基于自组装过程的淀粉/花色苷相互作用机制及对花色苷功能的影响研究

Anthocyanins are important natural active compounds, which are very beneficial to human health. However, anthocyanins are very unstable and can be easily degraded during processing and storage. Therefore, the improvement of stability is important for the application of anthocyanins in food processing. Our previous study found that starch can interact with anthocyanins in the process of natural retrogradation and form complex compounds, thereby enhancing the stability of anthocyanin. Based on the above results, this project intends to multi-level reveal the interaction mechanism of starch/anthocyanin from the perspective of molecular interaction, molecular structure, microstructure and macroscopic properties, and explore the impact of this interaction on the properties of anthocyanins in the complex compounds. Through this research, we can provide theoretical guidance and scientific basis for the preparation of starch/anthocyanin complex, which is of great practical significance for the stabilization and efficient utilization of anthocyanin resources.

花色苷是重要的天然活性物质，对人体健康十分有利，但花色苷很不稳定，在加工和贮藏过程中极易发生降解，因此稳定性的提高对花色苷资源在食品加工中的应用具有重要意义。申请人前期研究发现，淀粉自然老化过程中能够与花色苷相互作用，并形成复合物，从而提高花色苷的稳定性。基于这个发现，本项目拟从分子相互作用力、分子结构、微观结构和宏观特性等角度，多层次揭示淀粉老化自组装过程中与花色苷的相互作用机制，并探究这种相互作用对复合物中花色苷功能特性的影响。通过本研究，可以为淀粉/花色苷复合物的制备提供理论指导和科学依据，对指导花色苷资源的稳定化和高效利用研究具有重要实际意义。

花色苷是一类果蔬中广泛存在的水溶性天然色素，具有对人体有益的多种生理活性功能，但是其不稳定，在加工及贮藏过程中极易降解，使得相关产品品质劣变。申请人前期研究发现通过增加花色苷与淀粉的相互作用，可以起到对花色苷的保护作用。针对这种现象，本项目以花色苷（矢车菊素-3-O-葡萄糖苷，C3G）与淀粉（A型玉米淀粉、B型马铃薯淀粉和C型豌豆淀粉）的结合率和结合量作为评价指标，利用多因素分析，筛选得到了影响相互作用的主要因素，解析了淀粉从不同糊化状态到老化自组装过程中复合物的分子相互作用力、分子结构、微观结构和宏观特性之间的相互关系，揭示了相互作用机制，并从稳定性、抗氧化性、体外消化等角度评价复合物中C3G的功能特性，阐明了分子相互作用与功能特性变化的内在联系。研究发现，影响相互作用的主要因素是体系pH和淀粉的水热处理条件，在pH 7和淀粉部分糊化处理条件下，C3G与淀粉相互作用的效果最好，氢键和淀粉的立体空间结构效应起主要作用，并且pH和水热处理程度也能表现出明显的协同作用；淀粉的老化过程能够增强C3G与淀粉的相互作用，且短期老化对相互作用影响更大，老化后复合物中C3G的抗氧化性能够较好保留、稳定性也得到提升，且老化后期C3G体外模拟消化稳定性更高。以上研究结果表明淀粉糊化和老化过程可以调控花色苷与淀粉的相互作用效率，从而针对性地强化对花色苷的保护，这对丰富现有的小分子和大分子相互作用理论，充分利用花色苷等多酚类自然资源，以及指导花色苷在食品加工中的高效利用都具有重要的意义。