《Food Chemistry》：Starch-based oil powders as simple strategy for enhancing thermal-oxidative stability of lutein
编辑推荐：
本研究采用乙醇诱导重结晶制备V型淀粉，系统评估了不同淀粉基载体（原淀粉、多孔淀粉、V型淀粉和 amorhpous淀粉）的微观/宏观结构与包埋效果及热氧化稳定性的相关性。结果表明，V型淀粉因分子内包埋和均匀油分布，表现出最优的包埋效果（94.16%）和热氧化稳定性（氧化起始温度195.44℃，诱导时间18.47h），为脂溶性生物活性物质在热加工食品中的应用提供了高效稳定的包埋技术。
王一帆|胡长丽|高桐|沙希德·艾哈迈德·琼乔|张斌|高青|黄强
华南理工大学食品科学与工程学院，中国广州510640
摘要
叶黄素的氧化降解限制了其在热加工食品中的应用。本研究选取了代表性的基于淀粉的载体来结构化叶黄素油，并通过一种简单、温和且低成本的混合方法，系统地研究了微观/宏观结构与吸附/保护效果之间的关系。V-型淀粉（通过乙醇诱导重结晶制备）表现出优异的叶黄素保留率（94.16%）、最高的氧化起始温度（195.44°C）和最长的氧化诱导时间（18.47小时），这主要归因于叶黄素分子被包裹在螺旋空腔中以及油分布的高度均匀性。多孔淀粉通过物理孔隙屏障提供了中等程度的保护，而非晶淀粉则显示出最高的吸附能力（5.57克/克），但稳定性最差。吸附能力与堆积密度呈负相关（r = -0.93），而氧化稳定性与V-型淀粉的结晶度呈正相关（r = 0.95）。总体而言，基于V-型淀粉的油粉为亲脂性生物活性物质提供了一种方便且稳定的封装方式，在热加工食品中具有广阔的应用前景。
引言
叶黄素是一种脂溶性类胡萝卜素，具有多种健康益处，包括支持视觉功能以及在心血管和神经退行性疾病中的潜在作用（Dai等人，2021年；Iyer等人，2024年）。与非极性类胡萝卜素（如β-胡萝卜素）相比，叶黄素含有羟基，使其在加工和储存过程中更容易发生氧化降解（Saini等人，2022年）。由于其对热和氧的敏感性，商业叶黄素制剂主要应用于冷加工产品，如胶囊、片剂和软糖，而在热加工食品（如蒸煮、烘焙和热灌装）中的应用仍然有限（Iwamoto等人，2024年；Narra等人，2024年）。
包括喷雾干燥、复合凝聚和乳化在内的封装技术已被广泛用于食品领域，以提高敏感生物活性化合物的稳定性（Arenas-Jal等人，2020年）。例如，Zhang等人（2022年）使用酪蛋白酸钠和辛烯基琥珀酸酐（OSA）-淀粉通过喷雾干燥制备了叶黄素微胶囊，从而提高了叶黄素在储存和光照条件下的保留率。同样，Constantino和Garcia-Rojas（2023年）通过复合凝聚将β-胡萝卜素与苋菜羧甲基淀粉和乳铁蛋白结合，用于软糖生产，改善了产品质地并实现了可测量的体外生物利用度。然而，传统的工业技术（如喷雾干燥、流化床涂层和挤出）通常涉及较高的温度和剪切应力，这可能会损害热敏感的类胡萝卜素，并导致壁沉积或颗粒聚集（Boerekamp等人，2019年；Díaz-Montes，2025年）。尽管低温方法（如冻干和超临界CO?处理）可以减少热降解，但其应用受到高昂的设备成本和能源需求的限制（Steiner等人，2018年）。此外，复合凝聚和乳化系统通常需要后续的干燥步骤，在此过程中类胡萝卜素仍可能损失（Dai等人，2021年；Hao等人，2022年）。因此，有限的负载能力和不足的氧化稳定性仍然是开发高效叶黄素封装策略的关键挑战。
考虑到叶黄素的亲脂性，通过简单的混合方法制备封装油粉提供了一种温和、可行且实用的稳定策略。这种方法可以在很大程度上减轻传统封装技术的局限性，如高加工温度、高成本和复杂的设备要求（Pattnaik & Mishra，2020年；Singh等人，2022年）。此外，将叶黄素转化为油粉形式有助于提高其加工适应性，便于储存、运输和掺入粉状食品成分中（De Jesus Freitas等人，2022年）。然而，这种策略的有效性很大程度上取决于壁材料的物理化学性质及其协同作用，以改善简单混合封装的性能，而不是开发更复杂的加工路线。在用于油粉的生物大分子载体中，基于淀粉的壁材料因其广泛的可用性、较低的致敏性和较高的加工稳定性而具有吸引力（Guo等人，2025年；Zhang等人，2025年），同时可以为油相提供乳化、封装和保护作用。先前的研究已经报道了使用麦芽糊精、辛烯基琥珀酸酐淀粉和乙酰化淀粉作为喷雾干燥微胶囊的共壁材料（Li等人，2018年；Steiner等人，2018年；Ta?demir & G?lge，2024年）。多孔淀粉和预糊化淀粉已被用于低温油加载（Dai等人，2021年；Shao，2023年），而环糊精和V-型结晶淀粉则通过分子包裹机制提高了稳定性（Song等人，2024年）。然而，对于不稳定亲脂性化合物（如叶黄素）的不同基于淀粉的载体的保护性能的系统比较仍然有限，特别是在热稳定性和氧化稳定性方面。此外，淀粉的多尺度结构对吸附能力和保护效果的影响尚未完全阐明。
我们假设淀粉的微观结构和粉末整体性质的不同会影响叶黄素油的分布以及热保护和氧化保护的效果，从而影响整体的稳定性能。为了验证这些假设，选取了四种常用的基于淀粉的载体（天然淀粉、多孔淀粉、V-型结晶淀粉和非晶淀粉），并在微观和宏观尺度上进行了系统评估。研究内容包括载体的形态、有序结构特征、吸附行为以及所得叶黄素油粉的热稳定性。本研究旨在：（i）阐明淀粉结构特征与叶黄素吸附和保护之间的关系；（ii）为开发低成本且稳定的基于淀粉的载体提供见解，这些载体具有在商业油粉配方中的潜在应用性；（iii）为叶黄素油粉在热加工食品中的应用提供概念基础。
材料
高直链淀粉玉米淀粉（HA7，表观直链淀粉含量约71.8%）购自安徽华明泰和生物工程有限公司（中国安徽）。普通玉米淀粉（NMS，表观直链淀粉含量约18.7%）和商业多孔淀粉（N-zorbit，由蜡质玉米淀粉制成）购自Ingredion（中国上海）。商业预糊化淀粉（PGS，由木薯淀粉制成）由河南恒瑞淀粉科技有限公司提供（中国河南）。叶黄素结晶粉（HPLC ≥75%）
形态
图1a展示了基于淀粉的载体的扫描电子显微镜（SEM）显微图像。天然淀粉（HA7和NMS）主要表现为完整的颗粒，具有球形和多面体形态以及光滑的表面，这是未糊化玉米淀粉的特征。HA7显示出延长的碎片，这可以归因于其高直链淀粉含量和异质性的颗粒结构（Jiang, Lio等人，2010年）。相比之下，通过乙醇诱导重结晶制备的V-型淀粉
结论
本研究系统比较了天然淀粉、V-型淀粉、多孔淀粉和非晶淀粉的结构特征，并评估了它们作为叶黄素油封装载体的性能。吸附能力顺序为：非晶淀粉 > V-型淀粉 > 多孔淀粉 > 天然淀粉，这与堆积密度呈显著负相关，与比表面积呈正相关。然而，在抵抗热氧化降解方面的保护效果
CRediT作者贡献声明
王一帆：撰写——原始草稿、软件、方法论、实验研究、数据分析。胡长丽：撰写——审稿与编辑、软件、实验研究、数据管理。高桐：撰写——审稿与编辑、实验研究。沙希德·艾哈迈德·琼乔：撰写——审稿与编辑、实验研究。张斌：撰写——审稿与编辑、实验研究。高青：撰写——审稿与编辑、数据可视化、概念构建。黄强：撰写——审稿与编辑、数据验证、监督、资金支持
资助
本研究得到了国家自然科学基金（编号32302130）和广东省基础与应用基础研究基金（编号2024A1515010081）的资助。
未引用的参考文献
Goburdhun和Jhaumeer-Laull，2001
Li等人，2018
Li等人，2018
Zhang等人，2025
Zhang等人，2025
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
