多结构多酚与直链/支链淀粉相互作用机制的多尺度解析及其递送系统设计意义

本研究针对多酚类物质在食品应用中稳定性差、生物利用度低等问题，通过整合色谱、光谱、分子动力学模拟等技术，系统揭示了四种结构差异多酚（FA/CC/EGCG/C3G）与淀粉组分的非共价相互作用机制。研究发现多酚通过氢键（C6位羟基）和静电作用驱动淀粉链聚集，EGCG/CC因羟基数量多表现最强结合能力，为设计淀粉基营养递送系统提供了分子基础。

　　

多酚类物质作为植物源活性成分，在预防癌症、心血管疾病等方面具有显著功效，但其在食品加工和人体吸收过程中面临严峻挑战：高温、光照和胃肠道环境易导致多酚降解，肠道渗透性差又造成生物利用度不足。虽然淀粉作为廉价易得的载体材料能通过非共价作用保护多酚，但既往研究多局限于淀粉颗粒层面，对直链淀粉(amylose)和支链淀粉(amylopectin)这两大基本组分的分子机制认识模糊。中国农业大学的研究团队选择阿魏酸(FA)、儿茶素(CC)、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)和矢车菊素-3-葡萄糖苷(C3G)四种典型多酚，在《Carbohydrate Polymers》发表的研究首次通过多尺度方法揭示了结构-功能关系。

研究采用高效液相色谱定量结合率，结合激光共聚焦显微拉曼光谱(LCM-Raman)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析结构变化，同步运用分子动力学(MD)模拟进行原子级验证。实验样本采用纯度≥98%的马铃薯淀粉组分，通过比较R_1050/1022和R_995/1022等光谱参数变化评估短程有序结构。

结合率差异机制
色谱数据显示EGCG与直链淀粉结合率达13.44%，显著高于FA的6.69%。分子动力学模拟揭示这种差异源于多酚羟基数量：EGCG含8个羟基，通过C6位氢键形成"分子桥"，而FA仅含1个羟基且缺乏苯并二氢吡喃环结构。

结构扰动效应
多酚诱导淀粉链聚集使粒径增大（直链淀粉从152.1增至157.78 nm），LCM-Raman显示480 cm^-1峰半高宽增加，FTIR中结晶敏感峰R_1050/1022降低13.43%，证实多酚破坏淀粉螺旋有序结构。

作用力分型
除氢键主导的FA/CC/EGCG外，带正电的C3G通过静电作用与淀粉结合，其与支链淀粉结合率(11.78%)反常高于直链淀粉(8.10%)，MD模拟显示这与支链淀粉分支点的空间位阻有关。

该研究创新性地建立"羟基数量-结合强度"定量关系，阐明多酚通过破坏淀粉短程有序结构形成稳定复合物的普遍规律。不仅为预测不同结构多酚的淀粉负载效率提供理论模型，更指导了缓释型淀粉载体设计——针对带电多酚优选支链淀粉，而对多羟基多酚可通过直链淀粉螺旋腔体实现包埋。这些发现对开发胃肠道靶向递送系统、提高多酚类营养素生物利用度具有重要应用价值。