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(1.江西省食品檢驗(yàn)檢測(cè)研究院,江西南昌 330001;2.南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西南昌 330047)

淀粉主要是由支鏈淀粉和直鏈淀粉組成的多聚葡萄糖。天然淀粉是以顆粒形式存在,并由結(jié)晶層與無定形層交替構(gòu)成淀粉微結(jié)構(gòu)[1]。如表1所示,不同來源的淀粉其顆粒形狀、粒徑、糊化溫度、直支比、晶型均有所不同。

表1 各種淀粉物理特性[2]Table 1 Various physical properties of starch[2]

淀粉作為一種重要的天然可再生資源,是植物中主要的儲(chǔ)能物質(zhì)。淀粉由于其具有來源豐富、成本低廉、生物可降解、生物相容性良好等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥以及食品工業(yè)等領(lǐng)域[3-4]。同時(shí)天然淀粉也存在一些不足,例如易老化回生、微溶于冷水、凍融穩(wěn)定性差等特點(diǎn)[4],這在一定程度上限制了淀粉在工業(yè)中的應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)中,淀粉并不是單獨(dú)存在的單一體系,往往是和其他組分共同存在的混合體系,因而導(dǎo)致淀粉的理化性質(zhì)易受到混合體系中的其他組分影響,如離子化合物(氯化鈉)、表面活性劑、乳化劑、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、多糖、及多酚等影響[5],使得淀粉的糊化、老化、流變、粒度、溶解度、膨潤(rùn)力、淀粉糊透明度、凍融穩(wěn)定性、凝沉性糊化特性、凝膠特性等理化性質(zhì)發(fā)生改變[6]。

多酚是一類廣泛存在于水果、蔬菜、谷物、豆類等植物中的抗氧化劑[7],根據(jù)多酚的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以將多酚分為酚酸、黃酮、芪類,木質(zhì)素等幾大類[8]。多酚具有多種生物活性,如抗氧化、抗炎、抗微生物、抗癌、降低糖尿病、心血管疾病等慢性疾病[9]。酚類化合物除了具有上述所說的眾多的生物活性,它還能賦予食物某些特殊的感官特性,特別是其澀味,苦味,和色澤[10]。近年來,淀粉和酚類化合物之間的相互作用引起了人們極大的興趣。一方面,人們將酚類化合物和富含多酚的植物提取物作為功能成分,添加到淀粉基食品中,開發(fā)新型功能性食品[11];另一方面,在淀粉基食品加工中,往往難以避免組織和細(xì)胞的破裂,引起胞內(nèi)物質(zhì)的釋放,其內(nèi)源性多酚會(huì)與植物中的淀粉接觸,影響淀粉的理化性質(zhì),進(jìn)而影響食品的品質(zhì)[12]。因此,越來越多的學(xué)者開始研究多酚對(duì)淀粉理化性質(zhì)的影響。

本文就近些年來多酚對(duì)淀粉理化性質(zhì)影響進(jìn)行綜述,主要包括了多酚對(duì)淀粉糊化性質(zhì)、老化性質(zhì)、流變學(xué)性質(zhì)以及淀粉其它理化性質(zhì)的影響。

1 多酚對(duì)淀粉糊化性質(zhì)的影響

水溶液中的顆粒淀粉,在一定溫度范圍內(nèi)加熱時(shí),會(huì)可逆地吸水膨脹,當(dāng)加熱到一定溫度時(shí),淀粉發(fā)生不可逆的膨脹,淀粉中的結(jié)晶區(qū)遭到破壞,雙螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o規(guī)則的線團(tuán)狀,形成凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包裹著充分水化的顆粒,最終形成粘稠狀的液體,這個(gè)過程就是淀粉的糊化[5]。近年來眾多文獻(xiàn)研究表明了多酚可以顯著地影響淀粉的糊化性質(zhì)。其中多酚來源、種類、添加量以及淀粉的來源和種類是多酚對(duì)淀粉糊化性質(zhì)影響的重要因素。

1.1 不同來源多酚對(duì)淀粉糊化性質(zhì)的影響

多酚廣泛存在于植物中,在不同植物來源的多酚化合物中,多酚的種類以及含量存在著較大的差異[8],這種差異導(dǎo)致多酚化合物對(duì)淀粉的糊化行為有著不同的影響。Zhu等[13]研究了從石榴皮、綠茶、山楂、五倍子4種植物中提取的多酚對(duì)小麥淀粉糊化性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)上述4種植物多酚都能降低小麥淀粉的終值粘度,其中以五倍子復(fù)合多酚的降低效果最為顯著。而4種植物多酚對(duì)小麥淀粉的回復(fù)值影響略有不同,其中綠茶復(fù)合多酚會(huì)升高小麥淀粉的回復(fù)值,另3種呈現(xiàn)降低效果,降低效果以山楂復(fù)合多酚最為顯著。由于不同來源的植物多酚中含有的多酚種類以及含量的不同,使得多酚中的酚羥基數(shù)量以及位置不同,導(dǎo)致了植物中的多酚不同程度上與淀粉懸浮液中水反應(yīng),改變了多酚-淀粉體系的水分活度,同時(shí)植物多酚中的酚酸也能夠不同程度降低多酚-淀粉體系中的pH[14]。上述兩個(gè)原因可能共同影響了小麥淀粉的糊化性質(zhì)。Guza等[15]研究了紅茶復(fù)合多酚和綠茶復(fù)合多酚對(duì)4種淀粉糊化性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)紅茶復(fù)合多酚和綠茶復(fù)合茶多酚均能不同程度上降低小麥、玉米、馬鈴薯和大米4種淀粉的谷值粘度和終值粘度,但紅茶復(fù)合多酚對(duì)4種淀粉糊化性質(zhì)的影響顯著大于綠茶復(fù)合多酚。這可能是由于紅茶復(fù)合多酚的分子量比綠茶復(fù)合多酚要大,且紅茶復(fù)合多酚組成也比綠茶復(fù)合多酚復(fù)雜,進(jìn)而導(dǎo)致了紅茶中的復(fù)合多酚對(duì)淀粉的糊化性能影響比綠茶復(fù)合多酚顯著。徐塬[16]研究發(fā)現(xiàn),烏飯樹樹葉提取的多酚能夠降低大米淀粉的糊化溫度和糊化焓值,顯著增加大米淀粉的峰值粘度、谷值粘度、崩解值,而終值粘度和回復(fù)值則發(fā)生了顯著下降。綜上所述可以發(fā)現(xiàn),由于不同來源中多酚種類以及含量不同,導(dǎo)致不同來源的多酚中酚羥基數(shù)量及位置、分子量以及體系的pH及水分不同,進(jìn)而對(duì)淀粉的糊化性質(zhì)產(chǎn)生了不同的影響。

1.2 不同種類多酚對(duì)淀粉糊化性質(zhì)的影響

由于不同種類多酚(酚酸、黃酮、芪類等)具有不同的結(jié)構(gòu)特征,這種結(jié)構(gòu)特征的差異使得不同種類多酚對(duì)淀粉糊化性質(zhì)的影響有所不同。Zhu等[17]研究了包括酚酸、黃酮、縮合單寧在內(nèi)的25種多酚對(duì)小麥淀粉糊化性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)這25種多酚都能不同程度降低小麥淀粉的谷值粘度和終值粘度,但不同種類的多酚對(duì)小麥的峰值粘度影響程度不同,甚至是相反的。其中,酚酸可以升高小麥淀粉的峰值粘度,并顯著降低了小麥淀粉的終值粘度。由于淀粉的糊化性質(zhì)往往受到pH的影響[18-19],而多酚中的酚酸能夠改變淀粉體系中的pH,可能進(jìn)一步使小麥淀粉的糊化性質(zhì)受到改變。這也表明了多酚淀粉體系中pH是影響淀粉糊化性質(zhì)的一個(gè)重要因素。Beta等[20]研究了阿魏酸和兒茶素對(duì)玉米淀粉糊化性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)阿魏酸和兒茶素均能降低玉米淀粉的谷值粘度、終值粘度和回復(fù)值粘度,且阿魏酸對(duì)玉米淀粉谷值粘度、終值粘度和回復(fù)值的影響比兒茶素大。這可能是由于阿魏酸能降低多酚-玉米體系中的pH,在較低的pH下,阿魏酸能夠破壞淀粉的糖苷鍵,限制淀粉在糊化過程中的溶脹能力,降低淀粉的糊化粘度[21]。任順成等[22]研究發(fā)現(xiàn),添加蘆丁和槲皮素并不會(huì)顯著改變小麥淀粉的糊化溫度,但是卻會(huì)抑制小麥淀粉糊化過程中的聚合,且蘆丁抑制糊化的進(jìn)程更加顯著。此外,作者還研究了7種不同結(jié)構(gòu)的多酚對(duì)玉米淀粉糊化過程中粘度的影響[23],發(fā)現(xiàn)兒茶素、咖啡酸、沒食子酸、綠原酸和阿魏酸可顯著降低玉米淀粉糊化的谷值粘度,其中,綠原酸影響最為顯著,單寧酸對(duì)淀粉的谷值粘度沒有顯著影響,而原花青素則顯著增加了淀粉的谷值粘度。表明多酚對(duì)玉米淀粉谷值粘度的影響不同,這可能與多酚的分子結(jié)構(gòu)以及官能團(tuán)類型以及位置有關(guān)[17]。

1.3 同種多酚對(duì)不同植物來源淀粉糊化性質(zhì)的影響

由表1可知,不同來源淀粉其淀粉晶型、形狀以及粒徑大小均不盡相同,而晶型、形狀以及粒徑的差異使得多酚對(duì)不同來源淀粉的糊化性質(zhì)影響不同。Xiao等[24]研究了紅茶多酚復(fù)合物對(duì)不同來源淀粉的糊化性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)紅茶多酚能夠提高玉米和大米淀粉的糊化溫度,降低其糊化焓值(ΔHgel),但是對(duì)馬鈴薯淀粉糊化溫度和糊化焓卻沒有顯著的影響,這可能是由于特異性存在于紅茶多酚提取物中的茶黃素導(dǎo)致的[25]。在紅茶的發(fā)酵過程中,兒茶素在較高的溫度下不穩(wěn)定,易聚合生成茶黃素[26-27],由于茶黃素相對(duì)于兒茶素其聚合度更低,因而在高溫下更穩(wěn)定[24],所以具有更高穩(wěn)定性的茶黃素可能增加了淀粉的糊化溫度。此外,由于大米和玉米淀粉相對(duì)馬鈴薯淀粉,含有更高的磷酸單酯含量以及更小的粒徑,使得紅茶多酚提高了大米和玉米淀粉的糊化溫度和糊化焓,而對(duì)馬鈴薯淀粉的糊化性質(zhì)沒有顯著改變。何財(cái)安等[28]研究發(fā)現(xiàn),苦蕎多酚能顯著影響苦蕎淀粉、小麥淀粉的初始溫度、峰值溫度,但對(duì)終值溫度影響不顯著,隨著苦蕎多酚添加量的增加,苦蕎淀粉糊化焓值先增大后降低,小麥淀粉的糊化焓值顯著減低。Xiao等[29]研究了綠茶多酚對(duì)大米淀粉、小麥淀粉和馬鈴薯淀粉的糊化性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)綠茶多酚能顯著降低三種淀粉的初始溫度、峰值溫度、終值溫度以及糊化焓值。

1.4 同種多酚對(duì)相同來源不同結(jié)構(gòu)淀粉糊化性質(zhì)的影響

有研究發(fā)現(xiàn),淀粉的直支比差異也是多酚對(duì)淀粉糊化性能影響一個(gè)重要因素。Xiao等[30]研究了綠茶多酚對(duì)不同直支比大米淀粉的糊化性能的影響,發(fā)現(xiàn)茶多酚不同程度上使高直鏈,中等直鏈以及低直鏈淀粉的糊化溫度范圍(R=Tc-T0)增加,而糊化焓降低。且綠茶多酚對(duì)高直鏈大米淀粉的R值以及糊化焓影響最顯著,這可能是由于綠茶多酚使大米淀粉特別是高直鏈大米淀粉中的晶體的不均一度增加導(dǎo)致的。同時(shí)茶多酚中的羥基可能和大米淀粉中支鏈上的羥基形成氫鍵,不同程度結(jié)合到淀粉顆粒中的無定型區(qū),改變了結(jié)晶區(qū)和無定型區(qū)的耦合力[31],使得淀粉在糊化過程中更容易發(fā)生水合作用,糊化需要的能量更低。Pham等[32]探究發(fā)現(xiàn),添加阿魏酸并不會(huì)顯著降低脫支木薯淀粉的粘度,與Beta等[20]報(bào)道的阿魏酸對(duì)玉米淀粉的峰值粘度影響較小的結(jié)果一致,但是與Zhu等[17]所報(bào)道的12種酚酸(包括阿魏酸)能夠在不同程度降低小麥淀粉糊化粘度的結(jié)果不同,這可能是由于Pham等[32]添加的阿魏酸較少(2%～10% w/w),沒有顯著改變阿魏酸-脫支木薯淀粉體系的pH導(dǎo)致的。

1.5 多酚添加量對(duì)淀粉糊化性質(zhì)的影響

Wu等[33]利用RVA研究了茶多酚對(duì)大米淀粉糊化性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)隨著茶多酚添加量的增加,大米淀粉的終值粘度顯著下降。這可能是因?yàn)椴瓒喾优c淀粉之間形成了復(fù)合物,干擾了淀粉鏈間的有序排列[34-35]。大米淀粉的糊化溫度和糊化焓均隨茶多酚添加量的增加而呈現(xiàn)顯著的下降趨勢(shì),當(dāng)茶多酚添加量達(dá)到淀粉干基質(zhì)量的20%時(shí),與沒有添加茶多酚的大米淀粉相比,添加茶多酚的大米淀粉的糊化初始溫度(T0)、峰值糊化溫度(Tp)、終止糊化溫度(Tc)分別降低了10.93,6.53,和4.7 ℃,糊化焓(ΔHgel)降低了2.57 J/g[30]。Karunaratne等[21]研究了阿魏酸對(duì)玉米淀粉糊化性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)阿魏酸能顯著降低玉米淀粉的起始糊化溫度和終止糊化溫度,而對(duì)峰值糊化溫度沒有顯著影響。當(dāng)阿魏酸的添加量為淀粉質(zhì)量的20%時(shí),玉米淀粉的糊化焓發(fā)生了顯著性的降低,表明阿魏酸能降低玉米淀粉的熱穩(wěn)定性,且阿魏酸主要降低了玉米淀粉中最不穩(wěn)定以及最穩(wěn)定的晶體的熔點(diǎn)溫度,但是阿魏酸對(duì)玉米淀粉中大部分的晶體熔點(diǎn)溫度沒有顯著影響[36]。此外,Zhu等[37]還研究了蘆丁對(duì)不同直支比大米淀粉糊化性質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)添加蘆丁并不改變高直鏈大米淀粉、天然大米淀粉以及蠟質(zhì)大米淀粉的糊化溫度和糊化焓,與Wu等[38]報(bào)道的隨著茶多酚添加量的增加,大米淀粉糊化溫度減低越顯著的結(jié)果不一致,這可能與茶多酚和蘆丁的分子結(jié)構(gòu)差異以及水溶性的不同有關(guān)。

2 多酚對(duì)淀粉的老化性質(zhì)的影響

淀粉的老化指的是糊化后的淀粉在降溫冷卻和儲(chǔ)藏過程中,溶液中的淀粉分子運(yùn)動(dòng)減弱,分子鏈趨于平行排列,相互靠攏,彼此以氫鍵結(jié)合形成大于膠體的質(zhì)點(diǎn)而沉淀,老化后的淀粉既不能溶于水中,也不能被淀粉酶水解[5]。研究發(fā)現(xiàn)多酚的來源,種類以及添加量對(duì)不同來源以及不同直支比含量淀粉的老化性質(zhì)影響不同。

2.1 不同來源的多酚對(duì)淀粉老化性質(zhì)的影響

Zhu等[13]將從石榴皮、綠茶、山楂、五倍子四種植物中提取的多酚分別添加到小麥淀粉中進(jìn)行糊化,在儲(chǔ)藏48 h后進(jìn)行了質(zhì)構(gòu)分析,發(fā)現(xiàn)四種植物提取物均能降低淀粉凝膠的硬度,其中五倍子提取物降低凝膠硬度的效果最顯著,石榴皮提取物效果最差。由于植物提取物的引入改變了淀粉分子原有的體系,與直鏈淀粉發(fā)生相互作用,通過氫鍵和范德華力不同程度的削弱了直鏈淀粉分子之間的相互作用[39],從而改變淀粉凝膠的質(zhì)地,影響淀粉的回生過程。而不同來源的植物多酚種類以及含量的不同,最終使得多酚與淀粉分間的相互作用出現(xiàn)差異。Zhang等[39]選取四種茶葉衍生物(茶多酚、茶葉水溶性提取物、茶多糖、以及抹茶粉)對(duì)小麥淀粉的回生進(jìn)行了研究,測(cè)得四種混合體系的回生焓,發(fā)現(xiàn)四種物質(zhì)均能抑制淀粉回生,其中茶多酚抑制回生的效果最優(yōu),通過結(jié)晶動(dòng)力學(xué)計(jì)算也發(fā)現(xiàn),茶多酚與茶多糖的回生程度更低,這可能是因?yàn)閮烧吆休^多的活性羥基,其產(chǎn)生的空間位阻阻礙了淀粉分子之間的重結(jié)晶,因此抑制小麥淀粉回生的效果更佳。表明多酚分子結(jié)構(gòu)的差異導(dǎo)致多酚對(duì)小麥淀粉回生影響不同。

2.2 不同種類的多酚對(duì)淀粉老化性質(zhì)的影響

Zhu等[40]選取了25種多酚化合物添加到小麥淀粉中,老化2 d后進(jìn)行淀粉凝膠硬度和粘性測(cè)試,其中有22種多酚顯著降低淀粉凝膠的硬度,16種多酚降低了淀粉的粘性,芪類和部分類黃酮增加了淀粉凝膠的硬度和粘性,大部分黃酮并不影響淀粉凝膠的粘性。pH較低的酚酸能夠影響淀粉的硬度和粘性,相同類型的酚類化合物對(duì)淀粉凝膠的影響也不同。凝膠硬度的增加是由于直鏈淀粉發(fā)生重排形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),直鏈淀粉的側(cè)鏈重結(jié)晶[41]。酚類化合物的添加降低了體系的pH,從而使淀粉回生受到影響[42]。任順成等[22]將蘆丁和槲皮素分別添加到小麥淀粉中儲(chǔ)藏7 d后,發(fā)現(xiàn)蘆丁和槲皮素均增大了小麥淀粉的老化焓值和老化程度,且兩者分別使小麥淀粉的回復(fù)值升高了3.36%和0.52%,且蘆丁增加淀粉老化的程度大于槲皮素,淀粉的微觀結(jié)構(gòu)也表明蘆丁更易于加快淀粉的老化,這可能是由于蘆丁和槲皮素是非親水性基團(tuán),導(dǎo)致小麥淀粉老化速度加快。

2.3 同種多酚對(duì)不同植物來源淀粉老化性質(zhì)的影響

多酚對(duì)不同來源淀粉的老化進(jìn)程影響有所差異。Xiao等[29]研究發(fā)現(xiàn),綠茶提取物能夠顯著降低糊化后放置不同時(shí)間的大米、玉米和馬鈴薯淀粉的回生焓和回生率,抑制了上述三種淀粉的回生,且綠茶多酚對(duì)大米和玉米淀粉的回生抑制效果好于馬鈴薯淀粉。這可能是由于茶多酚能夠和淀粉中含有的少量蛋白結(jié)合,進(jìn)而可能抑制了淀粉的回生[43]。此外,茶多酚中含有大量羥基能夠與淀粉鏈中羥基形成氫鍵,進(jìn)而阻礙了淀粉鏈的排列,抑制淀粉回生[39]。馬鈴薯淀粉中的磷酸酯與茶多酚中的羥基相互作用,可能會(huì)使茶多酚對(duì)馬鈴薯淀粉的老化抑制效果降低。Xiao等[24]研究了紅茶多酚提取物對(duì)不同來源的淀粉回生的影響,發(fā)現(xiàn)隨著紅茶多酚的添加,大米淀粉和玉米淀粉的回生焓和回生率顯著降低,表明紅茶多酚能抑制大米和玉米淀粉的回生。與此前Xiao等[29]的研究相比,紅茶多酚對(duì)馬鈴薯淀粉的回生抑制效果不明顯,但能有效抑制糊化放置一周后的高直鏈大米淀粉的回生,且能完全抑制天然大米淀粉的回生,這與此前Wu等[31]報(bào)道的茶多酚能抑制大米淀粉的長(zhǎng)期老化結(jié)果類似。任順成等[22]研究發(fā)現(xiàn)蘆丁能夠促進(jìn)小麥淀粉的回生,與此前Zhu等[37]研究發(fā)現(xiàn)蘆丁能夠抑制大米淀粉的回生的結(jié)果不一致,這可能與蘆丁的添加量以及淀粉體系的含水量不同有一定的關(guān)系。冷雪等[44]研究發(fā)現(xiàn)茶多酚能夠降低糯玉米淀粉和辛烯基琥珀酸改性的糯玉米淀粉的回生焓,且對(duì)改性的糯玉米淀粉回生抑制效果強(qiáng)于原淀粉。這可能是由于辛烯基琥珀酸苷基團(tuán)接入分子后與茶多酚發(fā)生了相互作用,更好的抑制了老化。

2.4 同種多酚對(duì)相同來源不同結(jié)構(gòu)淀粉老化性質(zhì)的影響

Xiao等[30]研究了綠茶多酚對(duì)不同直支比的大米淀粉老化的影響,發(fā)現(xiàn)添加綠茶多酚能不同程度上降低高直鏈,中等直鏈以及蠟質(zhì)大米淀粉的回生焓和回生率,表明綠茶多酚能不同程度上抑制不同直支比的大米淀粉的回生。Liu等[45]研究了低聚原花色素對(duì)不同直支比的玉米淀粉老化性能的影響,發(fā)現(xiàn)低聚原花色素能不同程度上降低不同直支比的玉米淀粉的老化焓(ΔHret),抑制玉米淀粉的老化,且低聚原花色素對(duì)高直鏈玉米淀粉的回生抑制效果與天然玉米淀粉以及高支鏈玉米淀粉不同。這可能是由于多酚含有高活性的羥基所導(dǎo)致的[46],多酚中的羥基能夠和淀粉中的羥基形成氫鍵相互作用，從而阻礙了淀粉鏈的有序排列[46-47],低聚原花色素與不同直支比的玉米淀粉間的氫鍵相互強(qiáng)度可能不同,因而導(dǎo)致了對(duì)淀粉的回生抑制效果不同。Zhu等[37]研究發(fā)現(xiàn)添加大量的蘆丁可以抑制普通大米淀粉和高直鏈大米淀粉的老化,但是對(duì)蠟質(zhì)大米淀粉老化的抑制效果影響并不顯著,可能是因?yàn)樘J丁和直鏈淀粉之間的相互作用。

2.5 多酚添加量對(duì)淀粉老化性質(zhì)的影響

Wu等[31]研究了茶多酚對(duì)大米淀粉的老化影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)茶多酚的添加量為大米淀粉干基重量的10%,14%,20%時(shí),糊化放置10 d后的大米淀粉并沒有出現(xiàn)回生焓,放置20 d后,茶多酚添加量為10%,14%,20%的均測(cè)出了回生焓,且隨著添加量的增加,回生焓和回生率逐漸減小,其中添加了20%原花色素的大米淀粉在糊化放置20 d后，回生焓和回生率分別由對(duì)照組的8.501 J/g和71.3%降低到0.550 J/g和 5.9%。表明茶多酚能抑制大米淀粉的老化,且茶多酚的添加量越大,回生抑制效果越明顯。多酚能通過其結(jié)構(gòu)中的羥基與淀粉鏈中的羥基形成氫鍵，進(jìn)而破壞淀粉分子鏈間的彼此交聯(lián),阻止了大米淀粉的老化[48]。隨著茶多酚添加量的增加,茶多酚結(jié)構(gòu)中含有的高度活性的羥基越多,其可與和大米淀粉中的羥基形成了氫鍵越多,破壞了大米淀粉分子鏈的重新排列,進(jìn)而對(duì)大米淀粉的回生的抑制效果也更加明顯。但許晨等[49]研究發(fā)現(xiàn)原花青素添加量在5%時(shí)，對(duì)高直鏈玉米淀粉的回生抑制效果與添加量為10%的回生抑制效果相同。Karunaratne等[21]研究了阿魏酸對(duì)糊化后放置21 d的玉米淀粉老化的影響,發(fā)現(xiàn)阿魏酸能降低玉米淀粉的糊化溫度和糊化焓,且20%的阿魏酸能完全抑制玉米淀粉的老化。

3 多酚對(duì)淀粉的流變學(xué)性質(zhì)的影響

4 多酚對(duì)淀粉其它理化性質(zhì)的影響

多酚除了對(duì)淀粉的糊化、老化和流變性質(zhì)有影響外,對(duì)淀粉的顆粒大小、溶解度、膨潤(rùn)力、凝膠性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)以及透明度也具有一定的影響。孫曉莎[55]研究發(fā)現(xiàn),隨著槲皮素、蘆丁濃度的增加,小麥淀粉的粒徑先增大后減小,由于蘆丁難溶于水的特性,當(dāng)蘆丁濃度逐漸升高,進(jìn)入小麥淀粉中的小分子達(dá)到飽和,游離在淀粉溶液中的小分子降低了顆粒平均粒徑,小麥淀粉粒徑增大可能是蘆丁或槲皮素吸附在了淀粉表面。Chai等[56]研究發(fā)現(xiàn),茶多酚加入后玉米淀粉的直鏈淀粉流體力學(xué)半徑增加,這可能是由于茶多酚在直鏈淀粉間發(fā)生橋連作用,導(dǎo)致淀粉分子量增大,多分散性降低或?qū)е轮辨湹矸坻滈L(zhǎng),流體力學(xué)半徑增加。何財(cái)安等[28]發(fā)現(xiàn)苦蕎多酚能顯著降低苦蕎淀粉糊和小麥淀粉糊的透明度,透光率最大下降幅度分別為33.88%和32.28%,淀粉糊在吸水膨潤(rùn)后,苦蕎多酚可能誘使糊化后的淀粉分子間發(fā)生較強(qiáng)的締合,引起淀粉分子間的聚合,降低淀粉透明度,而苦蕎多酚對(duì)兩種淀粉糊透明度影響的差異，表明了苦蕎多酚與兩種淀粉鏈間的締合能力不同。Zhang等[57]研究了槲皮素對(duì)玉米預(yù)糊化淀粉微觀結(jié)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)槲皮素能改變預(yù)糊化淀粉對(duì)的微光顆粒形貌,隨著加入的槲皮素濃度增大,淀粉顆粒逐漸開始聚集并變得松散,當(dāng)加入的槲皮素與淀粉質(zhì)量比為20.0 g/100 g時(shí),淀粉顆粒由開始的粗糙橢圓狀變成了片狀結(jié)構(gòu)。任順成等[23]研究了7種不同的多酚對(duì)玉米淀粉溶解度和膨潤(rùn)力的影響。除沒食子酸外,原花青素、兒茶素、咖啡酸、單寧酸、綠原酸和阿魏酸均能減小玉米淀粉的溶解度,其中阿魏酸最為顯著,將淀粉的溶解度從6.3%降低到3.8%。此外,原花青素、兒茶素、咖啡酸和阿魏酸能夠減小了淀粉的膨潤(rùn)力,且阿魏酸的作用效果最為顯著,將淀粉的膨潤(rùn)力從14.32%降低至12.63%。多酚對(duì)淀粉溶解度的影響一方面可能是與多酚改變了淀粉溶液的pH,從而限制了淀粉顆粒在水中的膨脹以及淀粉分子的溶解,另一方面可能與多酚特殊的分子結(jié)構(gòu)有關(guān),多酚分子中的大量羥基,甲氧基苯環(huán)等結(jié)構(gòu)使得多酚可以通過氫鍵,疏水作用和范德華力與直鏈淀粉以及支鏈淀粉的外鏈結(jié)合。吳麗晶等[58]研究發(fā)現(xiàn)茶多酚能夠改變甘薯淀粉的凝膠性質(zhì),通過抑制淀粉的結(jié)晶過程從而降低淀粉的凝膠強(qiáng)度,且添加的茶多酚濃度越高,對(duì)淀粉凝膠的硬度降低越顯著。

5 結(jié)論與展望

多酚和淀粉的相互作用一直以來是研究的熱點(diǎn),其中多酚的來源、種類以及多酚的添加量都是影響淀粉理化性質(zhì)(糊化行為,老化行為,流變行為,溶解度,顆粒大小微觀結(jié)構(gòu)等)的重要因素。多酚來源,種類以及添加量的差異一方面改變了多酚-淀粉體系中的pH,進(jìn)而影響了多酚與淀粉間的相互作用;另一方面,多酚來源、種類以及添加量的差異也使得多酚淀粉體系中多酚的分子量,酚羥基、甲基等官能團(tuán)的數(shù)量和位置不同,使得多酚與淀粉分子量之間發(fā)生了不同程度的氫鍵、疏水作用以及范德華力,進(jìn)而影響了多酚與淀粉間的相互作用。此外,多酚對(duì)不同來源以及相同來源不同結(jié)構(gòu)淀粉理化性質(zhì)的影響也有所不同,由于不同來源以及相同來源不同結(jié)構(gòu)的淀粉其顆粒大小、晶型以及直支比含量等均有所不同,使得其與多酚發(fā)生相互作用的難以程度也會(huì)有所不同,進(jìn)而影響了多酚與淀將間的相互作用。

目前,雖然多酚對(duì)淀粉理化作用的研究較多,但是關(guān)于多酚對(duì)淀粉理化性質(zhì)影響機(jī)理還有待進(jìn)一步的研究,多酚的結(jié)構(gòu)參數(shù)(羥基,甲氧基,糖基化等)與淀粉理化性質(zhì)間的構(gòu)效關(guān)系仍待進(jìn)一步明確。多酚對(duì)淀粉理化性質(zhì)的研究還可以從以下幾個(gè)方面深入:采用物理、化學(xué)、酶法對(duì)淀粉進(jìn)行修飾,再與多酚結(jié)合進(jìn)一步改變淀粉的理化性質(zhì);運(yùn)用分子模擬的手段,模擬多酚與淀粉的結(jié)合,探究其相互作用機(jī)理;進(jìn)一步研究多種多酚共同對(duì)淀粉理化性質(zhì)的影響;研究大量具有不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的某一類多酚(酚酸,黃酮等)對(duì)淀粉的某一個(gè)或幾個(gè)理化性質(zhì)(糊化,老化等)的影響,明確多酚與淀粉的構(gòu)效關(guān)系。