综述：近期在淀粉-多酚复合物的形成、表征和应用方面的研究进展：综述

《Food Chemistry》：Recent advances in the formation, characterization, and applications of starch-polyphenol complexes: A review

淀粉与多酚复合物的形成机制、结构特性及功能应用研究。复合物通过氢键、疏水作用等非共价力形成，分为V型包埋和非包埋两类，显著改变淀粉的热行为、流变学及消化特性，同时提升多酚的稳定性、生物利用度和抗氧化活性，在功能性食品、药物递送及可降解材料领域潜力显著。

　　

韩波|马倩涵|严淑玲|贾诗音|胡瑶|徐浩|刘思远|张浩|王鹏杰|郭嘉月

中国农业大学营养与健康系，北京 100193

摘要

淀粉作为一种重要的碳水化合物，在与多酚结合后，其结构和理化性质会发生显著变化。本文系统地讨论了淀粉-多酚复合物的形成机制、结构特征、功能特性及其多样化的应用，强调了它们在食品和健康领域的重要性。本文探讨了V型包合物和非包合物的形成过程，重点分析了影响这些过程的关键因素，如淀粉结构、多酚类型和结构相容性。这些结构变化会导致淀粉的热行为、理化性质和消化特性的显著改变。此外，淀粉-多酚复合物还能提高多酚的稳定性、生物利用度和抗氧化活性。在应用方面，淀粉-多酚复合物在功能性食品、制药和可降解包装材料领域展现出巨大潜力。然而，在精确控制复合物形成过程方面仍存在挑战。未来的研究应深入探讨淀粉与多酚在分子水平上的动态相互作用，以进一步优化制备方法并拓展这些复合物的工业应用。

引言

淀粉是一种由绿色植物细胞通过光合作用产生的多糖，主要存在于种子、根部和块茎中（Junejo等人，2022年）。它是谷物中最主要的碳水化合物，对加工食品的品质特性具有重要影响，如粘度、保水性、口感、质地、消化性和保质期（Zhang等人，2022年）。淀粉与其他化合物之间的相互作用会显著影响其性质，进而影响其进一步的应用。其中，淀粉与小分子（如碘（Mottiar & Altosaar，2011年）、脂肪酸（Chao等人，2020年）、醇类（Nishiyama等人，2010年）和酚类化合物（J. Yang等人，2024年）之间形成的包合物受到了越来越多的关注。

多酚是一类结构中包含多个酚基团的酚类化合物，在植物中广泛存在。它们主要分布在树皮、根系、叶子和果实中（Raza, Li等人，2023年）。多酚通常由两个苯环通过三个碳原子连接而成，可分为酚酸、黄酮类、芪类、酚醇和木脂素等（Abbas等人，2017年）。这些多酚在植物中具有多种功能，并具有多种健康益处，包括抗氧化、抗炎和抗癌作用（Cory等人，2018年）。值得注意的是，膳食中的多酚已被证明可以在体外和体内延缓淀粉的消化。这种效应取决于多酚的组成和分子结构，可以通过多种机制降低餐后血糖水平（Bordenave等人，2014年）。

淀粉-多酚相互作用中最引人注目的领域之一是V型包合物的形成，这种包合物具有类似于淀粉-脂质V型复合物的晶体结构，被归类为5型抗性淀粉（RS5）（Romero Hernández等人，2022年）。在分子水平上，多酚与淀粉之间的相互作用可以产生两种类型的复合物：V型包合物，其中多酚部分嵌入淀粉内部的疏水螺旋结构中；以及非笼状复合物，通过多酚的羟基和羰基与淀粉直接相互作用形成（Deng等人，2021年）。这些相互作用是非共价的、自发的、低能量的，主要由焓变驱动（Zhu，2015年），涉及氢键、疏水作用和静电作用（Bordenave等人，2014年）。这些相互作用不仅改变了淀粉的性质（包括热性质、糊化性质和流变性质），还提高了多酚的稳定性，保护它们免受环境压力，并确保它们在小肠中释放，从而提高生物利用度。此外，淀粉-多酚复合物通过抑制消化酶或增加RS5含量来降低淀粉的消化性（Amoako & Awika，2016年），从而为血糖控制有问题的个体带来健康益处（Raza, Li等人，2023年）。

淀粉-多酚复合物的独特功能优势在于它们通过分子自组装形成的协同系统，这使它们不同于简单的物理混合物。尽管淀粉-多酚复合物具有诸多益处，并且受到了越来越多的研究关注，但关于其形成机制、结构特征、功能作用和应用前景的系统综述仍然不足。因此，本文旨在通过整合最新的知识，探讨淀粉-多酚复合物的形成机制和多尺度结构，研究它们对淀粉和多酚性质的影响，并讨论其在食品和健康相关领域的应用。特别强调了它们在调节淀粉消化性和提高多酚稳定性和生物利用度方面的作用，以及其在血糖控制和抗氧化剂传递方面的潜力。此外，本文还讨论了当前面临的挑战，并提出了未来研究方向，以优化其在功能性食品、制药和可持续材料中的应用。

部分摘录

形成机制和形成过程

RS5是一种通过淀粉和脂质的自组装形成的抗性淀粉，通常呈现V型晶体结构。这些复合物主要是由淀粉与单甘油酯或脂肪酸相互作用形成的。此外，RS5还包括淀粉与其他化合物（如甘油、氨基酸、多酚、蛋白质、脂蛋白和各种多糖）结合形成的结构（Gutiérrez & Tovar，2021年）。

结构

淀粉-多酚复合物对淀粉性质的影响

淀粉-多酚复合物对淀粉性质的影响是多方面的（Cohen等人，2008年；Wu等人，2015年；Zhang等人，2015年）。这些相互作用影响了淀粉的多个方面，包括糊化、回生、流变性质和消化特性，详见图3和表1。此外，图3还展示了上述微观结构特征以及复合物对多酚性质的影响。

淀粉-多酚复合物对多酚性质的影响

多酚对人体健康有许多益处（Chen等人，2022年；Serra等人，2018年）。多酚具有很强的抗氧化作用（Quan等人，2019年），其分子结构中的酚羟基可以提供氢原子与自由基反应，将其转化为更稳定的物质，从而防止自由基对细胞的损伤。然而，在大多数情况下，由于多酚容易受到温度、光线和氧气的影响，其稳定性较差。

淀粉-多酚复合物的功能应用

淀粉-多酚复合物在健康改善和功能性食品开发方面具有巨大潜力。这类被归类为5型抗性淀粉的复合物（Romero Hernández等人，2022年；Sun & Miao，2020年）可以抑制淀粉酶的水解。这种抑制作用有助于降低餐后血糖升高，有利于血糖控制。此外，这些复合物还作为益生元促进有益肠道微生物的生长，改善肠道健康。

挑战与未来展望

尽管在淀粉-多酚复合物的研究方面取得了显著进展，但仍有许多问题需要解决。精确控制复合物形成的条件是一个主要挑战。多酚与淀粉的摩尔比、反应温度和反应时间都会显著影响复合物的性质，即使微小的差异也可能导致结构、稳定性和功能性的变化，使得结果难以重复。此外，由于成本较高，相关研究仍面临诸多限制。

作者贡献声明

韩波：撰写——综述与编辑、初稿撰写、方法学研究、概念构思。马倩涵：撰写——综述与编辑、初稿撰写、方法学研究、调查。严淑玲：撰写——综述与编辑、方法学研究、调查。贾诗音：初稿撰写、方法学研究、调查。胡瑶：可视化处理、数据验证。徐浩：可视化处理、数据验证。刘思远：可视化处理、数据验证。张浩：可视化处理、数据验证。王鹏杰：

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢国家重点研发计划（2021YFD2101000/2021YFD2101001）、中国农业大学的2115人才发展计划以及中国高校科学基金（2025TC039）的财政支持。