茶多酚对大米淀粉理化特性的影响.pdf

深加工与跨界应用中国茶叶加工2 0 2 3（3）：45-5145茶多酚对大米淀粉理化特性的影响潘俊娴12，吕杨俊12,蒋玉兰1.2，叶丽伟12,王需菲1,2,朱跃进1,2,张士康1,2*（1.中华全国供销合作总社杭州茶叶研究所，浙江杭州310 0 16；2.浙江省茶资源跨界应用技术重点实验室，浙江杭州310 0 16)摘要：为研究茶多酚对大米淀粉理化特性的影响，以大米淀粉为原料，添加不同比例的茶多酚后考察大米淀粉溶解度、膨胀度、透光率、沉降率、冻融稳定性、糊化特性、热力学特性、流变学特性等的变化。结果表明，添加茶多酚会影响大米淀粉的溶解度和膨胀度，延缓淀粉糊透光率的降低，对沉降率和冻融稳定性影响较小。随着茶多酚添加量的增加，大米淀粉糊化温度、崩解值和糊化烩显著升高，最低粘度和最终粘度降低。添加茶多酚后，淀粉表观粘度、储能模量和损耗模量呈下降趋势，损耗因子tano有所增加。关键词：茶多酚；大米淀粉；糊化特性；热力学特性；流变学特性中图分类号:Q946.84;TS231Effect of Tea Polyphenols on the Physicochemical Properties ofPAN Junxian2,LYU Yangjun2,JIANG Yulan2,YE Liweil-2,WANG Peifei-,ZHU Yuejn2,C 1.Hangzhou Tea Research Institute,CHINA CO0P,Hangzhou 310016,China;2.Zhejiang Key Laboratory of Transboundary Applied Technology for Tea Resources,Hangzhou 310016,China)Abstract:In order to study the effect of tea polyphenols on the physicochemical properties of rice starch,thechanges of the solubility,dilatability,transmittance,sedimentation rate,freeze-thaw stability,pasting properties,thermal properties and rheological properties of rice starch were investigated after adding different proportions of teapolyphenols into the rice starch.The results showed that the addition of tea polyphenols could affect the solubility anddilatability of the rice starch,delay the decrease of the transmittance of starch paste,but have little effect on thesedimentation rate and freeze-thaw stability.With the increase of tea polyphenols,the pasting temperature,breakdownvalue and pasting enthalpy of rice starch increased significantly,and the minimum viscosity and final viscositydecreased.After the addition of tea polyphenols,the apparent viscosity,storage modulus and loss modulus of starchdecreased,while the loss factor tan increased.Keywords:Tea polyphenols;Rice starch;Pasting properties;Thermal properties;Rheological propertiesD0I:10.15905/j.zgcyjg.2095-0306.2023.03.08文献标识码：ARice StarchZHANG Shikangl-2文章编号：2 0 9 5-0 30 6(2 0 2 3)0 3-0 0 45-0 7大米是我国主要的粮食作物之一，淀粉是其主要成分，约占总成分的8 0%以上。大米淀粉的收稿日期：2 0 2 3-0 8-18，修改日期：2 0 2 3-0 9-2 2基金项目：龙游县科技计划项目（JHXM2021017）作者简介：潘俊娴（19 9 1-），女，浙江金华人，助理研究员，研究方向为茶食品技术。*通讯作者：基本结构为葡萄糖,由直链淀粉和支链淀粉构成 2大米淀粉颗粒较小,平均粒径在2 7 m左右,且46颗粒分布较均匀,呈现不规则的多角形,在溶液中具有良好的分散性3。大米淀粉因其良好的加工特性和营养特性，常被开发成米制品或作为增稠剂应用于食品中叫。茶多酚是茶叶中重要的生物活性物质，其含量占茶叶干重的18%36%，主要包括儿茶素类、黄酮类、黄酮醇类、酚酸类、缩酚酸类及聚合酚类等成分 4。茶多酚具有抗氧化、抗辐射、抗炎症等作用，已被广泛应用于食品、日化和医药等领域。目前，关于植物多酚和淀粉间相互作用的探索已成为相关领域的研究热点。植物多酚与淀粉的相互作用会影响淀粉的理化特性、加工特性和消化特性，且与多酚的来源、种类、添加量，淀粉的来源、结构等因素相关 6-7 。XIAO等 18 研究报道茶多酚能破坏淀粉的晶体结构，显著影响糊化恰。WU等9 研究发现随着茶多酚添加量的增加，大米淀粉的终值粘度显著下降。CHEN等 0 报道茶多酚会阻碍淀粉分子链间的缠绕，从而导致淀粉糊的粘度下降。本团队前期研究发现儿茶素可通过氢键与小麦淀粉相互作用，阻碍淀粉分子有序结构的形成,延缓淀粉的回生-12 。文章从淀粉溶解度、膨胀度、糊化特性、热力学特性、流变学特性等方面研究茶多酚对大米淀粉理化特性的影响，为茶多酚在米制品上的开发应用提供理论基础。1材料与方法1.1 材料与试剂茶多酚（含量9 0%）,杭州怡倍嘉茶叶科技有限公司；大米淀粉，安徽顺鑫盛源生物食品有限公司。1.2仪器与设备RVA4500型快速黏度分析仪，澳大利亚波通公司；DSC-3型差示扫描量热仪，瑞士梅特勒-托利多公司；DHR-3型旋转流变仪，美国TA仪器公司；TU-1901双光束紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司;DHG-9140A型电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；AL204电子天平,梅特勒-托利多仪器（上海)有限公司；DK-S24型电热恒温水浴锅，上海精宏实验设备有限公司；EPED-10TH实验室级纯水器，南京易普易达科技发展有限公司；LD-IIB低速大容量多管离心机，无锡市瑞江分析仪器有限公司。中国茶叶加工2023(3)1.3实验方法1.3.1淀粉溶解度与膨胀度测定称取0.5g淀粉于离心管中，分别添加占淀粉质量1%、2%、3%、4%、5%的茶多酚，再加人2 4.5g蒸馏水，充分混匀，在55、6 5、7 5、8 5、9 5下加热30min，冷却至室温,30 0 0 r/min离心2 0 min，将上清液于10 5烘干至恒重,计算其溶解度S；将离心管中的沉淀称重，计算其膨胀度B。公式如下：溶解度:S(%)=A/W100%膨胀度:B(g/g)=Wx(1-S%)式中：A为上清液烘至恒重后的质量，g；W为样品质量，g;P为沉淀质量，%。1.3.2淀粉透光率与沉降率测定称取0.4g淀粉于离心管中，分别添加占淀粉质量1%2%、3%、4%、5%的茶多酚，再加人39.6蒸馏水，振荡混匀，充分糊化后冷却至室温，于620nm波长处测定其透光率。将淀粉糊置于4冷藏，每隔2 4h取出，恢复至室温，测定淀粉糊的透光率。采用同样的样品制备方法，冷却后将淀粉糊转移至带刻度试管中，置于4冷藏8、18、2 8、48、9 6、12 0 h 后取出记录上清液的体积，按下式计算淀粉的沉降率。沉降率（%）=上清液体积/总体积10 0%1.3.3淀粉冻融稳定性测定称取1.5g淀粉于离心管中，分别添加占淀粉质量1%、2%、3%、4%、5%的茶多酚，再加人2 8.5g蒸馏水，振荡混匀，充分糊化后冷却至室温，置于-18 冷冻2 2 h,取出后在30 水浴解冻2 h，3500r/min离心15min，倒掉上清液后称重，按照以下公式计算析水率。析水率(%)=G2-G3x100%G2-G1式中：G1为离心管的质量，g;G2为糊化样品加离心管的质量，g;G3为弃去上清液后的质量，g。1.3.4淀粉糊化特性测定称取3.0 g淀粉，分别添加占淀粉质量1%、2%、3%、4%、5%的茶多酚，再加人2 5mL蒸馏水，在RVA测试铝盒中混合均匀。RVA测定采用系统内设置的程序（美国谷物化学协会AACC规定方法standard1）：先以9 6 0 r/min转速搅拌10 s，之P潘俊娴，吕杨俊，蒋玉兰，等：茶多酚对大米淀粉理化特性的影响后以16 0 r/min转速持续搅拌。50 保持1min，3.7min内升至9 5，保持2.5min，再在3.8 min内降至50,并在该温度下保持2 min。1.3.5淀粉热力学特性测定首先用标准铟对DSC进行温度和热恰校正。将淀粉与占淀粉质量1%、2%、3%、4%、5%的茶多酚按比例混合均匀。称取3.0 mg混合样品于PE中,按1:2(w:v)加入蒸馏水(即6 L),搅拌均匀，密封平衡12 h。将样品在DSC上糊化，条件为：以5/min速度从2 5加热到110,以空埚为对照参比，氮气为载气,流速为2 0 mL/min。1.3.6淀粉流变学特性测定称取1.0 g淀粉于离心管中，分别添加占淀粉质量1%、2%、3%、4%、5%的茶多酚，再加入15.6g蒸馏水，混合均匀，9 5水浴加热30 min充分糊化后冷却至室温。采用平板-平板测量系统，平板直径40 mm,设置间隙1 mm。静态剪切流变测定参数：测试温度为2 5，剪切速率()为10 30 0 s-l。动态黏弹性测定参数：扫描应力为1%，扫描频率为0.1 10 0 rad/s。1.4数据分析实验均为3次重复，采用SPSS20.0进行数据分析，P0.05表示差异显著。2 结果与分析2.1茶多酚对大米淀粉溶解度与膨胀度的影响溶解度和膨胀度是研究淀粉糊化性质的重要指标之一 13。溶解度反映淀粉在溶胀过程中的溶出程度，与直链淀粉含量呈正相关；膨胀度反映淀粉颗粒的吸水、保水能力，与支链淀粉含量呈正相关 4。茶多酚对大米淀粉溶解度和膨胀度的影响分别见图1和图2。由图1可知，随着温度的升高，大米淀粉的溶解度逐渐增大，当温度为55时，大米淀粉的溶解度较小，当温度达到9 5后，溶解度迅速增大，说明淀粉颗粒大量溶出。温度较低时，溶出物大部分来自于茶多酚，且随着茶多酚添加量的增加，溶解度增大。随着温度的升高,淀粉溶解度增大,不同茶多酚添加量下大米淀粉溶解度之间的差距逐渐变小,温度达到8 5后,空白组溶解度开始高于茶多酚组，当温度达到9 5后，空白组溶解度显著高于茶多酚组。MUJTABA等 15 研究了绿茶提47取物对大米淀粉性质的影响，发现温度9 0 下，随着绿茶提取物浓度的增加,绿茶提取物-淀粉复合物的溶解度降低。167空白1%茶多酚2%茶多酚123%茶多酚4%茶多酚15%茶多酚（%）84-55图1茶多酚对大米淀粉溶解度的影响Fig.1 Effect of tea polyphenols on the solubility ofrice starch注：空白是指不添加茶多酚的纯淀粉。图中不同字母表示具有显著差异（p0.05),下同。Note:the blank refers to pure starch without the addition of teapolyphenols.Dfferent letters indicates significant difference(p0.05），析水率在56.10%57.8 7%之间。添加5%茶多酚的大米淀粉析水率显著减小，析水率为52.45%。70760a50-(%）本40-30-20-104580aa0+空白1%茶多酚2%茶多酚3%茶多酚4%茶多酚5%茶多酚图5茶多酚对大米淀粉冻融稳定性的影响Fig.5 Effect of tea polyphenols on the freeze-thawstability of rice starch100a120b潘俊娴，吕杨俊，蒋玉兰，等：茶多酚对大米淀粉理化特性的影响2.4茶多酚对大米淀粉糊化特性的影响茶多酚对大米淀粉糊化特性曲线和糊化特性参数的影响如图6 和表1所示。由图6 和表1可知，添加茶多酚后大米淀粉的糊化温度显著升高，当添加量为5%时，大米淀粉糊化温度最高，这可能是因为茶多酚与淀粉之间竞争性吸水或茶多酚与淀粉之间相互作用,影响大米淀粉的糊化,从而导致糊化温度升高。茶多酚对大米淀粉峰值粘度影响较小，但显著性降低了最低粘度和最终粘度。崩解值与淀粉颗粒的破损程度、淀粉糊的热稳定性有关叫。与空白对照相比，添加茶多酚后大米淀粉的崩解值显著性升高，说明茶多酚能加强大米淀粉的糊化破裂。杜京京 16 也研究报道添加5%、10%和2 0%茶多酚后大米淀粉的崩解值增加。任顺成等 17 研究发现玉米淀粉中添加儿茶素对峰值粘度没有显著影响，但可显著降低最低粘度和最终粘度，升高崩解值。回生值反映淀粉冷糊的稳定性和老化趋势。从表1可以看出，添加茶多酚可显Table 1 Effect of tea polyphenols on the pasting properties of rice starch样品糊化温度()峰值时间(min)峰值粘度(cP)最低粘度(cP)最终粘度(cP)SamplesPasting temperaturePeak time空白82.850.52d1%茶多酚84.820.03c2%茶多酚85.580.03bc3%茶多酚86.170.53b4%茶多酚86.170.49b5%茶多酚87.250.78a2.5茶多酚对大米淀粉热力学特性的影响茶多酚对大米淀粉热力学特性的影响结果见表2。由表2 可知，添加茶多酚后大米淀粉的起始温度显著性降低，终止温度无明显差异。糊化恰Hg随着茶多酚添加量的增加呈升高趋势。糊化恰表示熔融淀粉分子双螺旋结构所需的能量，其与淀粉双螺旋结构的数量和强度有关 3。淀粉糊化恰的升高可能是由于茶多酚与淀粉分子相互作用，增加了淀粉分子之间的作用力，从而导致其糊化恰增加。WU等 18 研究发现大米淀粉的起始温度、峰值温度、终止温度和糊化烩均随着49著增加大米淀粉的回生值，说明茶多酚促进了大米淀粉的短期回生。40003500-3000-2500-(d）2000-1500-10005000+0100200300400500600700800时间（s）Time图6 茶多酚对大米淀粉糊化特性的影响Fig.6 Effect of tea polyphenols on the pastingproperties of rice starch表1茶多酚对大米淀粉糊化特性的影响Peak viscosityMinimum viscosityFinal viscosity6.980.04a2956.677.64ab7.000.00a2878.3327.54ab2085.0036.06b3610.6720.50b7.000.00a2854.67115.28b 2012.33196.61bc 3529.3398.59bc7.000.00a2919.3311.02ab1909.6716.44cd 3546.0021.66bc7.000.00a2970.3346.19a1849.6735.50cd3485.3357.98cd7.000.00a2955.3343.75ab100温度8060(）晋空白401%茶多酚2%茶多酚3%茶多酚2 04%茶多酚一5%茶多酚崩解值(cP)回生值(cP)Breakdown viscosity Setback viscosity2529.6730.66a3809.3388.19a1781.6791.44d3377.0053.69d茶多酚添加量的增加而降低。XIAO等 19 I研究报道添加绿茶多酚后大米淀粉的起始温度、峰值温度、终止温度和糊化恰下降。之前的研究与本文结果的差异，可能是因为茶多酚添加量的不同等因素导致的。DSC测得的起始温度To均低于RVA所测得的糊化温度，说明大米淀粉、大米淀粉和茶多酚混合物的熔融进程先于粘度增加的起始进程 2 0 。同时,DSC测得的峰值温度Tp也低于RVA所测得的Tp，表明其粘度的快速增加发生在淀粉结晶区完全熔融之后 2 0 427.0023.07d793.3337.53c842.3381.71c1009.6721.83b1120.6723.25a1173.6747.69a1279.6776.40c.1525.6736.47b1517.0098.02b1636.3322.94a1635.6725.58a1595.3337.82ab50样品Samples空白1%茶多酚2%茶多酚3%茶多酚4%茶多酚5%茶多酚2.6茶多酚对大米淀粉流变学特性的影响2.6.1静态流变学特性从图7 可知，随着剪切速率的增大，大米淀粉表观粘度降低，说明其具有假塑性流体剪切变稀的性质。在淀粉糊中，淀粉分子链之间相互缠绕，使得流动受阻，当受到剪切作用时，分子链被拉直，缠结点逐渐减少，流动阻力降低，从而使淀粉糊表观粘度下降13。添加茶多酚后，淀粉表观粘度呈下降趋势，这可能是由于茶多酚与淀粉发生相互作用，分子链间缠结减少，表观粘度下降。空白6-1%茶多酚2%茶多酚53%茶多酚4%茶多酚4一5%茶多酚3-2-1-0-0图7 茶多酚对大米淀粉静态流变学特性的影响Fig.7 Effect of tea polyphenols on the staticrheological properties of rice starch2.6.2动态流变学特性茶多酚对大米淀粉动态流变学特性的影响如图8 所示。由图8 可知,所有样品的储能模量(G)均大于损耗模量(G),tan小于1,G与G随频率增加而上升,说明所有样品以弹性性质为主,均为典型的弱凝胶体系。随着茶多酚添加量的增加，大中国茶叶加工2023(3)表2 茶多酚对大米淀粉热力学特性的影响Table 2 Effect of tea polyphenols on the thermal properties of rice starch起始温度To()Initial temperature59.730.09a57.570.44b56.640.52c54.670.27d54.000.78d52.970.43e50100剪切速率(1/s)Shear rate峰值温度Tp()Peak temperature64.700.17a63.830.09ab63.440.02bc62.650.08cd61.890.25d60.471.22e150200终止温度Tc()Termination temperature69.980.32a70.370.44a69.730.66a69.650.12a70.051.24a70.180.64a米淀粉的G和G呈现下降的趋势，混合体系粘弹性减弱，这可能是因为茶多酚与大米淀粉相互作用从而影响混合体系的粘弹性。与空白对照相比，添加茶多酚的大米淀粉tan8有所增加，说明茶多酚使得大米淀粉流动性增强。田金木等 2 1 研究发现随着红茶水提物浓度的增加，淀粉凝胶G和G均下降,而tano增加。150()100-C024250300糊化烩Hg(J/g)Enthalpy of gelatinization2.880.30d4.860.04c4.750.37c6.490.52b7.050.19ab7.520.23a空白1%茶多酚2%茶多酚3%茶多酚4%茶多酚-5%茶多酚6810121416频率(Hz)Frequency10-0246810121416频率(Hz)Frequency空白1%茶多酚-2%茶多酚3%茶多酚4%茶多酚一5%茶多酚潘俊娴，吕杨俊，蒋玉兰，等：茶多酚对大米淀粉理化特性的影响510.3070.250.20guel0.150.100.050.000图8 茶多酚对大米淀粉动态流变学特性的影响Fig.8 Effect of tea polyphenols on the dynamicrheological properties of rice starch3结论文章研究了不同添加量（1%5%）的茶多酚对大米淀粉溶解度、膨胀度、透光率、沉降率、冻融稳定性、糊化特性、热力学特性、流变学特性的影响。添加茶多酚会影响大米淀粉的溶解度和膨胀度，可延缓淀粉糊透光率的降低，但对沉降率和冻融稳定性影响较小。随着茶多酚添加量的增加，大米淀粉的糊化温度和崩解值显著升高，最低粘度和最终粘度降低。大米淀粉的糊化饸随着茶多酚添加量的增加呈升高趋势。随着剪切速率的增大，大米淀粉表观粘度降低，添加茶多酚后，淀粉表观粘度呈下降趋势。添加茶多酚后，淀粉的储能模量和损耗模量呈下降趋势，损耗因子tan有所增加。因此,茶多酚的添加影响了大米淀粉的理化特性。参考文献：1李蟠莹.原花青素对大米淀粉理化性质及消化性的影响 D南昌：南昌大学，2 0 18.2】武娜，杨杨，边鑫，等.可溶性大豆多糖对大米淀粉物化特性的影响.食品安全质量检测学报，2 0 2 2，13（19)：6 140-6146.3杨错.海藻酸钠对大米淀粉物性及米发糕品质影响研究 D无锡：江南大学，2 0 2 2.4冷雪，张根义.茶多酚对两种淀粉热力学特性及糊化特性影响的研究.食品工业科技，2 0 13，34(14)：8 1-8 4，9 0.5 陈南，陈龙，何强，等.茶多酚对小麦淀粉理化特性和面包品质的影响及机理.食品科学，2 0 2 1，42(2 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