吳 躍，林親錄，*，陳正行，吳 偉，肖華西

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長沙410004; 2.江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，食品學(xué)院，江蘇無錫214122)

茶多酚對秈米淀粉回生抑制作用的研究

吳 躍1，林親錄1，*，陳正行2，吳 偉1，肖華西1

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長沙410004; 2.江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，食品學(xué)院，江蘇無錫214122)

研究了天然抗氧化提取物茶多酚(TPLs)對秈米淀粉回生的影響。采用差示掃描量熱儀(DSC)、X－射線衍射儀(XRD)和掃描電鏡(SEM)評價(jià)茶多酚對淀粉回生的抑制作用。結(jié)果表明，淀粉的糊化溫度和焓值隨著TPLs添加量的增加而明顯降低，添加16%TPLs(基于淀粉重)淀粉樣品的糊化To、Tp和Tc分別提前8.93、5.69和5.13℃，糊化焓值則降低2.27J/g;在4℃下貯存，淀粉的回生焓值和重結(jié)晶隨著TPLs添加量的增加逐漸降低，添加16%TPLs(基于淀粉重)的糊化淀粉樣品貯存15d后沒有出現(xiàn)回生焓值以及重結(jié)晶。在SEM相同放大倍數(shù)下回生淀粉顆粒形貌顯示，隨著TPLs添加量的增加顆粒逐漸減小并呈網(wǎng)孔狀。以上結(jié)果證明，茶多酚對秈米淀粉回生有顯著抑制作用。

茶多酚，秈米淀粉，回生(老化)

茶多酚(TPLs)是一種存在于茶葉中的多羥基酚類天然抗氧化物，含量高(占總干物質(zhì)的18%～36%)。茶葉中的多酚類物質(zhì)大多屬縮合單寧，因其大部分溶解于水，所以又稱為水溶性單寧。TPLs是由黃烷醇類(兒茶素類，含量最多，占多酚類總量的70%～80%)、花色素類(花白素和花青素)、花黃素類(黃酮及黃酮醇類)、縮酸及縮酚酸類組成。除酚酸及縮酚酸類以外，其它幾類化合物由于具有2－苯基苯并吡喃的基本結(jié)構(gòu)，所以可統(tǒng)稱為類黃酮化合物［1］。TPLs不但抗氧化活性卓越，還具有多種生物活性，也是良好的食品防腐劑，對多種病菌有明顯的抑制作用，已被國家正式認(rèn)定為全無毒多功能食品添加劑和油脂抗氧化劑，且目前已有規(guī)?；墓I(yè)生產(chǎn)。我國自古以來，就有茶年糕的制作，人們發(fā)現(xiàn)添加茶葉提取物制備出的年糕不但具有豐富的產(chǎn)品風(fēng)味和色澤，還可以明顯延長年糕的保質(zhì)期和貨架期，如降低產(chǎn)品貯存過程中的硬度［2］，而硬度是淀粉回生的一個重要體現(xiàn)。但是這些認(rèn)識僅僅停留在經(jīng)驗(yàn)觀察上，卻沒有進(jìn)行深入細(xì)致的科學(xué)研究。近年來，周裔彬等人［3］認(rèn)為茶多糖具有抑制小麥淀粉回生的功能。而TPLs作為茶葉提取物中的主要生物活性成分，卻還沒有這方面確切的研究報(bào)道。本文欲詳細(xì)地研究TPLs對秈米淀粉回生的影響，將差示掃描量熱儀(DSC)、X－射線衍射(XRD)和掃描電鏡(SEM)三種技術(shù)結(jié)合，全面測定淀粉的回生程度［4］。

表1 不同比例下的秈米淀粉和茶多酚混合物的糊化溫度和焓值

表2 糊化后的秈米淀粉和茶多酚混合物在4℃下貯存不同天數(shù)的回生焓值和回生率

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

早秈米 安徽定遠(yuǎn)，市售;秈米淀粉 直鏈淀粉含量24.3%［5］，蛋白含量0.62%，依據(jù)文獻(xiàn)［6］自提;直鏈淀粉標(biāo)準(zhǔn)品 美國Sigma公司;茶多酚 TGP－95B，總多酚95%、兒茶素75%，無錫太陽綠寶科技有限公司。

差示掃描量熱儀DSC(Pyris 1型) 美國PE公司;X－射線衍射儀XRD(Bruker D8) 德國Bruker公司;掃描電鏡SEM(Quanta－200) 荷蘭FEI公司; Labconco冷凍干燥機(jī) 美國Labconco公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 茶多酚對秈米淀粉回生影響的熱力學(xué)性質(zhì)測定 首先，用標(biāo)準(zhǔn)銦對DSC進(jìn)行溫度和熱焓校正。分別添加0%、4%、8%和16%(占淀粉重)的TPLs。稱取2mg混合樣品加入PE液體坩堝中，按1∶2(w/w)的比例加入去離子水。樣品密封后在室溫下放置24h平衡。然后在DSC上糊化，條件是以10℃/min的速度從20℃加熱到95℃，以空坩堝作參比，載氣為氮?dú)?，流速?0mL/min。從DSC的糊化曲線中確定糊化的起始溫度To、峰溫度Tp和終止溫度Tc，根據(jù)峰面積計(jì)算糊化焓值(ΔHg)。糊化后的樣品隨即放入4℃冰箱中分別貯存5、10、15d進(jìn)行回生測定。貯存后的樣品，在相同糊化相同測試條件下重新加熱，從第二輪加熱曲線中計(jì)算出樣品的回生焓值(ΔHr)。另外，計(jì)算出樣品的回生率R(%)，為回生焓和糊化焓的比值。

1.2.2 茶多酚對秈米淀粉回生影響的X－射線衍射測定 TPLs和秈米淀粉混合比例同DSC分析時相同，按混合物1∶2(w/w)的比例加入去離子水，混合均勻后，蒸汽密閉加熱20min進(jìn)行糊化。糊化后的樣品冷卻到室溫，密封好后放入4℃冰箱中貯存15d。將貯存好的樣品進(jìn)行冷凍干燥，研磨過100目篩后用于XRD分析。XRD分析采用的是銅靶Cu Kα (λ=0.15406nm)，功率為1600W(40kV×40mA)，NaI晶體閃爍計(jì)數(shù)器(scintillation counter)測量X－射線的強(qiáng)度，掃描范圍為4～40°(2θ)，掃描速度為4°/min。發(fā)散狹縫DS、防散射狹縫SS、接受狹縫RS的設(shè)置分別為1、1、0.1mm。每個樣品測量一次，測量結(jié)果用MDI Jade 5.0軟件進(jìn)行分析。

1.2.3 茶多酚對秈米淀粉回生影響的顆粒掃描電鏡形貌觀察 樣品制備同1.2.2，干燥的顆粒樣品用雙面膠固定在鋁墊上，然后噴上10nm厚的金，用10kV的加速電壓進(jìn)行檢測。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶多酚對秈米淀粉回生影響的熱力學(xué)性質(zhì)結(jié)果分析

DSC作為測定淀粉回生體系的經(jīng)典方法，從曲線中可以確定淀粉樣品的糊化和回生性質(zhì)。從表1中可見，添加TPLs可以顯著影響秈米淀粉的糊化性質(zhì)，即隨著TPLs添加量的增加，淀粉的糊化溫度和焓值均降低。與空白樣品相比，添加16%TPLs能顯著促進(jìn)淀粉糊化，其中To、Tp和Tc分別提前8.93、5.69、5.13℃，糊化焓值則降低2.27J/g。TPLs能夠明顯地降低淀粉糊化焓，這可能是與其多羥基的結(jié)構(gòu)有關(guān)，這些－OH基團(tuán)具有親水性，可以和支鏈淀粉的側(cè)鏈結(jié)合，在不同程度上鍵合到淀粉顆粒的無定型區(qū)域，因此改變了微晶體和無定型基質(zhì)的耦合力，結(jié)果使淀粉顆粒更易水和，需要較少的能量就可以糊化［8］。

淀粉回生焓值反映的是糊化淀粉膠體在貯存過程中相鄰的雙螺旋結(jié)合形成的晶體的熔化，并且這個吸熱峰是支鏈淀粉回生后再熔化引起的，而不是直鏈淀粉［4］。表2中列出了添加不同含量TPLs的秈米淀粉糊化后在4℃下貯存不同天數(shù)的回生焓值和回生率的變化。從表2中可以看出，糊化后的空白樣品在貯存的前5d內(nèi)回生速率可達(dá)到31.8%，在貯存15d后空白樣品的ΔHr和R(%)高達(dá)8.65J/g和72.0%，這間接說明本實(shí)驗(yàn)采用的這種大米淀粉以及在此水分含量和貯存溫度條件下是較易回生的。這也與丁文平等的報(bào)道相一致，他們將從湖南余赤大米(秈米)中提取的大米淀粉(水分含量為6.4%，直鏈淀粉含量32.6%)作為研究對象，發(fā)現(xiàn)當(dāng)體系水分含量為60%時，淀粉體系的回生速度最快，在4℃下貯存14d后的ΔHr為8.24 J/g［9］。

從表2中的結(jié)果，可以清楚地看到TPLs對秈米淀粉回生具有明顯的抑制作用。特別是當(dāng)添加16% TPLs時，秈米淀粉在4℃下貯存15d沒有顯示出回生焓值。同時，當(dāng)添加4%和8%TPLs時，在4℃下貯存15d后可使淀粉回生焓值和回生率分別降低4.51J/g、37%和6.1J/g、48.2%。當(dāng)將TPLs添加到糯米和粳米淀粉中，其同樣能夠抑制回生(數(shù)據(jù)未列出)，這表明TPLs具有廣泛的抑制大米淀粉回生能力，不受其中直鏈淀粉含量影響。有研究發(fā)現(xiàn)，糊化的小麥淀粉貯存48h使其回生，在添加綠茶提取物(主要是多酚化合物)后可明顯降低淀粉的膠體硬度［8］。而添加兒茶素也能顯著降低抗性淀粉Ⅲ(即回生淀粉)的形成［10］。以上研究結(jié)果表明，TPLs具有抑制淀粉回生的能力。

回生淀粉是分子間形成強(qiáng)的氫鍵，在無定型區(qū)域內(nèi)形成膠合結(jié)構(gòu)。淀粉和酚類化合物的相互作用是通過羥基形成的氫鍵結(jié)合。值得注意的是，TPLs含有高反應(yīng)活性的羥基，所以這些活性基團(tuán)更易與秈米淀粉的羥基形成氫鍵，以此干擾貯存過程中淀粉多聚物鏈自身的結(jié)合［11］。因此，作者認(rèn)為TPLs羥基的反應(yīng)活性非常重要，其可以與淀粉分子自身競爭形成氫鍵。

2.2 茶多酚對秈米淀粉回生影響的X－射線衍射結(jié)果分析

XRD分析測定的是不同TPLs添加量時秈米淀粉樣品在貯存后的最終重結(jié)晶情況。在回生淀粉的XRD衍射圖中，結(jié)晶區(qū)與非晶區(qū)劃分比較難，因?yàn)閮烧叨际菑浬⒀苌涮卣?，兩個區(qū)域又連成一體［12］。而淀粉的回生過程可看作糊化的可逆過程，糊化后的淀粉分子在低溫下自動排列成序，相鄰分子間的氫鍵又逐步恢復(fù)形成致密、高度晶化的分子微束。在貯存期間，分子排列是一個緩慢的過程，隨著時間的延長，回生程度隨之增大，結(jié)晶度也隨之增加，糊化淀粉的無定型區(qū)域也隨之減少［13］。

圖1顯示的是不同混合比例的秈米淀粉/TPLs樣品糊化后回生的XRD圖形，從圖1中可以觀察到相應(yīng)的重結(jié)晶情況。天然秈米淀粉顆粒顯示的是典型的A－型XRD圖形，在2θ接近14.2、17.37、18.7、23.37°時能觀察到強(qiáng)峰，如圖1a［14］。然而，一旦天然秈米淀粉顆粒糊化后，在回生過程中就會形成B－型結(jié)晶［4］。回生淀粉顯示的就是B－型結(jié)晶，同時伴隨著硬度增加以及多聚物和溶劑之間的相分離(即脫水)。B－型結(jié)晶典型的特征是有16.9°(2θ)這個很好定義的峰。這個峰的形成是熔化的無定型淀粉的結(jié)晶，主要是貯存過程中支鏈淀粉部分引起的［15］。

如圖1所示，在XRD衍射圖上，添加16%TPLs的秈米淀粉樣品在接近17°(2θ)這個位置上沒有衍射峰存在，從而說明不存在典型的B－型結(jié)晶即沒有回生現(xiàn)象出現(xiàn)。而添加4%和8%TPLs的秈米淀粉樣品在17°(2θ)有略微鼓起的小峰，但與空白樣品相比，此位置的峰強(qiáng)度要小的多。這些說明TPLs能推遲糊化淀粉的重結(jié)晶即回生，以上從XRD衍射圖的

圖1 天然秈米淀粉顆粒和添加不同含量茶多酚的秈米淀粉樣品糊化后在4℃下貯存15d的X－射線衍射圖

2.3 茶多酚對秈米淀粉回生影響的顆粒掃描電鏡觀察結(jié)果

圖2中的樣品均是在300×的放大倍數(shù)下觀察的，從中可以清楚的看到樣品顆粒的三維立體結(jié)構(gòu)，空白樣品(圖2a)在4℃下貯存15d后，變成了聚集的“石頭狀”硬塊，而添加4%和8%TPLs(圖2b、圖2c)的秈米淀粉樣品聚集成的硬塊程度大大降低。當(dāng)添加16%TPLs時(圖2d)，非但沒有出現(xiàn)聚集成的硬塊，反而看到了具有一些網(wǎng)孔狀結(jié)構(gòu)的粘聚性顆粒，其中的網(wǎng)孔是冷凍干燥時脫水形成的，這說明樣品在貯存15d后仍能保持大量的水分。以上觀察的結(jié)果表明，TPLs能阻止秈米淀粉樣品形成結(jié)晶即從SEM中觀察到的硬塊，減少樣品水分流失，具有持水性，這些實(shí)驗(yàn)結(jié)論再次說明TPLs具有抗秈米淀粉回生的能力。

圖2 添加不同含量茶多酚的秈米淀粉樣品糊化后在4℃下貯存15d的顆粒SEM圖

3 結(jié)論

本文證明了添加高純度TPLs抑制秈米淀粉回生的有效性。TPLs的添加量分別為0%、4%、8%和16%(基于淀粉重)，秈米淀粉的糊化溫度、糊化焓值、回生焓值、回生率以及重結(jié)晶均隨TPLs添加量的增加而明顯降低。添加16%TPLs的糊化秈米淀粉樣品在4℃貯存15d時，檢測不到回生。在SEM相同放大倍數(shù)下觀察回生淀粉顆粒形貌，發(fā)現(xiàn)隨著TPLs添加量的增加，顆粒逐漸減小并出現(xiàn)網(wǎng)孔狀，說明樣品的回生程度減小且持水性增強(qiáng)。

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Study on preventing the retrogradation of long－shaped rice starch using tea polyphenols(TPLs)

The effect of natural antioxidative extracts tea polyphenols(TPLs)on the retrogradation of long－shaped rice starch was investigated.TPLs－fortified rice starch exhibited retarding the retrogradation as assessed by differential scanning calorimetry(DSC)，X－ray diffraction(XRD)and scanning electron microscopy(SEM).The temperature and enthalpy of starch gelatinization obviously decreased as the TPLs level increased.Gelatinization To，Tpand Tcof starch with 16%TPLs sample were respectively 8.93，5.69 and 5.13℃ lower and enthalpy of gelatinization reduced by 2.27J/g.After storage at 4℃，enthalpy and recrystallization of starch retrogradation gradually decreased with the increase of TPLs content.Rice starch with 16%TPLs had almost no retrogradation enthalpy and recrystallization until storage of 15 days.It was observed at same magnification by SEM that the size of retrograded starch granules decreased and appeared cancellous shape with adding TPLs increased.The overall results demonstrated that the marked inhibitory effect of TPLs on the retrogradation of long－shaped rice starch.

tea polyphenols(TPLs);long－shaped rice starch;retrogradation

WU Yue1，LIN Qin－lu1，*，CHEN Zheng－xing2，WU Wei1，XIAO Hua－xi1

(1.Faculty of Food Science and Engineering，Center South University of Forestry and Technology，Changsha 410004，China; 2.State Key Laboratory of Food Science and Technology，School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

TS231

A

1002－0306(2011)12－0078－04

2010－11－01 *通訊聯(lián)系人

吳躍(1981－)，女，講師，研究方向:糧食深加工。

國家自然科學(xué)基金(31050012);農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)課題(200903043－2)。