不同来源V型淀粉中肉桂醛的包埋：结构特性与乳化性能

《Food Chemistry》：Encapsulation of cinnamaldehyde into V-type starch derived from different sources: structural characteristics and emulsifying properties

　　

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  肉桂醛（CA）成功包封于五种V型淀粉中。
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  V型淀粉中CA的负载量依赖于直链淀粉含量和比表面积。
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  V型淀粉/CA复合物形成的O/W乳液具有良好的稳定性。
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  V-IRS/CA在所有乳液中具有最佳的乳化性能。
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  V型淀粉/CA复合物的乳化性能取决于粒径和润湿性。

引言

Pickering乳液利用固体颗粒而非传统表面活性剂来稳定界面，具有低毒性、高稳定性和可控释放等优势，广泛应用于食品、制药和化妆品领域。然而，天然食品级颗粒（如蛋白质、多糖）往往面临界面活性不足或环境敏感性等挑战。近年来，淀粉基颗粒因其来源广泛、生物相容性优良和结构可修饰性而成为研究热点（Li, Zhang等，2020）。然而，天然淀粉颗粒不具疏水性，通常不适合在乳化过程中吸附于油水界面（Li等，2013）。为解决这一问题，许多研究通过引入脂肪酸对淀粉进行疏水性改性以增强其两亲性，从而形成V型淀粉-脂肪酸复合物（Chen等，2021；Feng, Cai等，2024；Li等，2021；Wang等，2025）。用作淀粉修饰剂的脂肪酸可增强淀粉的物理性能和界面性能。然而，它们在传递抗菌和抗氧化等功能性方面存在局限，限制了其在功能性食品和活性包装领域的应用。因此，这些局限性制约了基于V型淀粉-脂肪酸复合物的Pickering乳液在食品工业中的应用。

肉桂精油（CEO）来源于肉桂属（Cinnamomum）物种，其中含有反式肉桂醛（CA）作为其主要生物活性成分之一，具有抗菌特性。与脂肪酸相比，肉桂醛不仅赋予复合物更优的界面活性和更广泛的环境适应性（Hu等，2020；Yu等，2025；Zhao等，2022），还提供额外的抗菌和抗氧化功能（Xing等，2024），显著增强了Pickering乳液的应用潜力。研究表明，CEO/β-环糊精（β-CD）乳液比单独的β-CD乳液表现出更好的储存稳定性。在高浓度下，过量的β-CD复合物主要分布于水相中，在CEO/β-CD乳液中形成稳定的网络结构。这表明与CEO的络合减少了β-CD分子间的氢键相互作用，防止β-CD在乳液液滴界面聚集和结晶，从而获得更小的液滴尺寸和改善的稳定性（Tian等，2022）。由于V型淀粉具有类似于环糊精的空腔结构，因此同样能够包封肉桂醛。事实上，之前的研究已成功制备了V型淀粉/肉桂醛复合物（Gao等，2023）。进一步研究表明，CEO可以改善复合物的界面活性（Hu等，2020；Tian等，2022；Zhao等，2022）。V型淀粉/肉桂醛（V型淀粉/CA）复合物在此方面具有独特优势。将肉桂醛包封于V型淀粉的螺旋空腔中赋予所得V型淀粉/CA复合物界面活性。然而，目前关于V型淀粉结构与乳化性能关系的研究主要集中于淀粉-脂质包合复合物（Zhou等，2025），而少有研究探索V型淀粉/CA复合物作为Pickering稳定剂并评估其乳化性能的差异。

目前，关于V型淀粉/CA复合物的研究大多集中于使用单一淀粉品种进行肉桂醛的包封效率（Gao等，2023）。尽管已知淀粉结构参数（直链淀粉含量、粒径、比表面积）因植物来源不同而存在显著差异，且这些参数会影响脂质包封（Sun等，2023），但尚无研究系统考察不同来源V型淀粉的结构多样性如何影响CA负载量及随后所得复合物的乳化性能。更重要的是，之前关于淀粉-肉桂醛复合物的研究通常追求将CA分子包封于V型螺旋空腔内，以实现保护和控制释放。而本研究中，肉桂醛的苯环插入V型淀粉的疏水空腔内，而醛基则刻意暴露在空腔外。这种定向包封并非旨在简单的保护或释放，而是创建一个活性界面，使暴露的–CHO基团能够参与后续的Schiff碱反应。因此，本工作制备的V型淀粉/CA复合物不仅是Pickering稳定剂，还是用于进一步功能化的活性构建模块。

本研究使用来自五个不同来源的淀粉制备了V型淀粉/CA复合物：籼稻淀粉（IRS）、粳稻淀粉（JRS）、藜麦淀粉（QS）、扁豆淀粉（LS）和豌豆淀粉（PS）。这些淀粉具有不同的结构特征，包括粒径、直链淀粉含量和晶体结构方面的差异，预期会影响其包封肉桂醛的能力。本研究旨在系统阐明V型淀粉的结构变化如何调控CA的包封行为，进而调节所得V型淀粉/CA复合物颗粒的乳化性能。因此，建立不同植物来源V型淀粉/CA复合物的结构-功能关系，为高性能Pickering乳液和高级界面系统的理性设计提供了重要见解。

章节摘要

材料

籼稻购自深圳市景公芳粮油有限公司（中国深圳）。粳稻购自益海嘉里食品工业有限公司（中国盘锦）。藜麦购自青海柏唐商贸有限公司（中国西宁）。籼稻淀粉（IRS，约23%直链淀粉）、粳稻淀粉（JRS，约24%直链淀粉）和藜麦淀粉（QS，约31%直链淀粉）的提取方法见补充材料。扁豆淀粉（LS，约64%直链淀粉）购自会宁县

FTIR分析

V型淀粉/CA复合物的制备流程示意图见图1。傅里叶变换红外光谱（FTIR）通常作为检测载体与配体分子间相互作用的有效工具。当配体分子进入载体的螺旋空腔并与线性淀粉结合时，光谱中的峰在位置和强度上会发生偏移。图2（A1-A3）展示了五种天然淀粉、V型淀粉、V型淀粉

结论

本研究采用乙醇沉淀法合成了五种不同淀粉（具有不同直链淀粉含量和颗粒大小）的V型淀粉，并制备了具有不同粒径和润湿性的V型淀粉/CA复合物。V型淀粉的结构特性显著影响其对肉桂醛的包封效果，进而影响复合物的乳化性能。所有乙醇改性的V型淀粉均表现出V₆型

CRediT作者贡献声明

陈杰瑶：写作—审阅与编辑，写作—初稿，验证，方法论，调查，形式化分析，数据整理，概念化。万思欣：写作—审阅与编辑，方法论，调查，数据整理。陈佩：写作—审阅与编辑，方法论。黄伟娟：写作—审阅与编辑，写作—初稿，验证，指导，资源，项目管理，方法论，调查，资金获取，形式化分析，数据

利益冲突声明

作者声明以下财务利益/人际关系可能被视为潜在的利益冲突：黄伟娟报告获得中国国家自然科学基金提供的财务支持。黄伟娟报告获得广东省基础与应用基础研究基金提供的财务支持。如有其他作者，他们声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响

致谢

本工作得到中国国家自然科学基金（批准号 32502404）和广东省基础与应用基础研究基金（批准号 2025A1515011881，2026A1515011868）的资助。

陈杰瑶|万思欣|陈佩|黄伟娟