《International Journal of Biological Macromolecules》：Starch–polyphenol interactions in food systems: Molecular mechanisms, structural modulation and implications for nutrient delivery
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•为淀粉-多酚复合物建立了一个结构-功能-释放框架。•淀粉和多酚的结构共同决定复合物的形成和组织。•多尺度结构变化调控消化、多酚的保留和释放。•从性能和可扩展性方面比较了制备策略。•标准化评估和数据驱动的设计是实际应用的关键。引言在食品化学和营养研究中，实现生物活性营养素的稳定释
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为淀粉-多酚复合物建立了一个结构-功能-释放框架。
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淀粉和多酚的结构共同决定复合物的形成和组织。
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多尺度结构变化调控消化、多酚的保留和释放。
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从性能和可扩展性方面比较了制备策略。
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标准化评估和数据驱动的设计是实际应用的关键。
引言
在食品化学和营养研究中，实现生物活性营养素的稳定释放、胃肠道保护及其在复杂食品基质中的有效利用仍然是一个重要挑战 [1]。随着消费者对健康管理、营养强化和天然功能性成分的兴趣增加，功能性食品市场持续扩大。最近的市场分析估计，全球功能性食品市场将从2023年的约3297亿美元增长到2030年的5861亿美元，年均增长率约为8.6% [2]。然而，包括脂溶性维生素、矿物质和益生菌在内的功能性成分在食品产品中的实际应用仍受到加工和储存过程中稳定性不足、易在胃肠道中降解以及生物的可利用性有限的限制 [3]。与主要设计用于实现高效释放的药物输送系统不同，食品级输送系统还必须考虑成分的安全性、加工兼容性、感官接受度和监管要求 [4]。因此，基于天然生物大分子的输送系统的开发，这些系统结合了结构可调性和食品兼容性，已成为这一领域的一个重要方向。
淀粉丰富、可再生且相对便宜 [5]。其层次结构包含多个层次，如分子链、螺旋结构、晶体/层状结构以及颗粒 [6]，而其丰富的羟基基团为分子相互作用和结构重组提供了基础，使淀粉成为食品级输送系统的理想基质 [7] [8]。然而，天然淀粉具有较高的亲水性，因此对某些疏水性生物活性化合物的亲和力有限 [9]。它还容易受到酶水解 [10]，并在加工和储存过程中可能发生回生 [11]。多酚具有多样的芳香骨架、羟基分布、分子大小和离子化特性 [12]，可以通过氢键、疏水相互作用以及在特定条件下的静电相互作用与淀粉相互作用 [13]，从而影响淀粉链的构象、分子组织和界面行为。因此，在基于淀粉的系统中，多酚不仅可以作为要输送的生物活性化合物，还可以作为结构调节剂，有助于改善载体性能。这种同时作为生物活性化合物和结构调节剂的角色，使淀粉-多酚复合物区别于传统的载体-客体输送系统，并为建立组成、结构和输送功能之间的关系提供了物质基础。
在本综述中，淀粉-多酚复合物（SPCs）被定义为通过淀粉与一种或多种多酚之间的直接分子或超分子相互作用形成的复合体系，伴随着可测量的结构或功能变化。根据多酚在淀粉结构内的空间分布，SPCs主要包括V型包合物和非包合物，后者通过氢键、疏水相互作用和其他非共价力稳定。当有明确的共价键形成证据时，也考虑了共价连接的体系。重要的是，多酚单纯存在于基于淀粉的材料中，并不一定意味着SPC的形成。在多组分系统中，直接证明淀粉-多酚相互作用对于建立SPCs的结构-功能关系至关重要，而其他基于淀粉的载体及相关材料主要用于比较结构设计原则和输送机制。本综述涵盖了具有机制相关性的天然淀粉和改性淀粉；然而，对于后者，应分别评估它们在阐明结构调节方面的价值及其在食品应用中的适用性，其实际使用取决于具体的改性方法、监管状态和可用的安全证据。
尽管许多研究报道了SPCs对调节消化和改善功能特性的影响，但分子相互作用、结构重组和功能响应之间的因果关系尚未得到充分理解。淀粉-多酚相互作用可以改变淀粉的分子结构、晶体结构和颗粒特性，从而影响其消化行为 [14]；然而，类似的功能结果可能由不同的机制产生。例如，V型复合结构可能限制了酶的接触，从而减少淀粉的水解 [15]，但也可能是由于游离多酚直接抑制α-淀粉酶或消化过程中释放的多酚 [16]。同样，对酶水解的抵抗或延迟消化反映了淀粉水解程度或动力学的变化，但这本身并不表明具有控制释放、位点特异性输送或结肠靶向能力 [17]。因此，对SPCs的输送功能评估应超越结构变化与功能终点之间的相关性。需要适当的对照和多尺度证据来确定分子相互作用如何通过结构重组影响胃肠道消化、生物活性化合物的释放以及最终的制剂性能。
近年来，几篇综述从不同角度总结了淀粉-多酚相互作用、基于淀粉的输送系统及相关多酚输送策略的进展（表1）。Han等人系统地回顾了SPCs的形成机制、多尺度结构表征和应用 [18]，而Ding等人则关注了化学改性淀粉与多酚之间相互作用的机制、影响因素、表征方法和食品应用 [19]。尽管这些综述大大提高了对SPCs形成和功能的理解，但将分子组成、分子间相互作用、多尺度结构、胃肠道行为和实际输送性能系统地整合到一个连续的结构-功能框架中仍然有限。因此，本综述重点关注用于食品级营养输送的SPCs的设计，并探讨了淀粉的结构特性、多酚的分子结构及其相互作用方式如何共同调节SPCs的多尺度结构、胃肠道行为和在食品制剂中的性能。进一步讨论了现有证据的局限性、制备可行性、安全性和转化限制，为SPCs在食品系统中的合理设计和实际应用提供了更清晰的理论基础。
章节片段
分子相互作用机制
淀粉-多酚复合物的形成取决于淀粉链段和多酚分子之间的空间兼容性和分子间相互作用。根据多酚在淀粉结构中的空间位置，SPCs通常可以分为包合物和非包合物。在包合物中，多酚进入或部分进入由直链淀粉单螺旋形成的疏水腔内 [20]，而非包合物则主要发生在
制备策略
淀粉-多酚复合物的形成不仅取决于淀粉和多酚之间的结构兼容性，还取决于加工过程中链暴露的协调调节、分子移动性和随后的重排。不同的制备方法通过压力、剪切、相行为或化学反应改变淀粉颗粒和分子链的组织，从而影响多酚的结合模式和最终形成的复合物结构。
转化策略
SPCs在营养输送方面的发展得益于药物输送领域已建立的概念的跨学科转移和适应。药物输送系统强调载体-客体相互作用、界面组装和环境响应性在调控生物活性化合物稳定性和释放中的作用，而将其应用于食品还需要考虑成分的可食用性、加工兼容性等因素
口服安全性
SPCs作为食品输送材料的安全评估应基于现实的饮食暴露情景，而不仅仅基于其各组分的消费历史或材料相容性进行推断。目前的研究主要提供初步的体外证据。例如，淀粉-槲皮素复合颗粒在细胞相容性评估中未见明显的细胞毒性 [53]，而与槲皮素、原花青素或单宁酸形成的玉米淀粉纳米复合物
结论与未来展望
淀粉-多酚复合物为桥接食品生物大分子的结构调节和营养输送提供了一个与食品相容的材料平台。本综述系统总结了SPCs在分子相互作用、结构调节、制备策略、胃肠道行为、食品应用、安全性和监管考虑方面的进展。
CRediT作者贡献声明
赵军：撰写——审稿与编辑，概念构思。张宇：撰写——初稿，研究，数据分析，概念构思。陈思宇：可视化，方法学，研究。文欣欣：验证，研究。李军：研究。唐玉娇：撰写——审稿与编辑，概念构思。
致谢
我们感谢吉林省科技发展计划（20240303046NC）提供的财务支持，以及长春大学食品科学学院实验室提供的技术支持。
赵军|张宇|陈思宇|文欣欣|李军|唐玉娇
