高壓均質對EGCG-OSA玉米淀粉復合體的結構及其抗氧化特性的影響

何川

摘要：高壓均質機是物料在高速流動時產生剪切效應、高速噴射時產生撞擊作用、瞬間強大壓力降低時產生空穴效應的設備。高壓均質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輔助EGCG-OSA玉米淀粉復合體，利用EGCG-OSA玉米淀粉復合體的結構及其抗氧化特性的影響。基于此，本篇文章對高壓均質對EGCG-OSA玉米淀粉復合體的結構及其抗氧化特性的影響進行研究，以供參考。

關鍵詞：高壓均質;EGCG-OSA玉米淀粉復合體;結構及抗氧化特性;影響

引言

OSA淀粉是一類食品級添加劑，具有良好的乳化性能，由天然淀粉和OSA在堿性條件下發生酯化反應而合成的。通過改變淀粉的顆粒結構，降低結晶度，使OSA在產品中的分布更均勻，可以制備出高取代度和高反應速率的改性淀粉。雖然會引起淀粉某些結構和功能特性發生改變，但對酯化反應還是起到優化的效果。近年來也有很多改進的替代工藝，如微波輔助、擠壓法等都對OSA淀粉的制備優化產生有效影響;也可以通過應用更先進的試驗設計方法來提高試驗的準確性和科學性。對OSA淀粉進行的表征分析能夠比較淀粉在經過不同的改性加工后性能品質的變化，以及為工藝的優化提供科學依據，目前的表征研究方法以紅外光譜、電鏡分析等常見方法居多，雖然這些方法技術成熟從而使所得到的結論科學可靠，但只局限于此不利于對OSA淀粉的結構性質進一步探索了解，所以可以將相適合的新興技術應用于表征分析，拓寬辛烯基琥珀酸改性淀粉的研究范疇。通過制備工藝的優化與改進，以及在對結構性質方面的表征研究，可以探索OSA淀粉應用的新領域以及在原有應用領域的技術升級，提高生產效率。

1高壓均質技術原理

高壓均質機主要由高壓往復泵、均質閥、傳動裝置等構成。高壓均質機在工作時，液體物料在高壓往復泵的作用下通過柱塞管輸送至均質閥內，在未有物料通過時，閥座與均質閥處于閉合狀態，一旦有液體物料通過，閥座和均質閥之間會形成一道狹窄的間隙。當物料通過間隙，所受的壓力也會隨之增大，流速變快，隨后又在撞擊環的配合下形成剪切、高頻振蕩、撞擊、空穴等作用;物料通過間隙后，壓力逐漸減小，物料在這一過程中受到均質作用。在高壓均質過程中，由于機械力的作用，物料的機械能增加，從而使物料溫度上升，又在剪切、撞擊、空穴等作用下實現對物料的改性。近年來，高壓均質在食品工業中得到廣泛應用。近年來，高壓均質技術也被應用于改性淀粉中。

2表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）

表沒食子兒茶素沒食子酸酯（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，同時也是已知的能夠捕獲大多數活性氧，如超氧化物、單線態氧、羥基自由基最有效的茶多酚。

3常用淀粉的來源

OSA淀粉的物理化學性質取決于原料淀粉的性質、改性過程中的加工條件，以及改性前后的工藝條件，因此，可以根據所需不同的理化性質和應用需求選擇不同的淀粉來源來制備不同類型的辛烯基琥珀酸改性淀粉，擴大其應用范圍。OSA淀粉在非專利類產品中所用原料來源比例見圖1。如圖1所示，蠟質玉米和商用蠟質玉米是常用的淀粉原料，蠟質玉米與普通玉米在淀粉的分子結構有所不同，蠟質淀粉的支鏈淀粉占總量98%，而且結晶區的排布分散，這些性質都有利于參與改性的物質順利進入淀粉的內部空間結構，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源。馬鈴薯淀粉色澤鮮亮，質地十分細膩，成膜性好，黏度高，糊化溫度低;大米淀粉顆粒較小，糯米淀粉口感細膩，都可作為脂肪分子的替代物。

4高壓均質對EGCG-OSA玉米淀粉復合體的結構及其抗氧化特性的影響分析

4.1實驗方法（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行95℃水浴30min。冷凍干燥后將樣品研磨并過100目篩，置于干燥器保存，待用。記為復合物Ⅰ型。（2）高壓均質法。準確稱取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機中。處理參數：壓力為100MPa，處理次數為5次。冷凍干燥后將樣品研磨并過100目篩，置于干燥器保存，待用。記為復合物Ⅱ型。

4.2統計分析

每組試驗至少需要進行重復3次。采用SPSS16.0對數據進行ANOVA分析，結果以平均值±標準差（SD）表示，當P<0.05時為顯著性差異。

4.3結果與分析

（1）復合體流變性變化。EGCG-OSA玉米淀粉復合體與OSA玉米淀粉粘度隨剪切速率的變化曲線如圖2所示。可見其粘度均隨著剪切速率的增加而降低，呈現出剪切變稀的特性，為假塑性流體。與EGCG復合后，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的疏水基團苯環與OSA玉米淀粉的疏水長鏈發生疏水相互作用，使得體系的斥力降低，表觀上呈現出粘度降低的現象。三種復合物粘度相比于OSA淀粉有所下降，而其中經過高壓均質的復合體下降幅度相較加熱法制備的復合體大，因此推測，經過高壓剪切作用后EGCG能與OSA玉米淀粉更好的締合，產生更多的分子間相互作用。

（2）SEM分析。由于EGCG-OSA玉米淀粉復合體的結構作用，玉米淀粉復合體的結構集體形式存在，玉米淀粉復合體的結構是高效利用的前提。本課題組前期研究表明，在壓力30MPa下進行均質處理可有效解離凹凸棒石棒晶束。可見，玉米淀粉復合體的結構聚集體形貌，玉米淀粉復合體的結構連接緊密。經高壓均質處理后復合材料中玉米淀粉的結構變得松散，說明高壓均質處理既可以有效解離玉米淀粉復合體的結構的棒晶聚集體，又可以輔助CTAB改性，通過高壓均質的空穴效應提升凹凸棒石的改性效率。（3）抗氧化性測定。ABTS自由基清除率。

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

結束語

目前高壓均質在淀粉上的研究還較有局限性，例如在消化性質上，高壓均質對于玉米淀粉的影響并不相同，對于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處理不同來源的玉米淀粉產生的影響。相信在未來的發展中，高壓均質在玉米淀粉中的應用會更成熟、系統，在玉米淀粉工業中發揮重要的作用。

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