近年来,淀粉和酚类化合物之间的相互作用引起了人们的广泛关注。淀粉与多酚的非共价结合是影响富含多酚食品质量的一个最基本的因素。氢键的组合和疏水性相互作用致使淀粉的消化吸收性能显着降低,且能不同程度地改变淀粉的糊化、回生及流变特性。福建农林大学食品科学学院、福建省特种淀粉品质科学与加工技术重点实验室的赵蓓蓓、贾祥泽、孙思薇等人研究发现,多酚化合物对淀粉的消化特性和餐后血糖应答反应的影响是当前的研究热点,基于此生产的淀粉基产品可以用于保护血管内皮细胞以预防Ⅱ型糖尿病,延缓机体衰老,对于各种慢性疾病的治疗具有非常广阔的应用前景。
1、淀粉-多酚复合物的制备方法和模型
从复合物的形成机理来看,淀粉-多酚的结合方式大致可分为两种:1)酚类进入淀粉螺旋内腔形成复合物:淀粉在外加条件(热处理、溶剂处理等)的作用下,由于分子内氢键发生相互作用,使得直链淀粉的链状结构发生旋转,形成了左手螺旋空腔结构,继而在螺旋线腔内的疏水相互作用下与一系列的小客体分子形成带有两亲性或疏水性配体的V型直链淀粉复合物。2)多酚富含的羰基和羟基可与淀粉分子所含的羟基产生作用,通过氢键和范德华力诱导淀粉分子聚集;这种非包容性的复合物,大部分通过氢键形成,不同程度地影响淀粉的糊化、流变及回生特性。
2、淀粉-多酚复合物的理化特性
流变性
淀粉的流变性包括流动性和黏度特性。一般地,直链淀粉链会通过不断运动连接到由分子间双螺旋结构相互缠绕形成的网络上,而直链淀粉凝胶的流变行为恰恰与此相关。多酚类化合物与淀粉相互作用能够影响淀粉的流动性。
糊化特性
淀粉糊化的本质是淀粉的物理性能发生明显变化,分子胶束间的氢键断开,结构全部崩溃,形成单分子,从有序转变为彼此牵扯的无序状态,分散于水中形成具有黏性的糊状溶液。多酚类化合物的添加往往会影响淀粉体系的糊化特性,进而影响淀粉基产品的风味及品质;其原因在于,多酚具有多元结构,其羟基与支链淀粉的侧链反应,并不同程度地结合到淀粉颗粒的无定形区,改变晶质和无定形质之间的偶合力,促使淀粉颗粒间简单水合,使糊化热能减少。
3、淀粉-多酚复合物的功能特性
复合物中淀粉的抗消化性
茶多酚具有结合蛋白质并使其发生沉淀的作用,这就表明加入茶多酚能够使消化酶失活。近来不少研究也表明茶多酚是α-淀粉酶抑制剂;因此,当含有不同量茶多酚的复合物形成时,茶多酚会伴随着淀粉底物抑制α-淀粉酶的活性。随着复合材料中茶多酚含量的增加,茶多酚对α-淀粉酶的抑制作用增强;另一方面,糊化时茶多酚和淀粉之间强烈的相互作用,也会降低淀粉的消化率。
复合物对多酚的缓释作用
多酚类化合物有一定的抗氧化能力,可显示多方面的生物活性以促进人体健康和预防疾病;然而多酚必须在消化道内并循环运输到达靶组织才能发挥其生物活性。从摄入到抵达靶组织到最终排泄的全过程,多酚在吸收、沉积、代谢和排泄时受到众多因素的影响,生物活性可能会发生改变。淀粉与多酚形成包合物,可保护多酚的生物活性,并在特定条件下调节多酚的释放。
4、结 语
淀粉与酚类之间的相互作用很大程度上会影响不同来源的淀粉和酚类化合物的理化和营养特性,二者的相互作用对淀粉性质的影响依赖于酚类化合物的化学成分、淀粉的结构和加工条件。食品中化学合成添加剂的潜在风险逐渐引起人们的担忧,促使人们转而使用天然安全的食品添加剂。多酚类物质的添加可以赋予食品优越的特性,综合考虑以上影响因素,可生产具有食品配方及加工工艺所需的理化(如淀粉糊化和老化)和营养(如控制淀粉消化和提高酚类化合物生物利用度)特性的功能性食品,以用于预防和治疗高血糖症等相关疾病。此外,在食品配方和加工过程中应仔细研究酚类化合物的稳定性、食品系统的pH值和温度对其的影响。
虽然目前对于淀粉-多酚复合物相互作用的机理进行了初步探讨,但是还有大量工作尚待开展:1)有关其内部变化的机理,即分子间的结合作用有待进一步深入研究;2)对产生作用的多酚类化合物结构片段需深入研究;3)用以研究多酚与淀粉复合作用的方法有限,新的研究手段有待发现;4)多酚类化合物和淀粉协同作用对血糖反应的影响,还有待于从胰岛素抵抗及基因水平上做更加深入的探讨;5)更低浓度多酚对碳水化合物消化的作用仍需进一步研究。