高壓均質(zhì)對(duì)EGCG-OSA玉米淀粉復(fù)合體的結(jié)構(gòu)及其抗氧化特性的影響

何川

摘要：高壓均質(zhì)機(jī)是物料在高速流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生剪切效應(yīng)、高速噴射時(shí)產(chǎn)生撞擊作用、瞬間強(qiáng)大壓力降低時(shí)產(chǎn)生空穴效應(yīng)的設(shè)備。高壓均質(zhì)處理凹凸棒石不僅可以解離凹凸棒石棒晶束，而且可以顯著提升改性效率。為此，該研究采用高壓均質(zhì)輔助EGCG-OSA玉米淀粉復(fù)合體，利用EGCG-OSA玉米淀粉復(fù)合體的結(jié)構(gòu)及其抗氧化特性的影響?；诖耍酒恼聦?duì)高壓均質(zhì)對(duì)EGCG-OSA玉米淀粉復(fù)合體的結(jié)構(gòu)及其抗氧化特性的影響進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：高壓均質(zhì);EGCG-OSA玉米淀粉復(fù)合體;結(jié)構(gòu)及抗氧化特性;影響

引言

OSA淀粉是一類食品級(jí)添加劑，具有良好的乳化性能，由天然淀粉和OSA在堿性條件下發(fā)生酯化反應(yīng)而合成的。通過(guò)改變淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)，降低結(jié)晶度，使OSA在產(chǎn)品中的分布更均勻，可以制備出高取代度和高反應(yīng)速率的改性淀粉。雖然會(huì)引起淀粉某些結(jié)構(gòu)和功能特性發(fā)生改變，但對(duì)酯化反應(yīng)還是起到優(yōu)化的效果。近年來(lái)也有很多改進(jìn)的替代工藝，如微波輔助、擠壓法等都對(duì)OSA淀粉的制備優(yōu)化產(chǎn)生有效影響;也可以通過(guò)應(yīng)用更先進(jìn)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法來(lái)提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。對(duì)OSA淀粉進(jìn)行的表征分析能夠比較淀粉在經(jīng)過(guò)不同的改性加工后性能品質(zhì)的變化，以及為工藝的優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)，目前的表征研究方法以紅外光譜、電鏡分析等常見(jiàn)方法居多，雖然這些方法技術(shù)成熟從而使所得到的結(jié)論科學(xué)可靠，但只局限于此不利于對(duì)OSA淀粉的結(jié)構(gòu)性質(zhì)進(jìn)一步探索了解，所以可以將相適合的新興技術(shù)應(yīng)用于表征分析，拓寬辛烯基琥珀酸改性淀粉的研究范疇。通過(guò)制備工藝的優(yōu)化與改進(jìn)，以及在對(duì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)方面的表征研究，可以探索OSA淀粉應(yīng)用的新領(lǐng)域以及在原有應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)升級(jí)，提高生產(chǎn)效率。

1高壓均質(zhì)技術(shù)原理

高壓均質(zhì)機(jī)主要由高壓往復(fù)泵、均質(zhì)閥、傳動(dòng)裝置等構(gòu)成。高壓均質(zhì)機(jī)在工作時(shí)，液體物料在高壓往復(fù)泵的作用下通過(guò)柱塞管輸送至均質(zhì)閥內(nèi)，在未有物料通過(guò)時(shí)，閥座與均質(zhì)閥處于閉合狀態(tài)，一旦有液體物料通過(guò)，閥座和均質(zhì)閥之間會(huì)形成一道狹窄的間隙。當(dāng)物料通過(guò)間隙，所受的壓力也會(huì)隨之增大，流速變快，隨后又在撞擊環(huán)的配合下形成剪切、高頻振蕩、撞擊、空穴等作用;物料通過(guò)間隙后，壓力逐漸減小，物料在這一過(guò)程中受到均質(zhì)作用。在高壓均質(zhì)過(guò)程中，由于機(jī)械力的作用，物料的機(jī)械能增加，從而使物料溫度上升，又在剪切、撞擊、空穴等作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的改性。近年來(lái)，高壓均質(zhì)在食品工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，高壓均質(zhì)技術(shù)也被應(yīng)用于改性淀粉中。

2表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（EGCG）

表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（EGCG）作為綠茶的主要生物活性成分之一，具有抗炎、抗氧化、抗高血脂、抗糖尿病等多種藥理活性，同時(shí)也是已知的能夠捕獲大多數(shù)活性氧，如超氧化物、單線態(tài)氧、羥基自由基最有效的茶多酚。

3常用淀粉的來(lái)源

OSA淀粉的物理化學(xué)性質(zhì)取決于原料淀粉的性質(zhì)、改性過(guò)程中的加工條件，以及改性前后的工藝條件，因此，可以根據(jù)所需不同的理化性質(zhì)和應(yīng)用需求選擇不同的淀粉來(lái)源來(lái)制備不同類型的辛烯基琥珀酸改性淀粉，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。OSA淀粉在非專利類產(chǎn)品中所用原料來(lái)源比例見(jiàn)圖1。如圖1所示，蠟質(zhì)玉米和商用蠟質(zhì)玉米是常用的淀粉原料，蠟質(zhì)玉米與普通玉米在淀粉的分子結(jié)構(gòu)有所不同，蠟質(zhì)淀粉的支鏈淀粉占總量98%，而且結(jié)晶區(qū)的排布分散，這些性質(zhì)都有利于參與改性的物質(zhì)順利進(jìn)入淀粉的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，賦予改性淀粉特殊性能。馬鈴薯、木薯、大米、糯米、荸薺等也是淀粉的良好來(lái)源。馬鈴薯淀粉色澤鮮亮，質(zhì)地十分細(xì)膩，成膜性好，黏度高，糊化溫度低;大米淀粉顆粒較小，糯米淀粉口感細(xì)膩，都可作為脂肪分子的替代物。

4高壓均質(zhì)對(duì)EGCG-OSA玉米淀粉復(fù)合體的結(jié)構(gòu)及其抗氧化特性的影響分析

4.1實(shí)驗(yàn)方法（1）加熱糊化法。稱取3gOSA淀粉和0.3gEGCG（淀粉干基的10%）均勻分散于150mL蒸餾水中。后將混合物懸浮液進(jìn)行95℃水浴30min。冷凍干燥后將樣品研磨并過(guò)100目篩，置于干燥器保存，待用。記為復(fù)合物Ⅰ型。（2）高壓均質(zhì)法。準(zhǔn)確稱取3g的OSA淀粉和0.3gEGCG，加入150mL蒸餾水，將混合乳液置于高壓均質(zhì)機(jī)中。處理參數(shù)：壓力為100MPa，處理次數(shù)為5次。冷凍干燥后將樣品研磨并過(guò)100目篩，置于干燥器保存，待用。記為復(fù)合物Ⅱ型。

4.2統(tǒng)計(jì)分析

每組試驗(yàn)至少需要進(jìn)行重復(fù)3次。采用SPSS16.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行ANOVA分析，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（SD）表示，當(dāng)P<0.05時(shí)為顯著性差異。

4.3結(jié)果與分析

（1）復(fù)合體流變性變化。EGCG-OSA玉米淀粉復(fù)合體與OSA玉米淀粉粘度隨剪切速率的變化曲線如圖2所示?？梢?jiàn)其粘度均隨著剪切速率的增加而降低，呈現(xiàn)出剪切變稀的特性，為假塑性流體。與EGCG復(fù)合后，由于EGCG的羥基與OSA玉米淀粉都具有一定的持水性，以及EGCG與OSA玉米淀粉之間形成的氫鍵，造成了粘度的降低;此外，除了形成氫鍵作用外，還有EGCG的疏水基團(tuán)苯環(huán)與OSA玉米淀粉的疏水長(zhǎng)鏈發(fā)生疏水相互作用，使得體系的斥力降低，表觀上呈現(xiàn)出粘度降低的現(xiàn)象。三種復(fù)合物粘度相比于OSA淀粉有所下降，而其中經(jīng)過(guò)高壓均質(zhì)的復(fù)合體下降幅度相較加熱法制備的復(fù)合體大，因此推測(cè)，經(jīng)過(guò)高壓剪切作用后EGCG能與OSA玉米淀粉更好的締合，產(chǎn)生更多的分子間相互作用。

（2）SEM分析。由于EGCG-OSA玉米淀粉復(fù)合體的結(jié)構(gòu)作用，玉米淀粉復(fù)合體的結(jié)構(gòu)集體形式存在，玉米淀粉復(fù)合體的結(jié)構(gòu)是高效利用的前提。本課題組前期研究表明，在壓力30MPa下進(jìn)行均質(zhì)處理可有效解離凹凸棒石棒晶束?？梢?jiàn)，玉米淀粉復(fù)合體的結(jié)構(gòu)聚集體形貌，玉米淀粉復(fù)合體的結(jié)構(gòu)連接緊密。經(jīng)高壓均質(zhì)處理后復(fù)合材料中玉米淀粉的結(jié)構(gòu)變得松散，說(shuō)明高壓均質(zhì)處理既可以有效解離玉米淀粉復(fù)合體的結(jié)構(gòu)的棒晶聚集體，又可以輔助CTAB改性，通過(guò)高壓均質(zhì)的空穴效應(yīng)提升凹凸棒石的改性效率。（3）抗氧化性測(cè)定。ABTS自由基清除率。

由圖3可以看出，用加熱法制備的復(fù)合體在儲(chǔ)藏30d后，其ABTS自由基清除率從98.73%下降到98.13%，而用高壓均質(zhì)與先高壓均質(zhì)后加熱制備的復(fù)合體其清除率均高于加熱法的復(fù)合體，其中用先均質(zhì)后加熱制備的復(fù)合體擁有最高的ABTS自由基清除率，其下降的幅度也最小，這與DPPH自由基清除率實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，因此，用先高壓均質(zhì)后加熱糊化制備的復(fù)合體不僅有較高的抗氧化能力，并且其對(duì)EGCG的保護(hù)性也最強(qiáng)。

結(jié)束語(yǔ)

目前高壓均質(zhì)在淀粉上的研究還較有局限性，例如在消化性質(zhì)上，高壓均質(zhì)對(duì)于玉米淀粉的影響并不相同，對(duì)于RDS的影響并不顯著。因此，在今后的研究中還需要更加廣泛地探討高壓均質(zhì)處理不同來(lái)源的玉米淀粉產(chǎn)生的影響。相信在未來(lái)的發(fā)展中，高壓均質(zhì)在玉米淀粉中的應(yīng)用會(huì)更成熟、系統(tǒng)，在玉米淀粉工業(yè)中發(fā)揮重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]彭善麗.茶多酚-OSA淀粉復(fù)合體的營(yíng)養(yǎng)特性研究[D].江南大學(xué)，2018.

[2]阮妙蕓.茶多酚對(duì)淀粉消化的影響研究[D].江南大學(xué)，2018.

[3]呂培，竹文禮，石立芳，章杰，李建東，仇丹.辛烯基琥珀酸淀粉鈉的合成及結(jié)構(gòu)表征研究進(jìn)展[J].中國(guó)食品添加劑，2019，30（11）：178-183.

[4]王小軍，曹余，張小麗，李勇梅，李艷民.玉米木薯辛烯基琥珀酸淀粉鈉的生產(chǎn)工藝研究[J].糧食加工，2019，44（06）：49-51.

[5]劉微.OSA淀粉的結(jié)構(gòu)特征與乳化性質(zhì)的相關(guān)性分析[D].江南大學(xué)，2019.