葛根素-甘薯淀粉复合物的制备及其结构特性研究

《Food Hydrocolloids for Health》：Preparation and structural properties of Puerarin-sweet potato starch complexes

本研究针对甘薯淀粉易老化等天然结构缺陷，通过水热法制备葛根素(PUE)-甘薯淀粉(SPS)复合物，采用单因素与响应面法优化工艺条件（加热时间1.18 h、温度71.52℃、PUE添加量4.7%），复合指数达71.79%。FTIR证实PUE与SPS通过氢键等非共价作用成功复合。复合物抗性淀粉(RS)含量提升至21.63%（原淀粉为7.4%），吸油性增强，吸水率、溶解度和溶胀力降低，稳定性显著改善。该研究为甘薯淀粉在功能食品和药物控释系统中的应用提供了新策略。

　　

在健康食品和药物递送系统领域，淀粉作为天然高分子材料一直备受关注。甘薯淀粉因其来源广泛、成本低廉而具有巨大应用潜力，但其天然结构存在明显缺陷——容易老化，导致加工特性和营养功能受限。与此同时，从中药葛根中提取的葛根素(Puerarin, PUE)作为一种异黄酮类化合物，已被证明具有扩张心脑血管、保护神经组织等多重生理活性。能否将二者结合，取长补短，开发出兼具营养功能和稳定性的新型复合物？这成为研究者关注的重点。

近日发表于《Food Hydrocolloids for Health》的一项研究，正是针对这一挑战展开探索。该工作通过构建葛根素-甘薯淀粉复合物(SPS-PUE)，系统研究了其制备工艺、结构特性及功能性质，为甘薯淀粉的高值化利用提供了新思路。

研究团队采用水热法制备SPS-PUE复合物，核心实验方法包括：通过单因素实验和响应面法(RSM)优化复合工艺参数；利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析复合物结构特征；采用Englyst体外消化模型评估复合物的消化特性（包括快速消化淀粉RDS、慢消化淀粉SDS和抗性淀粉RS含量）；测定复合物的吸水率、吸油性、溶解度和溶胀力等理化指标。

2.1. 单因素实验

通过控制变量法考察了加热时间、温度和PUE添加量对复合指数(CI)的影响。结果显示，加热时间1.0 h时CI达到峰值0.70，超过此时间后因淀粉分子过度聚集导致CI下降；70℃时复合效果最佳，温度过高会使淀粉粘度增加而阻碍复合；PUE添加量为4%时CI最高，继续增加无显著提升，表明复合位点已达饱和。

2.2. 响应面实验

基于Box-Behnken设计建立了二次多项式模型，方差分析表明模型显著(P<0.0001)，R²=0.9967。加热时间与温度的交互作用对CI影响极显著(P<0.01)。优化得到最佳工艺条件：加热时间1.18 h、温度71.52℃、PUE添加量4.7%，此时CI预测值为71.79%，验证实验结果为72.55%，与预测值无显著差异。

2.3. 性能分析结果

2.3.1. 体外消化分析

SPS-PUE复合物显著改变了淀粉消化特性。与原淀粉(RDS:72.74%)相比，复合物RDS含量随复合时间增加先降后升，在1 h时最低(56.20%)；RS含量从7.4%最高提升至21.63%。这表明PUE与淀粉的相互作用形成了更紧密的结构，抑制了酶解作用。

2.3.2. 持水/持油性

复合物吸水率(8.9%)显著低于原淀粉(12.5%)，而吸油性提高0.95-2.91倍。这归因于PUE的疏水性增强了复合物与油脂的相互作用，同时分子间交联减少了水分子结合位点。

2.3.3. 溶解度和溶胀力

SPS-PUE-2的溶解度比原淀粉降低3.16%，溶胀力降低4.9%。 hydrothermal处理引起的淀粉链断裂和PUE引入形成的分子间交联，共同抑制了淀粉颗粒的溶胀和水合作用。

2.3.4. FTIR分析

红外光谱显示，复合物在1373 cm^-1和1000 cm^-1处的特征峰消失，1019-600 cm^-1区间峰位发生位移，证实PUE与淀粉通过氢键和CH-π键等非共价作用形成了复合物。

该研究通过优化制备工艺成功获得了高复合指数的SPS-PUE复合物，其不仅具有更高的抗消化性和吸油能力，还表现出更稳定的理化性质。特别值得注意的是，复合物中RS含量的大幅提升为开发低血糖指数食品提供了原料基础，而FTIR揭示的非共价作用机制为淀粉-多酚复合物的构建提供了理论依据。尽管研究证实了复合物的优越性，但作者也指出其长期稳定性和实际应用性能仍需进一步验证。这项工作的意义在于，它不仅拓展了甘薯淀粉的应用范围，也为功能性淀粉基材料的开发提供了技术参考，在健康食品和药物控释领域具有广阔前景。