力。进一步通过化学交联所构建的淀粉基水凝胶具有更高的凝胶强度和致密的孔隙，能够将活性小分子截留在内部，通过扩散等方式得到有效释放。此外，淀粉分子链上大量的羟基结构，使其容易通过酯化等化学改性提高疏水性，改善水浸润性，用于构建水包油体系，对脂溶性活性成分进行封装和释放[11]。

目前，已有文献总结了不同种类的淀粉基载体（如V型淀粉[12]、纳米淀粉[13-15]、淀粉基胶囊[16-18]等）在食品活性小分子的封装和递送中的应用，然而鲜有文献综述淀粉基凝胶-多酚递送体系的构建及其在食品中的应用前景和挑战。基于此，本文主要介绍了多酚类物质的生物活性以及其自身的局限性，围绕近年来淀粉基凝胶的构建策略及其在多酚类物质的封装和控释方面的研究展开讨论，并对淀粉基凝胶-多酚体系在食品中的应用前景和挑战进行了展望（图1）。这为淀粉基凝胶-多酚递送体系的构建及其在食品工业中的应用提供了进一步的理论支撑和思路对策。

图1 淀粉基凝胶-多酚递送体系的构建及其在食品工业中的应用Fig.1 Construction of polyphenols encapsulated by starch-based gel systems and its application in the food industry

1 多酚的生物活性及局限性

多酚是分子结构中具有多酚羟基的一类化合物，包括了从低分子质量简单分子到高分子质量复杂结构的酚类，被分为类黄酮多酚和非黄酮类多酚两大类（图2）。类黄酮多酚是具有碳骨架为C6-C3-C6的苯基苯并吡喃的化学结构的一系列化合物总称，通常将两个苯环命名为A环和B环，吡喃环（C环）起到连接作用。特别地，吡喃环可能会发生开环，呈现链状结构，如查耳酮。相比于类黄酮多酚，非黄酮类多酚在植物次生代谢产物中的占比较小，分子结构多样化，主要包括酚酸类、芪类、木脂素类、单宁类和氧杂蒽酮类等。多酚独特的分子结构（如色原酮等）赋予了其生物活性和药效，此外，不同的化学修饰（如糖基化等）改变了多酚的一级分子结构，这与多酚衍生物的生物活性和生物利用度息息相关[19]。

图2 多酚的母核及亚类的分子结构式Fig.2 Molecular structures of the core and major subclasses of polyphenols

1.1 抗氧化

多酚的摄取有助于延缓人体衰老以及降低氧化损伤的风险，这主要归因于其优异的抗氧化活性，包括清除自由基、金属离子螯合和调控酶活性等。在结构上，多酚属于芳香族化合物，并且至少含有一个酚羟基[19]。苯环上的π电子与酚羟基中的氧原子的单电子具有共轭效应，这导致单电子向苯环偏移，提高了氢质子的活性，从而让自由基和氢质子更容易结合，阻断了自氧化反应[20]。因此，多酚类物质清除自由基的能力通常取决于产生氢质子的数量[21]。相比于酚酸，羟基芳香环表现出更高的抗氧化活性[22]。多酚类物质还可以和金属离子结合，形成稳定的螯合物，从而抑制一些由金属离子催化的氧化反应，减少自由基产生。Guo Shuhong等[23]发现茶多酚可以和Ca2+螯合，从而抑制Ca2+引起的黄嘌呤氧化酶产生。除此之外，多酚类物质可以通过抑制氧化酶活性或提高抗氧化酶的活性而降低氧化损伤，并且与其他活性物质（如多糖、VC、VE、类胡萝卜素和其他天然提取物）产生协同抗氧化效应[24]。

1.2 抗炎症

炎症是机体受外界刺激产生的一种防御反应，适度的炎症反应有利于机体抵抗病原微生物的感染，而过激的反应反而会损伤机体组织和器官，甚至引起病变。大部分炎症对人体健康具有负面影响，持续的炎症反应提高了肥胖、糖尿病、动脉粥样硬化等多种疾病的发病率[25]。NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NODlike receptor thermal protein domain associated protein 3，NLRP3）炎性小体是氧化应激反应引起炎症的关键信号通路连接点。线粒体产生过多活性氧（reactive oxygen species，ROS）的条件下，NLRP3所诱导产生的炎性小体帮助细胞因子白细胞介素（interleukin，IL）-18从细胞内释放到细胞外，IL-18被Toll样受体1（Tolllike receptors 1，TLR-1）捕获，从而触发核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）和丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）诱导的促炎信号转导，产生细胞因子，如IL-1β、IL-6、IL-8、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和干扰素（interferon，IFN）-γ，最终导致炎症的发生和放大[22]。在该过程中，多酚能够清除人体中线粒体产生的ROS，维持细胞内正常的信号传导等功能[26]，并且能够抑制NLRP3活性，阻断信号通路[27-28]。此外，多酚还可以通过减少促炎细胞因子（如IL-6）和促炎介质的生成，提高抑炎细胞因子的表达，从而起到抗炎作用[29]。

1.3 抗肿瘤

癌症（也被称为恶性肿瘤）的发病率逐年上升，已成为人类健康的最大威胁之一。化学治疗法是目前治疗肿瘤的最主要也是最有效的手段之一，然而其作用于靶细胞时会导致正常细胞损伤，并且长时间的化疗过程导致肿瘤细胞产生耐药性[30]。目前的研究证实天然来源的多酚类物质不会对正常细胞造成损伤，并且在抗肿瘤药物的开发表现出较大的潜力[31]。多酚类物质能够通过诱导细胞凋亡、细胞周期阻滞、免疫调节、增强抗氧化酶活性等方式抑制细胞的无限增殖或直接清除肿瘤细胞[32]。Liang Jin等[33]探究了茶多酚/壳聚糖纳米粒子对HepG2细胞的影响，结果表明其抗肿瘤的主要作用是通过诱导癌细胞凋亡实现。Liu Shumin等[34]也有相似的研究结果，绿茶多酚能够通过调节细胞ROS参与的线粒体介导途径诱导MCF7细胞凋亡，并且流式细胞仪分析显示绿茶多酚介导的细胞周期阻滞于G1/M和G2/M转变。此外，多酚及其在体内的代谢物具有免疫调节功能，能够提高机体内CD4+T细胞的活性和自然杀伤细胞的毒性，杀伤肿瘤细胞[35]。

1.4 调控糖脂代谢

糖类和脂类物质是日常饮食中的重要组成部分之一。机体内糖脂的摄取和代谢平衡对生物体基本的生命活动至关重要。相反，紊乱的代谢过程会导致葡萄糖和游离饱和脂肪酸同时升高，从而引发各种代谢疾病的发生，如肥胖、糖尿病、心血管疾病等[36]。在食物消化过程中，多酚可以与消化酶非特异性结合形成复合物，降低酶活性，延缓餐后机体内糖类和脂肪类物质的消化分解[37-38]。在之后的糖代谢过程，多酚还可以通过调控胰岛素的信号传导通路改善胰岛素抵抗，促进机体分泌更多的胰岛素，提高机体对葡萄糖的摄取和利用，最终维持血糖平衡[39]。而对于脂代谢过程，多酚可以激活过氧化物酶体增殖物激活受体的表达，与脂溶性分子配体结合后，通过调节靶基因的表达调控脂质代谢，而且，还能利用自身的抗氧化性防止机体内脂质的过氧化作用，促进脂质代谢，从而降低血清中总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇的含量[36]。除此之外，肠道菌群的调节也是多酚调控糖脂代谢的重要途径之一[40]。

1.5 局限性

由于多酚类物质具有较高的生物活性，摄取多酚类物质有利于人体健康，能够有效预防疾病的发生，但在实际的产品开发和食用过程中具有较多局限性：1）在食品加工和储藏中容易受到光照、高温和碱性环境等条件的影响结构发生改变，导致其生物活性降低，甚至丧失；2）一些脂溶性多酚（如姜黄素、白藜芦醇等）在人体胃肠道环境中水分散性差，生物利用率较低；3）其在口腔或胃环境中快速降解或代谢造成了较低的小肠吸收率。因此，构建合适的载体对多酚进行包封和递送对提高其稳定性和生物利用度具有重要意义。

2 淀粉基凝胶递送体系

近年来，基于淀粉构建的凝胶递送体系受到了广泛关注。根据加工方式或形成过程的区别，淀粉基凝胶递送体系的构建主要可分为以下3 类：1）利用自身的胶凝性作为食品“墨水”，经3D打印技术而形成的凝胶；2）通过共价或非共价方式形成的具有三维交联网络结构的水凝胶；3）淀粉或淀粉衍生物作为乳化剂或利用其胶凝性而形成的乳液凝胶。

2.1 3D打印淀粉基凝胶

3D打印也被称为增材制造，通过利用数据模型设计构建三维的实际物体。自2007年开始，3D打印逐渐被应用于食品开发，特别是定制食品，可以简化食品供应链，扩宽食物获取来源[41]。相比于激光烧结和喷墨打印，挤出型3D打印是最为常见的方式，将具有合适流变学行为的食品级“墨水”，如巧克力、面团、多糖胶体、蛋白质分散液和乳液凝胶填入注射器中，在外界压力的作用下以线条的形式被挤出到平面上构建预期的平面图案，最后通过层层叠加的方式形成具有三维立体结构的定制食品[42]。淀粉溶液独特的流变特性使其能够作为3D打印较为合适的食品“墨水”。Chen Yuanhui等[9]总结了淀粉的来源、结构和物化特性与3D可打印性之间的关系。Zhang Jianyou等[43]进一步探讨了额外的添加物，如亲水胶体、脂质、蛋白质和盐等，对3D打印淀粉类食品品质的影响。Jeon等[44]以负载姜黄素的纳米乳液填充淀粉/黄原胶复合凝胶作为打印原料，并将其作为核层，通过同轴3D打印用于构建定制化食品产品。当黄原胶掺入量为3%（质量分数）时，复合凝胶表现出最高的剪切模量值（（1792.00±104.50）Pa）以及最佳的可支撑精细立体结构，并且相比于游离态姜黄素和封装姜黄素的乳液，封装姜黄素的3D打印淀粉基凝胶表现出更强的抗氧化活性。此外，多酚类物质能够通过氢键等作用调控淀粉地糊化和老化过程，进而改善其流变特性，使淀粉凝胶具有可打印性，针头内径、挤压速率等过程参数也会影响3D打印产品的立体结构（图3）。Zeng Xixi等[45]将儿茶酚和原花青素两种多酚物质引入大米淀粉凝胶中，以提高热挤出3D打印性能。多酚与淀粉分子之间强烈的氢键相互作用导致淀粉凝胶网络结构在一定程度上被破坏，降低了黏度和弹性模量，从而改善了淀粉的可挤出性。

图3 3D打印淀粉凝胶-多酚体系构建的示意图Fig.3 Schematic diagram for the construction of polyphenols encapsulated by starch-based gels system by 3D-printing

2.2 淀粉基水凝胶

淀粉具有独特的糊化和老化特性，能够在水相中发生热凝胶化后冷却处理形成凝胶状[46]。在这个过程中，葡萄糖分子重新通过氢键作用重结晶，并且将水分子束缚在凝胶内部，最终得到水凝胶[47]。淀粉的种类、直链淀粉含量和糊化温度等因素对形成的淀粉水凝胶的物化性质（如机械强度）具有显著影响[48]。化学交联也是一种构建淀粉基水凝胶的有效策略，通过交联剂与淀粉分子链以共价键连接，能够调控水凝胶的结构和组成[49]。而相比于化学交联，物理交联通过非共价键作用（如氢键、静电作用等）制备淀粉基水凝胶，避免了具有一定毒性的化学交联剂使用，并且反应过程也较为温和[50]。水凝胶独特的多孔三维网络结构，能够通过扩散和溶胀等方式将小分子食品活性成分或药物截留在其内部或释放到介质中，表现出优异的封装和释放性能[3]。表1总结了近年来淀粉基水凝胶的构建方式及其应用于不同类型多酚的封装和释放效果。三偏磷酸钠作为一种食品添加剂，常用于淀粉改性，在碱性条件下能与淀粉分子链上的羟基通过酯化共价键结合，Meng Ran等[51]将三偏磷酸钠交联制备的酯化淀粉水凝胶用于封装姜黄素，其吸附量和负载量均随着酯化程度增加而增加。Wang Zhaoran等[52]也有相似的研究结果，指出氧化淀粉微凝胶对花色苷的摄取量随着淀粉氧化程度和交联程度的增加而增加，且微凝胶具有pH值和离子强度双响应性，低pH值和低盐浓度有利于其通过静电相互作用吸附花色苷，而在pH值接近中性和较高盐浓度条件下，花色苷释放量增加，并且在模拟肠液中表现出较快的释放特性。Chen Lei等[53]将羧甲基淀粉和季铵盐淀粉（两种带有相反电荷的淀粉微凝胶）通过层层自组装技术制备多层微凝胶用于花色苷的包封，随着层数的增加，微凝胶结构更为致密，有效降低了花色苷在模拟胃肠液环境中的释放量，提高其稳定性。除了模拟体外模型外，Ghaffar等[54]进一步通过γ辐射诱导聚合反应制备了聚淀粉/丙烯酸水凝胶用作芦丁的递送载体，评估了该淀粉基凝胶-多酚递送体系对葡聚糖硫酸钠诱导的大鼠结肠炎的影响，发现该递送体系具有高度的pH值依赖性，芦丁在中性环境中具有最大的释放速率，与游离状态的芦丁相比，水凝胶封装的芦丁能够被有效地被输送到结肠，减轻炎症症状。

表1 多酚在不同淀粉基水凝胶中的封装和释放特性Table 1 Encapsulation and release characteristics of polyphenols in different starch-based hydrogels

此外，淀粉可作为水凝胶的复合成分，以调控凝胶性质并改善对多酚类物质的封装和释放性能。Wang Peng等[55]将抗性淀粉作为填充剂掺入到Ca2+交联制备的低酰基吉兰糖胶水凝胶中递送白藜芦醇，结果表明掺入量的增加能够显著提高白藜芦醇的封装效率，并且其在模拟胃液和肠液环境下的释放率均降低，起到了有效的保护作用。淀粉作为Ca2+交联海藻酸钠水凝胶的填充物，其含量对多酚类物质的递送特性表现出相似的影响[56]。这可能是由于淀粉凝胶更高的溶胀能力，能够截留更多的小分子多酚在网络内部，同时减少海藻酸钠凝胶的结构坍塌[57]。

2.3 淀粉基乳液凝胶

乳液凝胶是一种具有乳液和凝胶两种形式的复合胶体材料[64]。相比于液态乳液，半固态的乳液凝胶将油滴限制在三维网络结构中，减少了絮凝和聚结等不稳定现象发生，从而提高了乳液的稳定性[65]。根据油滴的存在形式，乳液凝胶被分为乳液填充凝胶和乳液聚集凝胶两大类。前者是通过将乳液液滴掺入聚合物（如蛋白质、多糖等）凝胶基质中形成，而后者则是利用油滴表面乳化剂之间的相互作用而聚集形成半固态的凝胶[66]。淀粉作为一种高分子聚合物，具有较好的胶凝性，由于自身的可食用性和一般认为安全性等优点，其能够充当乳液液滴的凝胶基质。将不同的乳液填充剂分散于淀粉溶液中，经过高温糊化后冷却，可得到淀粉作为凝胶基质的乳液凝胶。其中，温度对淀粉的糊化作用具有显著影响，这可能会影响淀粉基乳液凝胶的流变行为和微观形貌。Zhao Xia等[67]研究了不同温度（0～90 ℃）对淀粉基乳液凝胶形成的影响，结果表明，在较低糊化温度（55 ℃）条件下，凝胶网络结构具有不规则的大孔，这使其抵抗形变能力较弱，而过高的糊化温度（90 ℃）条件下，淀粉完全吸水崩解，有助于淀粉分子和油滴之间连接而形成致密的三维网络结构，但自身有序化结构的丧失导致其凝胶强度降低。除此之外，淀粉浓度和乳液添加量等参数也对乳液凝胶的物化性质具有显著影响。增加淀粉浓度有利于形成更高强度的网络结构[10,68]，而乳液添加量也对凝胶强度有着相似的影响结果[69-70]。乳液聚集凝胶的形成主要依赖于乳化剂的选择和油相体积分数。相比于传统的小分子表面活性剂，淀粉由于其来源广泛、天然安全和价格低廉等优势而受到关注，并且其作为颗粒稳定的Pickering乳液具有更高的物理稳定性[11,71]。然而，大多数淀粉由于其较大的粒径和较强的亲水性等缺陷，无法作为乳化剂直接用于稳定油水界面[72]。Yang Tao等[73]通过硫酸水解得到淀粉纳米晶体乳液，降低粒径的同时提高其乳化能力，发现在高油相体积分数（＞80%）条件下，颗粒浓度增加有利于乳液由液态转变为半固态的凝胶状。Chang Siqiao等[74]进一步利用辛烯基琥珀酸酐对淀粉纳米晶体疏水改性后用于稳定水包油乳液，结果表明改性后的淀粉具有更好的乳化能力，在低油相体积分数（40%）可形成乳液凝胶，这与Li Songnan等[75]报道的结果相似，可能归因于液滴表面被吸附的淀粉颗粒层之间的相互作用。

淀粉基乳液凝胶兼具乳液对脂溶性活性分子封装的优势和凝胶自身优异的物理稳定性和机械性能，使其在多酚的递送中表现出较大的潜力[7]。将脂溶性多酚类物质溶解于油相中，通过高速剪切等乳化方式制备乳液，油滴表面的淀粉或淀粉衍生物之间非共价作用形成了具有三维交联网络结构的乳液凝胶（图4A）。Zhang Liang等[76]利用酶解改性藜麦淀粉所构建的乳液凝胶体系对姜黄素在37 ℃和紫外光照条件下具有保护作用，并且相比于在单一的油相体系中（5.37%），姜黄素在乳液凝胶体系中的生物利用率更高（38.57%）。Xu Tian等[77]在单一淀粉作为乳化剂的基础上，通过静电相互作用制备辛烯基琥珀酸酐改性淀粉/壳聚糖复合物，用于构建高内相乳液凝胶，并将其作为白藜芦醇递送载体。当复合物质量浓度从0.5 g/mL增加到2.5g/mL时，颗粒膜厚度增加，紫外屏蔽作用提高，有利于提高白藜芦醇的保留率，其在4 h内释放量从34.4%降低为21.62%。此外，乳液凝胶结合了乳液和凝胶两者的特点，因此可同时负载两种具有溶解性差异的活性物质，达到共递送的目的。Bu Xiaotong等[78]将亲水性原花青素和亲脂性姜黄素的共负载于淀粉基乳液凝胶颗粒中，研究其在模拟胃肠道环境下的释放特性。淀粉浓度增加有利于降低原花青素和姜黄素在模拟胃环境中的释放率，而在模拟肠环境中被淀粉酶水解4 h后，两种活性多酚的累计释放量分别达75%和28%。与上述淀粉基乳液凝胶结构不同，还可以将封装脂溶性多酚的乳液直接添加到淀粉凝胶基质中，形成乳液填充凝胶（图4B）。Kang等[79]将乳清蛋白稳定的水包油乳液用于姜黄素封装，并将其掺入经过葡聚糖转移酶处理的大米淀粉凝胶基质中，形成淀粉基乳液填充凝胶，结果表明在模拟胃肠消化后，相比于游离状态和乳液体系条件下，乳液凝胶中的姜黄素具有更高的保留率（约90.1%）。

图4 封装脂溶性多酚的乳液聚集凝胶（A）和乳液填充凝胶（B）示意图Fig.4 Schematic diagrams for emulsion aggregation gels (A) and emulsion-filled gels (B) for encapsulation of polyphenols

3 淀粉基凝胶-多酚体系在食品中的应用

3.1 个性化食品定制

3D打印技术可被用于食品定制，调控食品的尺寸、形状、结构、质构、风味和营养，以满足消费者特定的需求。然而，一些可食用聚合物单独作为食品墨水时，利用3D打印所制备的产品品质无法令消费者满意[9]。淀粉凭借其可食用性和胶凝特性，能够作为生物墨水，表现出较好的3D印刷能力。此外，还可以将其掺入其他3D打印凝胶中，通过调控其流变行为，提高可打印性，改善凝胶的精细结构[80]。将3D打印淀粉基凝胶用于个性化食品定制，不仅可以实现图案化和结构化，更重要的是可以营养定制化。将营养物质掺入到3D打印原料中，从而赋予产品特定的营养特性，以满足不同年龄、性别、身体状态和生活方式的消费者的需求，从而改善日常饮食行为，调节个人的健康状况[81]。郑波[82]通过热挤压3D打印技术构建了大米淀粉-儿茶素复合物，研究结果表明多酚类物质的掺入有效提高了淀粉的抗消化性能，能够显著降低高脂饮食小鼠的体质量、血脂含量，改善肝功能代谢水平，这可能有助于调控人体机体的脂代谢过程，从而降低患肥胖、高血脂和糖尿病等多种疾病的风险。

3.2 功能性食品开发

随着人们对饮食方式与一些慢性病之间的联系认识加深，开发健康有裨益的功能性食品受到了广泛的关注。多酚作为一种天然植物来源的营养物质，具有优异的生物活性，可以降低人体慢性病的发病率。淀粉基凝胶作为多酚的载体，能够有效调控其在人体消化道环境中的释放，提高多酚稳定性和生物利用率。此外，淀粉基凝胶还能改善一些亲脂类多酚物质的水分散性。相反，多酚类物质被掺入到淀粉中，也能够改善淀粉的功能特性，如糊化、老化、流变行为和凝胶性等，以满足食品加工的需要[83]。此外，多酚或多酚提取物能够有效延缓淀粉在体外模拟胃肠环境中的消化速率，抑制体内淀粉消化，延缓血糖水平上升[84]。结合多酚类物质对淀粉物化性质的调控（包括质地、流变行为以及消化特性）和自身的营养价值，其复合凝胶作为配方原料在功能性食品的开发中具有较大的前景。

3.3 脂肪替代物

脂肪是食品中重要的组成成分，在改善食品质地、稳定性、润滑性、颜色和风味等特性发挥着不可或缺的作用。然而，过量摄入高脂肪食品会对人体健康产生不利的影响，容易引起心血管疾病、肥胖症和糖尿病等慢性疾病，尤其是那些富含饱和脂肪酸和氢化脂肪的食品[85]。将食品中脂肪部分去除又会导致食品品质降低，令消费者无法满意和接受。因此，使用具有相似特性的脂肪替代物用以降低食品中的热量和脂肪含量引起了研究者广泛的兴趣[86]。淀粉基水凝胶具有较高的持水性，与脂类物质具有相似的润滑性和质地。此外，通过改变形成凝胶过程中的参数，淀粉基水凝胶具有可调控的黏弹性和流变行为，能满足不同种类食品开发的需求。乳液凝胶也被用于替代动物脂肪，用于肉质制品的加工中，改善脂肪酸分布，提高营养价值[87]。另一方面，多酚类物质是天然来源重要的营养素，由于其不稳定性和易降解性难以直接掺入食品中。Pintado等[88]将富含多酚提取物的乳液凝胶用于低脂肪和营养性的法兰克福香肠的开发，赋予营养特性的同时并未导致其感官特性、理化性质和脂质结构发生不利变化。此外，该脂肪替代物还可以提高法兰克福香肠在冷藏期间的氧化稳定性和安全性。因此，将淀粉基凝胶-多酚体系用于脂肪替代物，在兼具低脂和营养性食品的开发中具有较大的应用前景。

4 结语

多酚类物质作为天然的营养物质，具有许多优异的生物功效，如抗氧化、抗炎和抗肿瘤等。将多酚类物质封装于淀粉基凝胶体系中，能够有效改善其在人体消化过程中的稳定性，有助于提高生物利用率。淀粉及其衍生物具有独特的糊化和老化特性，使其能够作为乳液凝胶的基质和3D打印凝胶的可食用墨水。纳米尺寸淀粉和疏水改性淀粉具有较好的乳化能力，能够吸附在油水界面而降低表面能，并且可进一步通过相互作用连接油滴，形成半固态的乳液聚集体，改善亲脂性多酚类物质的水分散性。淀粉还可以通过共价交联形成水凝胶，降低多酚类物质在模拟胃液环境中的释放率，提高其稳定性。此外，淀粉作为水凝胶填充物能够有效提高多酚类物质的包封率。然而，目前研究大多聚焦于凝胶基质或结构对多酚类物质的包封率以及在模拟胃肠液环境的释放率的影响，缺乏应用于体内消化环境的研究及其在机体内所起到的实际生物活性。另外，淀粉基凝胶-多酚递送体系作为原料在个性化、营养化和减脂类食品的设计中具有较大的应用前景，今后须进一步评价该体系的实际临床效果，以开发对人体具有健康功效的功能性食品。