陳 南，陳 龍，何 強，孫 群，曾維才,,

（1.四川大學(xué)食品工程系，四川成都 610065；2.四川大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)四川省高校重點實驗室，四川成都 610065；3.四川大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，四川成都 610064）

淀粉是植物通過光合作用產(chǎn)生的一種碳水化合物，也是食品工業(yè)中一種重要的生產(chǎn)原料。根據(jù)結(jié)構(gòu)的差異，淀粉可大致分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。其中，直鏈淀粉主要由α-D-吡喃葡萄糖通過α-1, 4糖苷鍵連接形成；支鏈淀粉在直鏈淀粉結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，分子中還具有由α-1, 6糖苷鍵連接形成的側(cè)鏈分支[1]。在淀粉制品的加工及儲運中，淀粉理化特性的改變以及它與食品中其他組分的相互作用，對其品質(zhì)和感官有較大影響[2]。同時，淀粉理化特性的變化可能會使其風(fēng)味、質(zhì)地和營養(yǎng)價值在加工和貯藏過程中發(fā)生褪變。相關(guān)研究表明，通過添加聚丙烯酸鈉和偶氮二甲酰胺等淀粉改良劑可改善和保護饅頭、面包及餅干等淀粉類食品的營養(yǎng)和品質(zhì)[3]。但是，隨著人們對化學(xué)合成類淀粉改良劑對人體潛在毒性的認識，使其在食品加工中被逐漸限制或禁止使用。因此，從食物資源中篩選出安全、高效的淀粉改良劑已成為食品相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點[2?3]。

茶多酚是茶葉中酚類化合物的總稱，是茶葉中主要的生物活性物，主要包括表兒茶素、表沒食子兒茶素、表兒茶素沒食子酸酯和表沒食子兒茶素沒食子酸酯等4種成份[4]。研究表明，茶多酚具有抗氧化、抗輻射、抗菌、抗腫瘤等多種有益人體健康的生物活性。同時，茶多酚還對改善和提高食品的質(zhì)量與感官品質(zhì)有積極的作用，在食品、生物及醫(yī)藥行業(yè)展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景[4]。

分子動力學(xué)模擬是一種分析分子在微觀反應(yīng)體系中運動狀態(tài)的有效技術(shù)，能系統(tǒng)觀察各種微觀分子在反應(yīng)過程中的運動軌跡，適用于探討分子水平上的相互作用機理[5?6]。近年來，通過與波譜分析技術(shù)的耦合，分子動力學(xué)模擬已被用于分析化合物之間的分子相互作用[7?8]，進而揭示相關(guān)反應(yīng)機理。本文研究茶多酚對饅頭品質(zhì)及淀粉理化特性的影響，并進一步通過分子動力學(xué)模擬，從分子水平上初步探究茶多酚與淀粉在熱加工條件下的分子相互作用，為茶多酚在食品工業(yè)中的進一步開發(fā)和高值轉(zhuǎn)化利用提供理論與實驗基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

金龍魚低筋粉 益海嘉里食品工業(yè)有限公司；干酵母 安琪酵母股份有限公司；茶多酚 來源于綠茶，純度≥99%，西安通澤生物科技有限公司；實驗用水為蒸餾水；所有其他試劑均為分析純。

MM-ESC1510型面包機 美的集團股份有限公司；JYL-350型攪拌機 九陽股份有限公司；UV-1800BPC紫外可見分光光度計 上海美譜達儀器有限公司；DSC-1型差示掃描量熱儀 梅特勒-托利多公司；TA.XT.Plus型質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro Systems有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 饅頭的制作 將100 g低筋粉、1 g干酵母以及不同添加量（1%、2%、3%、4%和5%，w/w，基于低筋粉的質(zhì)量）的茶多酚混合均勻，然后向混合后的干粉中加入50 g蒸餾水，使用面包機的和面程序與發(fā)酵程序完成面團的攪揉與發(fā)酵。隨后，以50 g/個的標準對面團進行分割、滾圓及松弛。將整形后的面團置于100 °C條件下蒸制20 min[9]。將蒸制好的饅頭冷卻至25 °C，分別測定其比容、質(zhì)構(gòu)、硬化速度和α-淀粉含量。

1.2.2 比容的測定 采用油菜籽等體積置換法測定饅頭的體積[10]。用燒杯量取250 mL的油菜籽，倒出油菜籽后將饅頭樣品放入該燒杯，接著將倒出的油菜籽緩緩放入，至總體積達到250 mL為止，剩余油菜籽的體積即為饅頭的體積。通過下式計算饅頭的比容：

式中：S為比容，單位mL/g；v為饅頭體積，單位mL；m為饅頭的質(zhì)量，單位g。

1.2.3 質(zhì)構(gòu)的測定 將饅頭切割成厚度為2 cm的均勻薄塊，取中間面積最大的一塊用于測定樣品的硬度、黏度、膠粘性和咀嚼性等質(zhì)構(gòu)參數(shù)[11]。測試模式為TPA二次咀嚼模式，測試探頭為P/36R柱形探頭，觸發(fā)力為5 g，下壓速度為1 mm/s，壓縮形變量為50%。每個樣品選取3個測試點，每個測試點重復(fù)測定3次，測定結(jié)果取平均值。

1.2.4 硬化速度的測定 將饅頭儲存在4 °C條件下，分別取保存0和24 h的饅頭，對其硬度進行測定[8]，測試方法同1.2.3。硬化速度計算公式如下：

式中：R為硬化速度，單位g/h；H24為儲存24 h后的饅頭的硬度，單位g；H0為儲存0 h的饅頭的硬度，單位g。

1.2.5α-淀粉含量的測定 取儲存24 h后的饅頭，去除外表皮后用攪拌機將其打成均一的粉末。取400 mg粉末加入30 mL蒸餾水中，在25 °C條件下連續(xù)攪拌20 min，隨后于4000 r/min、25 °C條件下離心10 min，收集上清液。取5 mL上清液與1 mL碘試劑（2% 碘化鉀和0.2%碘單質(zhì)的混合溶液，w/v）混勻，于25 °C下避光孵育15 min，測定反應(yīng)混合溶液在620 nm波長下的吸光度。溶液的吸光度值越大，α-淀粉含量越高[12]。

1.2.6 小麥淀粉的制備 將75 g低筋粉與40 g蒸餾水混勻，充分揉捏使其形成面團，隨后將面團置于含有100 mL蒸餾水的燒杯中，25 °C靜置20 min，然后用手輕輕揉洗，而后多次用蒸餾水對面團進行沖洗，直至將淡黃色面筋組分分離。把揉洗和沖洗所得的乳濁液保留并過30目篩，將所得濾液于4000 r/min、25 °C條件下離心10 min，取下層沉淀于45 °C條件下干燥12 h，所得干物質(zhì)即為小麥淀粉[13]。

1.2.7 碘結(jié)合能力的測定 將0.1 g小麥淀粉與不同添加量的茶多酚（0%、5%、10%和20%，w/w，基于淀粉質(zhì)量）加入50 mL蒸餾水中，置于沸水浴中加熱30 min，其間不斷攪拌。隨后置于冰水浴中將其迅速冷卻至25 °C。取2.5 mL上述溶液與0.5 mL碘試劑（組成同1.2.5）混勻，并將混合溶液用蒸餾水稀釋至50 mL，25 °C避光孵育15 min，于500~900 nm范圍內(nèi)測定混合溶液的吸光度，以吸光度值反映樣品的碘結(jié)合能力[4]。

1.2.8 溶解度和膨脹勢的測定 向2%（w/w）的小麥淀粉懸濁液中加入不同添加量的茶多酚（0%、5%、10%和20%，w/w，基于淀粉質(zhì)量），將混合溶液置于沸水中加熱30 min，其間不斷攪拌，接著于冰水中快速冷卻至室溫（25 °C）。然后，將其于5000 r/min、25 °C條件下離心20 min，分別收集上清液和下層沉淀，將上清液于105 °C條件下干燥至恒重，記錄所得干物質(zhì)的質(zhì)量；稱量并記錄下層沉淀質(zhì)量。淀粉的溶解度和膨脹勢分別按下列公式計算[14]：

式中：M0為所加淀粉總質(zhì)量，單位g；M1為上清液中干物質(zhì)的質(zhì)量，單位g；M2為下層沉淀的質(zhì)量，單位g。

1.2.9 熱特性的測定 在鋁坩堝中加入2 mg淀粉，隨后加入4 μL的茶多酚溶液，使得茶多酚的最終濃度為0%、5%、10%和20%（w/w，基于淀粉質(zhì)量）。將鋁坩堝密封，并在20 °C下孵育24 h，隨后置于差式量熱掃描儀內(nèi)，從20 °C加熱至100 °C，升溫速率為10 °C/min。記錄淀粉糊化的起始溫度、峰值溫度、終值溫度以及糊化焓。然后將坩堝迅速冷卻至20 °C，并于4 °C條件下儲存5 d，儲存結(jié)束后再將坩堝置于儀器內(nèi)，從80 °C加熱至100 °C，升溫速率為5 °C/min，記錄樣品的回生焓[15]。樣品的回生程度（%）按下式計算：

式中：ΔHr為回生焓，單位J/g；ΔHg為糊化焓，單位J/g。

1.2.10 分子動力學(xué)模擬 在分子動力學(xué)模擬中，分別以短鏈葡萄糖（SGS，由12個α-D-吡喃葡萄糖通過α-1,4糖苷鍵連接構(gòu)成的左手螺旋鏈糖鏈）、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（Epigallocatechin gallate，EGCG）和水溶劑盒子（TIP3PBOX，65×46×49 A3）作為淀粉、茶多酚和反應(yīng)溶劑的模型開展后續(xù)的實驗。實驗前，SGS、EGCG和TIP3PBOX的化學(xué)結(jié)構(gòu)分別用GLYCAM網(wǎng)站（https://www.glycam.org）、ChemBio3D Ultra 軟件（version 12.0 for Windows,PerkinElmer Inc., Waltham, Massachusetts, USA）、Discovery Studio 軟件（version 4.5 for Windows,BIOVIA Inc., San Diego, CA, USA）和AMBER軟件（version 18.0 for Linux, University of California.,San Francisco, CA, USA）進行構(gòu)建和優(yōu)化[16]。然后，對SGS和EGCG分別加載GLYCAM-06j-1力場和GAFF小分子力場，之后載入TIP3PBOX水溶劑盒子對SGS和EGCG進行溶劑化處理[17]。接著，通過AMBER軟件的能量最小化程序分別對水溶劑盒子及整個反應(yīng)體系的能量進行優(yōu)化，之后采用加熱程度將反應(yīng)體系的溫度由0 K升高至370 K，升溫時間為5×10?11s，再對反應(yīng)體系的狀態(tài)（包括分子常數(shù)、壓力和溫度）進行平衡，平衡時間為5×10?11s[18]。最后，在穩(wěn)定的反應(yīng)體系下，對EGCG和SGS在370 K下的相互作用進行共計4×10?9s（2000幀軌跡）的觀察，記錄和分析實驗過程中SGS空間結(jié)構(gòu)的變化、結(jié)合位點的數(shù)量和變化、結(jié)合力的類型和強度等。同時，采用SHAKE規(guī)則限制氫原子的作用，并將步長設(shè)置為2×10?15s。所有軌跡的可視化圖形均通過Visual Molecular Dynamics軟 件（version 1.9.3 for Windows, Beckman Institute., Urbana, IL, USA）獲取，軌跡中數(shù)據(jù)的處理由AMBER軟件中的CPPTRAJ程序完成[19]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

每組實驗重復(fù)3次，結(jié)果以“平均值±標準差”的形式表示。實驗結(jié)果用SPSS 22.0（version 22.0 for Windows, SPSS Inc., Chicago, IL, USA）進行統(tǒng)計分析，顯著性差異P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶多酚對饅頭品質(zhì)的影響

2.1.1 茶多酚對饅頭比容的影響 由圖1可知，茶多酚的添加對饅頭的比容沒有顯著的負面影響，比容值呈現(xiàn)一定的波動變化（數(shù)值維持在2.2 mL/g上下）。結(jié)合相關(guān)研究分析，該波動變化可能與茶多酚與面粉中的淀粉和面筋蛋白兩者間不同程度的相互作用有關(guān)。相關(guān)研究指出，饅頭的蒸制過程中，面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成和淀粉的糊化這兩個過程的發(fā)生與發(fā)展是影響?zhàn)z頭比容的主要因素。一方面，茶多酚與面筋蛋白的相互作用對面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成有抑制作用，會降低面制品的比容[20]。另一方面，茶多酚又能與淀粉發(fā)生相互作用，提高淀粉顆粒的吸水膨脹能力，進而促進淀粉的糊化，有利于提升面制品的比容[21]。因此，圖1所示饅頭比容的波動可能是不同濃度茶多酚與淀粉和面筋蛋白兩者間相互作用強度的差異所致。

圖1 茶多酚對饅頭比容的影響Fig.1 Effect of TP on the specific volume of steamed bun

2.1.2 茶多酚對饅頭質(zhì)構(gòu)的影響 由表1可知，茶多酚的添加降低了饅頭的硬度（1212.42±9.24~889.46±13.81 g）、膠粘性（1130.77±13.48~799.00±6.29）及咀嚼性（877.66±5.24~644.33±7.12），增大了饅頭的黏度（5.07±0.98~35.15±0.23），且茶多酚的添加對饅頭質(zhì)構(gòu)的影響呈現(xiàn)明顯的劑量效應(yīng)。有研究表明，茶多酚能夠與淀粉糊化所形成的三維網(wǎng)狀含水膠體發(fā)生氫鍵作用，對淀粉食品的質(zhì)地和口感產(chǎn)生影響[22?23]。此外，在饅頭等淀粉類食品的加熱過程中，其中大量的淀粉顆粒吸水膨脹，晶體結(jié)構(gòu)被破壞，其中的淀粉分子與水分子結(jié)合并彼此交聯(lián)形成膠狀物，這一過程對饅頭的質(zhì)構(gòu)具有顯著影響[10]，而酚類物質(zhì)會改變淀粉的溶脹能力，影響淀粉的糊化過程，并通過分子間作用力影響淀粉分子的纏繞、排列及結(jié)合，使得其含水膠體的硬度、黏度、膠粘性和咀嚼性發(fā)生變化。實驗結(jié)果表明，茶多酚的添加能夠賦予饅頭更加柔軟和粘牙的口感，改善饅頭的質(zhì)構(gòu)特性。

表1 茶多酚對饅頭質(zhì)構(gòu)的影響Table 1 Effect of TP on the texture properties of steamed bun

2.1.3 茶多酚對饅頭硬化速度和α-淀粉含量的影響淀粉食品在儲存過程中，由于直鏈淀粉的重新取向排列以及支鏈淀粉的重結(jié)晶，淀粉易發(fā)生老化現(xiàn)象，使得食品的硬度顯著增加，降低了食品的口感和可食用價值。此外，短期儲運過程中，直鏈淀粉的重新取向排列表現(xiàn)為可溶性α-淀粉含量的降低。因此，抑制α-淀粉的減少可在一定程度上延緩淀粉的老化，抑制淀粉食品的硬化[24]。

茶多酚對饅頭硬化速度及α-淀粉含量的影響如圖2所示。由圖2a可見，茶多酚的添加顯著降低了饅頭的硬化速度，當茶多酚的濃度達到5%時，其硬化速度由194.55 g/h下降至137.14 g/h。由圖2b可見，茶多酚的添加顯著提高了饅頭中可溶性α-淀粉的含量。實驗結(jié)果表明，在短期儲存過程中，茶多酚可以提高樣品中可溶性α-淀粉的含量，從而阻礙淀粉的老化，延緩淀粉類食品的回生，以延長食品的儲存時間。

圖2 茶多酚對饅頭的（a）硬化速度及（b）α-淀粉含量的影響Fig.2 Effect of TP on（a）hardening rate and（b）α-starch content of steamed bread

2.2 茶多酚對小麥淀粉理化特性的影響

2.2.1 茶多酚對小麥淀粉碘結(jié)合能力的影響 由圖3可知，茶多酚的加入導(dǎo)致了減色效應(yīng)，降低了淀粉-碘復(fù)合物在500~900 nm波長范圍內(nèi)的吸光度，當茶多酚濃度達到20%時，復(fù)合物在500~900 nm波長范圍內(nèi)的吸光度值趨近于0。有研究表明，多酚可以通過氫鍵與淀粉鏈連接，占據(jù)淀粉羥基基團的結(jié)合位點，并通過疏水相互作用占據(jù)淀粉螺旋的空腔，從而阻止碘-淀粉復(fù)合物的形成[25?26]。實驗結(jié)果表明，茶多酚能競爭性搶奪碘分子與淀粉結(jié)合的位點，并形成更為穩(wěn)定的茶多酚-淀粉復(fù)合物，而復(fù)合物的形成會占據(jù)淀粉分子間的結(jié)合位點，影響淀粉分子間的纏繞組合，使得其形成的水膠體的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而影響其加工制品（如：饅頭硬度及硬化速度的降低）的品質(zhì)。

圖3 茶多酚對淀粉碘結(jié)合能力的影響Fig.3 Effect of TP on the iodine binding power of starch

2.2.2 茶多酚對小麥淀粉溶解度和膨脹勢的影響淀粉的溶解度和膨脹勢反映了淀粉結(jié)構(gòu)的致密程度和結(jié)晶膠束區(qū)的強度[27]。由圖4可知，隨著茶多酚濃度的增大（0%~20%），淀粉溶解度從8.38%提高到38.0%，而膨脹勢也由11.43%升至13.83%，且呈現(xiàn)劑量-效應(yīng)關(guān)系。有文獻報道，多酚的酚羥基可與淀粉分子的羥基形成大量的分子間氫鍵，競爭性地抑制淀粉分子內(nèi)氫鍵的形成[22]。同時，相關(guān)研究表明，酚類化合物可以削弱淀粉的結(jié)晶膠束結(jié)構(gòu)的結(jié)合強度，使得水分更易進入淀粉顆粒，從而提高淀粉的吸水溶解能力與溶脹能力[28]。研究結(jié)果表明，茶多酚可以提高淀粉的吸水膨潤能力，影響其三維網(wǎng)狀含水膠體的形成，從而改變淀粉加工制品的品質(zhì)。

圖4 茶多酚對淀粉（a）溶解度和（b）膨脹勢的影響Fig.4 Effect of TP on the (a) solubility and (b) swelling power of starch

2.2.3 茶多酚對小麥淀粉特性的影響 糊化是指淀粉顆粒在高溫下破裂、吸水及膨脹，形成均一的溶液的過程；老化（回生）是指淀粉分子在糊化后重新排序形成有序的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的過程[1]。這兩個熱力學(xué)過程是淀粉重要的理化性質(zhì)，對淀粉食品的質(zhì)量和感官品質(zhì)具有明顯的影響。

由表2可知，隨著茶多酚濃度的增大，淀粉糊化的起始溫度、峰值溫度、終值溫度及糊化焓值都降低，且呈現(xiàn)劑量-效應(yīng)關(guān)系。據(jù)報道，淀粉的糊化可能是由支鏈淀粉雙螺旋的破裂和結(jié)晶層的熔化導(dǎo)致，這一過程需要高溫和足夠的熱能去破壞淀粉分子之間強烈的相互作用[29]。因此，糊化溫度和糊化焓的降低表明淀粉的糊化更易發(fā)生。茶多酚中存在大量的活性酚羥基，有研究表明，酚類化合物的酚羥基可通過氫鍵與淀粉鏈結(jié)合，削弱淀粉分子之間強烈的相互作用，有利于淀粉內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)的破壞，使得淀粉的糊化在相對較少的熱能下便可進行[30]。此外，茶多酚還對淀粉的老化特性有較為明顯的影響。從表2所示數(shù)據(jù)可知，茶多酚的添加降低了淀粉的回生焓和回生率，當茶多酚濃度達到20%時，在5 d的儲存周期內(nèi)并未出現(xiàn)淀粉的老化現(xiàn)象。有研究表明，多酚與淀粉之間的氫鍵相互作用能競爭性地抑制淀粉中直鏈淀粉分子的重排和纏繞，延緩淀粉中雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成[31]。研究結(jié)果表明，茶多酚的添加可以促進淀粉的糊化，影響淀粉凝膠的形成，從而改變其加工制品的質(zhì)構(gòu)。此外，茶多酚能夠顯著抑制淀粉的老化，從而延緩淀粉類食品的硬化，延長其貨架期。

表2 茶多酚對淀粉糊化特性和老化特性的影響Table 2 Effect of TP on the gelatinization and retrogradation of starch

2.3 茶多酚與淀粉的分子相互作用

2.3.1 模型的構(gòu)建及優(yōu)化 分子模型的合理構(gòu)建及結(jié)構(gòu)優(yōu)化對于后續(xù)實驗結(jié)果的準確性有顯著的影響。在參考相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上[17]，實驗構(gòu)建并優(yōu)化了茶多酚與淀粉在熱加工過程中的各個反應(yīng)組分的分子模型，結(jié)果如圖5所示。其中，SGS的結(jié)構(gòu)模型（圖5a）是由12個D-葡萄糖分子以α-1,4糖苷鍵連接而成，每6個D-葡萄糖分子形成一個左手螺旋；EGCG（圖5b）是茶多酚中含量最高的組份，同時也因其結(jié)構(gòu)中6個鄰位酚羥基的存在而使得它的活性優(yōu)于其它茶多酚組分；TIP3PBOX水溶劑盒子（圖5c）是一個適用于觀察小分子與多糖之間相互作用的反應(yīng)溶劑模型[32]。同時，有研究表明，分子模型的結(jié)構(gòu)張力所造成的高能量，可能會導(dǎo)致整個模擬系統(tǒng)的崩解[33]。因此，實驗在模擬升溫及正式反應(yīng)前采用能量最小化程序來釋放這種結(jié)構(gòu)張力，以優(yōu)化構(gòu)建的EGCG與SGS的相互作用反應(yīng)體系。

圖5 分子模型Fig.5 Molecular model

2.3.2 相互作用軌跡的可視化與模擬體系的評價淀粉的糊化是高溫加熱過程。因此，使用加熱程序?qū)囟扔? K升溫至370 K，整個過程中SGS與EGCG的結(jié)合軌跡如圖6所示。由圖6可知，EGCG和SGS先處于分離狀態(tài)，之后EGCG與SGS的鏈尾通過形成氫鍵而發(fā)生短暫的結(jié)合，隨后由于氫鍵的斷裂與新氫鍵的不斷形成，EGCG被牽引至SGS的鏈首處并與它穩(wěn)定結(jié)合。同時，當EGCG與SGS之間的分子相互作用處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)時，二者之間的結(jié)合形式會出現(xiàn)動態(tài)變化，具體表現(xiàn)為：EGCG局部與SGS結(jié)合或EGCG包埋進SGS螺旋空腔內(nèi)。這兩種結(jié)合形式的動態(tài)變化可能是由兩個分子之間所形成的氫鍵數(shù)量和位置在不斷變化所導(dǎo)致。

為了評價模擬體系的合理性和穩(wěn)定性，實驗進一步考察了EGCG與SGS分子相互作用的質(zhì)心距離和RMSD值（均方根偏差），結(jié)果如圖7所示。由圖7A可知，在2000幀的軌跡中，EGCG與SGS之間的質(zhì)心距離先下降，后增加，最后呈現(xiàn)整體下降的趨勢，該結(jié)果與圖6所示結(jié)合軌跡一致。質(zhì)心距離常用于表征模擬反應(yīng)中分子間的結(jié)合狀態(tài)，質(zhì)心距離的減小表明分子間逐漸靠近，相互作用順利進行。此外，如圖7B所示，RMSD值先增加，最后保持在11~13 ai的范圍內(nèi)，RMSD值的平穩(wěn)表明EGCG和SGS分子間的相互作用達到平衡狀態(tài)[34]。

圖6 SGS和EGCG的相互作用軌跡Fig.6 Interaction trajectory between EGCG and SGS

圖7 模擬體系的評價Fig.7 Evaluation of simulation system

2.3.3 EGCG對SGS空 間 構(gòu) 象 的 影 響 EGCG對SGS空間構(gòu)型的影響如圖8所示。由圖8可知，在未添加EGCG的反應(yīng)組中（圖8a），隨著作用時間的延長，SGS的空間構(gòu)象由起始的左手螺旋結(jié)構(gòu)變成了一個隨意盤繞的不閉合圓環(huán)（3.0 ns），最后形成一條結(jié)構(gòu)更松散的螺旋鏈，從而導(dǎo)致SGS分子的伸展（4.0 ns）；添加EGCG的反應(yīng)組中（圖8b，未顯示EGCG分子），SGS受到EGCG的影響，空間結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出與圖8A不同的動態(tài)變化，最終形成一個開放的環(huán)。有研究表明，葡萄糖鏈的空間構(gòu)型主要依賴于兩種分子內(nèi)氫鍵，包括匝間氫鍵（O6-O2和O6-O3）和相鄰葡萄糖單元之間的匝內(nèi)氫鍵（O2-O3）[35]。然而，EGCG分子具有許多結(jié)合位點與SGS形成分子間氫鍵，并且可以競爭性地抑制SGS分子內(nèi)氫鍵的形成，從而導(dǎo)致其空間構(gòu)型發(fā)生變化。

圖8 EGCG對SGS空間構(gòu)型的影響Fig.8 Effect of EGCG on the spatial configuration of SGS

2.3.4 EGCG與SGS的分子間作用力 相互作用過程中EGCG與SGS的分子間作用的變化情況如表3~表5所示。由表3可知，未添加EGCG的反應(yīng)組內(nèi)，SGS的分子內(nèi)氫鍵占比最高的氫鍵是由氫原子（4GA_9@H3O）和氧原子（4GA_10@O2）形成，占比為19.8%，在2000幀軌跡中出現(xiàn)了396幀，這表明該類氫鍵可能在保持SGS的空間構(gòu)型方面起著重要的作用。同時，該體系中共有三種類型的氫鍵占比超過10%。由表4可知，添加了EGCG的反應(yīng)組內(nèi)，SGS的分子內(nèi)氫鍵占比最高的氫鍵是由氫原子（4GA_12@H3O）和氧原子（4GA_13@O2）形成，占比為18.7%，在2000幀軌跡中出現(xiàn)了374幀。同時，該體系中共觀察到5類占比大于10%的氫鍵。與表3的結(jié)果相比，SGS的分子內(nèi)氫鍵中對于維持SGS空間構(gòu)型較為重要的氫鍵（氫原子：4GA_9@H3O，氧原子：4GA_10@O2）的占比由19.8%下降至10.9%，表現(xiàn)出明顯的差異。實驗結(jié)果表明，EGCG對SGS分子內(nèi)氫鍵的形成具有顯著的影響。此外，實驗進一步觀察了EGCG和SGS之間分子間氫鍵的分布情況，結(jié)果如表5所示。EGCG的酚羥基可以與SGS形成分子間氫鍵，其中，占比最高（5.6%，2000幀中出現(xiàn)112幀）的分子間氫鍵是由氫原子（EGCG_1@H18）和氧原子（4GA_12@O2）形成。實驗結(jié)果表明，EGCG可以通過占據(jù)SGS的氫鍵結(jié)合位點，從而影響SGS的分子內(nèi)和分子間氫鍵的形成，進而改變SGS的空間構(gòu)型。同時，淀粉分子（SGS）空間構(gòu)型與淀粉的理化特性及加工特性密切相關(guān)，茶多酚主成分EGCG通過氫鍵與SGS結(jié)合，改變了淀粉分子的空間構(gòu)型，影響淀粉分子（SGS）間的纏繞、排列，從而改變淀粉類制品（如：饅頭）的品質(zhì)。

表3 未添加EGCG的SGS分子內(nèi)氫鍵分布情況Table 3 Intramolecular hydrogen bonds within SGS without EGCG

表4 添加EGCG組的SGS分子內(nèi)氫鍵分布情況Table 4 Intramolecular hydrogen bonds within SGS with EGCG

表5 SGS和EGCG之間的分子間氫鍵Table 5 Intermolecular hydrogen bonds between SGS and EGCG

3 結(jié)論

茶多酚對饅頭的品質(zhì)及淀粉的理化特性有顯著影響。茶多酚的添加對饅頭的比容未產(chǎn)生負面影響（數(shù)值維持在2.2 mL/g），并改變了饅頭的質(zhì)構(gòu)，降低了饅頭的硬度（1212.42±9.24~889.46±13.81 g），使其口感更加柔軟。同時，茶多酚的添加阻礙了淀粉與碘分子的結(jié)合，提高了淀粉的溶解度（8.3%~38.1%）和膨脹勢（11.4%~13.8%）。此外，茶多酚降低了淀粉的糊化焓值（17.70±0.10~1.99±0.27 J/g）及回生率，促進了淀粉的糊化，并延緩了淀粉的老化。此外，茶多酚主要通過氫鍵作用力在加熱過程中與淀粉分子發(fā)生相互作用，并在相互作用過程中通過改變淀粉分子的分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵的形成，從而改變淀粉分子的空間構(gòu)型，進而影響淀粉的特性和淀粉食品的品質(zhì)。研究工作從分子相互作用層面初步揭示了茶多酚對饅頭品質(zhì)及淀粉理化特性影響的機理，為茶多酚在食品工業(yè)中用于提高淀粉食品的品質(zhì)與質(zhì)量提供了實驗基礎(chǔ)。