淀粉是植物通過(guò)光合作用產(chǎn)生的一種碳水化合物，也是食品工業(yè)中一種重要的生產(chǎn)原料。根據(jù)結(jié)構(gòu)的差異，淀粉可大致分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。其中，直鏈淀粉主要由α-D-吡喃葡萄糖通過(guò)α-1,4糖苷鍵連接形成；支鏈淀粉在直鏈淀粉結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，分子中還具有由α-1,6糖苷鍵連接形成的側(cè)鏈分支。在淀粉制品的加工及儲(chǔ)運(yùn)中，淀粉理化特性的改變以及它與食品中其他組分的相互作用，對(duì)其品質(zhì)和感官有較大影響。同時(shí)，淀粉理化特性的變化可能會(huì)使其風(fēng)味、質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值在加工和貯藏過(guò)程中發(fā)生褪變。相關(guān)研究表明，通過(guò)添加聚丙烯酸鈉和偶氮二甲酰胺等淀粉改良劑可改善和保護(hù)饅頭、面包及餅干等淀粉類食品的營(yíng)養(yǎng)和品質(zhì)。但是，隨著人們對(duì)化學(xué)合成類淀粉改良劑對(duì)人體潛在毒性的認(rèn)識(shí)，使其在食品加工中被逐漸限制或禁止使用。因此，從食物資源中篩選出安全、高效的淀粉改良劑已成為食品相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

茶多酚是茶葉中酚類化合物的總稱，是茶葉中主要的生物活性物，主要包括表兒茶素、表沒(méi)食子兒茶素、表兒茶素沒(méi)食子酸酯和表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯等4種成份。研究表明，茶多酚具有抗氧化、抗輻射、抗菌、抗腫瘤等多種有益人體健康的生物活性。同時(shí)，茶多酚還對(duì)改善和提高食品的質(zhì)量與感官品質(zhì)有積極的作用，在食品、生物及醫(yī)藥行業(yè)展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

分子動(dòng)力學(xué)模擬是一種分析分子在微觀反應(yīng)體系中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的有效技術(shù)，能系統(tǒng)觀察各種微觀分子在反應(yīng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡，適用于探討分子水平上的相互作用機(jī)理。近年來(lái)，通過(guò)與波譜分析技術(shù)的耦合，分子動(dòng)力學(xué)模擬已被用于分析化合物之間的分子相互作用，進(jìn)而揭示相關(guān)反應(yīng)機(jī)理。本文研究茶多酚對(duì)饅頭品質(zhì)及淀粉理化特性的影響，并進(jìn)一步通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬，從分子水平上初步探究茶多酚與淀粉在熱加工條件下的分子相互作用，為茶多酚在食品工業(yè)中的進(jìn)一步開發(fā)和高值轉(zhuǎn)化利用提供理論與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

金龍魚低筋粉：益海嘉里食品工業(yè)有限公司；干酵母安琪酵母股份有限公司；茶多酚來(lái)源于綠茶，純度≥99%，西安通澤生物科技有限公司；實(shí)驗(yàn)用水為蒸餾水；所有其他試劑均為分析純。

MM-ESC1510型面包機(jī)：美的集團(tuán)股份有限公司；JYL-350型攪拌機(jī)九陽(yáng)股份有限公司；UV1800BPC紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)上海美譜達(dá)儀器有限公司；DSC-1型差示掃描量熱儀梅特勒-托利多公司；TA.XT.Plus型質(zhì)構(gòu)儀英國(guó)StableMicroSystems有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 饅頭的制作

將100g低筋粉、1g干酵母以及不同添加量（1%、2%、3%、4%和5%，w/w，基于低筋粉的質(zhì)量）的茶多酚混合均勻，然后向混合后的干粉中加入50g蒸餾水，使用面包機(jī)的和面程序與發(fā)酵程序完成面團(tuán)的攪揉與發(fā)酵。隨后，以50g/個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)面團(tuán)進(jìn)行分割、滾圓及松弛。將整形后的面團(tuán)置于100℃條件下蒸制20min。將蒸制好的饅頭冷卻至25℃，分別測(cè)定其比容、質(zhì)構(gòu)、硬化速度和α-淀粉含量。

1.2.2 比容的測(cè)定

采用油菜籽等體積置換法測(cè)定饅頭的體積。用燒杯量取250mL的油菜籽，倒出油菜籽后將饅頭樣品放入該燒杯，接著將倒出的油菜籽緩緩放入，至總體積達(dá)到250mL為止，剩余油菜籽的體積即為饅頭的體積。通過(guò)下式計(jì)算饅頭的比容：

式中：S為比容，單位mL/g；v為饅頭體積，單位mL；m為饅頭的質(zhì)量，單位g。

1.2.3 質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

將饅頭切割成厚度為2cm的均勻薄塊，取中間面積最大的一塊用于測(cè)定樣品的硬度、黏度、膠粘性和咀嚼性等質(zhì)構(gòu)參數(shù)。測(cè)試模式為TPA二次咀嚼模式，測(cè)試探頭為P/36R柱形探頭，觸發(fā)力為5g，下壓速度為1mm/s，壓縮形變量為50%。每個(gè)樣品選取3個(gè)測(cè)試點(diǎn)，每個(gè)測(cè)試點(diǎn)重復(fù)測(cè)定3次，測(cè)定結(jié)果取平均值。

1.2.4 硬化速度的測(cè)定

將饅頭儲(chǔ)存在4℃條件下，分別取保存0和24h的饅頭，對(duì)其硬度進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試方法同1.2.3。硬化速度計(jì)算公式如下：

式中：R為硬化速度，單位g/h；H24為儲(chǔ)存24h后的饅頭的硬度，單位g；H0為儲(chǔ)存0h的饅頭的硬度，單位g。

1.2.5 α-淀粉含量的測(cè)定

取儲(chǔ)存24h后的饅頭，去除外表皮后用攪拌機(jī)將其打成均一的粉末。取400mg粉末加入30mL蒸餾水中，在25℃條件下連續(xù)攪拌20min，隨后于4000r/min、25℃條件下離心10min，收集上清液。取5mL上清液與1mL碘試劑（2%碘化鉀和0.2%碘單質(zhì)的混合溶液，w/v）混勻，于25℃下避光孵育15min，測(cè)定反應(yīng)混合溶液在620nm波長(zhǎng)下的吸光度。溶液的吸光度值越大，α-淀粉含量越高。

1.2.6 小麥淀粉的制備

將75g低筋粉與40g蒸餾水混勻，充分揉捏使其形成面團(tuán)，隨后將面團(tuán)置于含有100mL蒸餾水的燒杯中，25℃靜置20min，然后用手輕輕揉洗，而后多次用蒸餾水對(duì)面團(tuán)進(jìn)行沖洗，直至將淡黃色面筋組分分離。把揉洗和沖洗所得的乳濁液保留并過(guò)30目篩，將所得濾液于4000r/min、25℃條件下離心10min，取下層沉淀于45℃條件下干燥12h，所得干物質(zhì)即為小麥淀粉。

1.2.7 碘結(jié)合能力的測(cè)定

將0.1g小麥淀粉與不同添加量的茶多酚（0%、5%、10%和20%，w/w，基于淀粉質(zhì)量）加入50mL蒸餾水中，置于沸水浴中加熱30min，其間不斷攪拌。隨后置于冰水浴中將其迅速冷卻至25℃。取2.5mL上述溶液與0.5mL碘試劑（組成同1.2.5）混勻，并將混合溶液用蒸餾水稀釋至50mL，25℃避光孵育15min，于500～900nm范圍內(nèi)測(cè)定混合溶液的吸光度，以吸光度值反映樣品的碘結(jié)合能力。

1.2.8 溶解度和膨脹勢(shì)的測(cè)定

向2%（w/w）的小麥淀粉懸濁液中加入不同添加量的茶多酚（0%、5%、10%和20%，w/w，基于淀粉質(zhì)量），將混合溶液置于沸水中加熱30min，其間不斷攪拌，接著于冰水中快速冷卻至室溫（25℃）。然后，將其于5000r/min、25℃條件下離心20min，分別收集上清液和下層沉淀，將上清液于105℃條件下干燥至恒重，記錄所得干物質(zhì)的質(zhì)量；稱量并記錄下層沉淀質(zhì)量。淀粉的溶解度和膨脹勢(shì)分別按下列公式計(jì)算：

式中：M₀為所加淀粉總質(zhì)量，單位g；M₁為上清液中干物質(zhì)的質(zhì)量，單位g；M₂為下層沉淀的質(zhì)量，單位g。

1.2.9 熱特性的測(cè)定

在鋁坩堝中加入2mg淀粉，隨后加入4μL的茶多酚溶液，使得茶多酚的最終濃度為0%、5%、10%和20%（w/w，基于淀粉質(zhì)量）。將鋁坩堝密封，并在20℃下孵育24h，隨后置于差式量熱掃描儀內(nèi)，從20℃加熱至100℃，升溫速率為10℃/min。記錄淀粉糊化的起始溫度、峰值溫度、終值溫度以及糊化焓。然后將坩堝迅速冷卻至20℃，并于4℃條件下儲(chǔ)存5d，儲(chǔ)存結(jié)束后再將坩堝置于儀器內(nèi)，從80℃加熱至100℃，升溫速率為5℃/min，記錄樣品的回生焓。樣品的回生程度（%）按下式計(jì)算：

式中：ΔHr為回生焓，單位J/g；ΔHg為糊化焓，單位J/g。

1.2.10 分子動(dòng)力學(xué)模擬

在分子動(dòng)力學(xué)模擬中，分別以短鏈葡萄糖（SGS，由12個(gè)α-D-吡喃葡萄糖通過(guò)α-1,4糖苷鍵連接構(gòu)成的左手螺旋鏈糖鏈）、表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（Epigallocatechingallate，EGCG）和水溶劑盒子（TIP3PBOX，65×46×49A³）作為淀粉、茶多酚和反應(yīng)溶劑的模型開展后續(xù)的實(shí)驗(yàn)。然后，對(duì)SGS和EGCG分別加載GLYCAM-06j-1力場(chǎng)和GAFF小分子力場(chǎng)，之后載入TIP3PBOX水溶劑盒子對(duì)SGS和EGCG進(jìn)行溶劑化處理。接著，通過(guò)AMBER軟件的能量最小化程序分別對(duì)水溶劑盒子及整個(gè)反應(yīng)體系的能量進(jìn)行優(yōu)化，之后采用加熱程度將反應(yīng)體系的溫度由0K升高至370K，升溫時(shí)間為5×10^-11s，再對(duì)反應(yīng)體系的狀態(tài)（包括分子常數(shù)、壓力和溫度）進(jìn)行平衡，平衡時(shí)間為5×10^-11s。最后，在穩(wěn)定的反應(yīng)體系下，對(duì)EGCG和SGS在370K下的相互作用進(jìn)行共計(jì)4×10^-9s（2000幀軌跡）的觀察，記錄和分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中SGS空間結(jié)構(gòu)的變化、結(jié)合位點(diǎn)的數(shù)量和變化、結(jié)合力的類型和強(qiáng)度等。同時(shí)，采用SHAKE規(guī)則限制氫原子的作用，并將步長(zhǎng)設(shè)置為2×10^-15s。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果用SPSS22.0（version22.0forWindows,SPSSInc.,Chicago,IL,USA）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，顯著性差異P＜0.05。

相關(guān)鏈接：茶多酚，綠茶，表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯，表兒茶素

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