脱支玉米淀粉对负载淀粉-单宁复合物的普鲁兰/明胶纳米纤维性能的影响机制研究

本研究针对葡萄酒副产物葡萄籽单宁的抗氧化活性利用难题，创新性地将三种脱支玉米淀粉（高直链、普通、蜡质）与单宁复合，并整合至普鲁兰(pullulan)/明胶(gelatin)电纺纳米纤维中，开发出兼具高负载量(2.54±0.06%)、缓释特性(释放率18.2%)和优异机械性能(杨氏模量233.7±36.3 MPa)的抗氧化食品包装材料，为农业副产物高值化利用提供了新思路。

　　

葡萄酒产业每年产生超千万吨葡萄渣滓，其中富含抗氧化单宁的葡萄籽占比高达50%，如何高效利用这些农业副产物成为可持续发展的重要命题。传统活性包装面临多酚易降解、释放不可控等技术瓶颈，而淀粉复合物与电纺技术的结合为这一难题提供了突破方向。广东省基础与应用基础研究基金资助项目团队通过系统研究三种脱支玉米淀粉（高直链淀粉HMS、普通NMS、蜡质WMS）与葡萄籽单宁的相互作用机制，成功构建了具有分级释放特性的纳米纤维薄膜，相关成果发表于《Carbohydrate Polymers》。

研究采用酶解法获得不同链长的脱支淀粉，通过水相复合法制备淀粉-单宁复合物，结合电纺技术将复合物封装至pullulan/gelatin纳米纤维中。关键实验包括X射线衍射分析晶体结构、HPLC测定单宁组成、DPPH法评估抗氧化活性，以及力学性能测试。

【材料特性】HPLC显示葡萄籽单宁提取物含63%不可解聚大分子，总酚含量达437±1 mg GA/g；脱支后HMS形成长链直链淀粉，WMS产生短链结构。
【复合物结构】XRD证实长链复合物呈现V型（单宁包埋于螺旋空腔）与B型（非包埋聚集）混合结晶，短链复合物仅显示B型结构。
【纤维性能】电纺纤维中长链复合物负载量较短链提升27%，72小时缓释率降低41%；力学测试显示其杨氏模量(233.7±36.3 MPa)和拉伸强度(18.2±0.9 MPa)显著优于短链体系。
【抗氧化机制】DPPH清除实验证实长链复合物纤维的抗氧化活性维持率比游离单宁提高3.2倍，归因于淀粉螺旋对酚羟基的保护作用。

该研究首次阐明脱支淀粉链长差异通过调控V/B型结晶比例影响复合物性能的分子机制，开发出可平衡机械强度与活性释放的"结构-功能"一体化材料。长链直链淀粉形成的V型包埋结构不仅延缓单宁降解，其刚性螺旋链还增强了纤维网络的三维稳定性。这一发现为设计智能活性包装提供了理论依据，推动农业废弃物在食品工业中的循环经济应用。研究团队特别指出，未来可通过调控脱支度精确设计淀粉载体拓扑结构，进一步优化活性成分的控释动力学。