超声处理调控淀粉-茶氨酸-表没食子儿茶素没食子酸酯复合物的多尺度结构及消化特性：基于密度泛函理论的相互作用机制解析

本研究针对淀粉基食品中茶活性成分（THE/EGCG）与淀粉相互作用机制不明的问题，通过超声（US）辅助构建玉米淀粉（MS）-茶氨酸（THE）/表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）三元复合物。研究发现US处理（30 min）可促进氢键和范德华力主导的分子间作用，使复合物结晶度提升至30.82%，抗性淀粉（RS）含量增加至34.29%，显著降低淀粉消化速率。结合密度泛函理论（DFT）计算揭示了原子级相互作用机制，为功能性淀粉基食品开发提供理论依据。

　　

研究背景与意义
淀粉作为人类饮食的主要能量来源，其消化速率直接影响血糖调控，与II型糖尿病等代谢疾病密切相关。茶活性成分茶氨酸（THE）和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）具有抗氧化、抗炎等生理功能，但如何通过绿色加工技术增强其与淀粉的相互作用并改善消化特性仍是难题。超声（US）作为一种新兴的非热加工技术，可通过空化效应促进分子间作用，但其对淀粉-茶活性成分复合体系的结构与功能调控机制尚不明确。

研究方法与技术
研究人员采用超声辅助（20 kHz，300 W，脉冲模式）制备MS-THE/EGCG复合物，通过扫描电镜（SEM）、流变仪、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和核磁共振（¹³C NMR）等多尺度表征技术分析结构变化，结合体外消化模型评估抗消化性能，并利用密度泛函理论（DFT）计算分子间相互作用能。

研究结果

1. SEM分析：US处理30分钟的复合物表面致密均匀，颗粒粘连增强，而过度处理（45分钟）导致结构破坏。
2. 流变特性：适度US使复合物粘度显著提升（p < 0.05），储能模量（G′）高于损耗模量（G″），形成弱凝胶网络。
3. 结晶结构：XRD显示US处理使相对结晶度从20.30%增至30.82%，FT-IR中1047/1022 cm^?1比值升高表明短程有序性增强。
4. 消化特性：US处理30分钟的复合物抗性淀粉（RS）含量达34.29%，快速消化淀粉（RDS）降低16.57%，Pearson分析证实消化性与结构参数显著相关（r = ?0.94）。
5. DFT计算：揭示复合物主要通过氢键（结合能?94.08 kcal/mol）和范德华力稳定，独立梯度模型（IGM）显示绿色区域为范德华作用，蓝色区域为氢键。

结论与意义
该研究阐明了超声处理通过调控淀粉-茶活性成分复合物的多尺度有序结构（短程有序性、结晶度、螺旋含量）改善其消化特性的机制，为开发低血糖指数功能性食品提供了理论支持。研究创新性地结合实验与DFT计算，证实适度US（30分钟）可优化复合物性能，而过度处理会导致结构降解，为食品工业中超声参数的精准设计提供了科学依据。成果发表于《Food Chemistry: X》，对促进茶资源高值化利用和健康食品开发具有重要指导价值。