淀粉是植物通過光合作用產(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運中，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，對其品質(zhì)和感官有較大影響。同時，淀粉理化特性的變化可能會使其風(fēng)味、質(zhì)地和營養(yǎng)價值在加工和貯藏過程中發(fā)生褪變。相關(guān)研究表明，通過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饅頭、面包及餅干等淀粉類食品的營養(yǎng)和品質(zhì)。但是，隨著人們對化學(xué)合成類淀粉改良劑對人體潛在毒性的認(rèn)識，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。

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、表沒食子兒茶素、表兒茶素沒食子酸酯和表沒食子兒茶素沒食子酸酯等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，茶多酚還對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。

分子動力學(xué)模擬是一種分析分子在微觀反應(yīng)體系中運動狀態(tài)的有效技術(shù)，能系統(tǒng)觀察各種微觀分子在反應(yīng)過程中的運動軌跡，適用于探討分子水平上的相互作用機理。近年來，通過與波譜分析技術(shù)的耦合，分子動力學(xué)模擬已被用于分析化合物之間的分子相互作用，進而揭示相關(guān)反應(yīng)機理。本文研究茶多酚對饅頭品質(zhì)及淀粉理化特性的影響，并進一步通過分子動力學(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)中的進一步開發(fā)和高值轉(zhuǎn)化利用提供理論與實驗基礎(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；茶多酚來源于綠茶，純度≥99%，西安通澤生物科技有限公司；實驗用水為蒸餾水；所有其他試劑均為分析純。

MM-ESC1510型面包機：美的集團股份有限公司；JYL-350型攪拌機九陽股份有限公司；UV1800BPC紫外可見分光光度計上海美譜達儀器有限公司；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StableMicroSystems有限公司。

1.2 實驗方法

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，使用面包機的和面程序與發(fā)酵程序完成面團的攪揉與發(fā)酵。隨后，以50g/個的標(biāo)準(zhǔn)對面團進行分割、滾圓及松弛。將整形后的面團置于100℃條件下蒸制20min。將蒸制好的饅頭冷卻至25℃，分別測定其比容、質(zhì)構(gòu)、硬化速度和α-淀粉含量。

1.2.2 比容的測定

采用油菜籽等體積置換法測定饅頭的體積。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，至總體積達到250mL為止，剩余油菜籽的體積即為饅頭的體積。通過下式計算饅頭的比容：

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定樣品的硬度、黏度、膠粘性和咀嚼性等質(zhì)構(gòu)參數(shù)。測試模式為TPA二次咀嚼模式，測試探頭為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%。每個樣品選取3個測試點，每個測試點重復(fù)測定3次，測定結(jié)果取平均值。

1.2.4 硬化速度的測定

將饅頭儲存在4℃條件下，分別取保存0和24h的饅頭，對其硬度進行測定，測試方法同1.2.3。硬化速度計算公式如下：

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

1.2.5 α-淀粉含量的測定

取儲存24h后的饅頭，去除外表皮后用攪拌機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，測定反應(yīng)混合溶液在620nm波長下的吸光度。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，隨后將面團置于含有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面團進行沖洗，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 溶解度和膨脹勢的測定

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分別按下列公式計算：

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℃條件下儲存5d，儲存結(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 分子動力學(xué)模擬

在分子動力學(xué)模擬中，分別以短鏈葡萄糖（SGS，由12個α-D-吡喃葡萄糖通過α-1,4糖苷鍵連接構(gòu)成的左手螺旋鏈糖鏈）、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（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)的實驗。然后，對SGS和EGCG分別加載GLYCAM-06j-1力場和GAFF小分子力場，之后載入TIP3PBOX水溶劑盒子對SGS和EGCG進行溶劑化處理。接著，通過AMBER軟件的能量最小化程序分別對水溶劑盒子及整個反應(yīng)體系的能量進行優(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，升溫時間為5×10^-11s，再對反應(yīng)體系的狀態(tài)（包括分子常數(shù)、壓力和溫度）進行平衡，平衡時間為5×10^-11s。最后，在穩(wěn)定的反應(yīng)體系下，對EGCG和SGS在370K下的相互作用進行共計4×10^-9s（2000幀軌跡）的觀察，記錄和分析實驗過程中SGS空間結(jié)構(gòu)的變化、結(jié)合位點的數(shù)量和變化、結(jié)合力的類型和強度等。同時，采用SHAKE規(guī)則限制氫原子的作用，并將步長設(shè)置為2×10^-15s。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

每組實驗重復(fù)3次，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示。實驗結(jié)果用SPSS22.0（version22.0forWindows,SPSSInc.,Chicago,IL,USA）進行統(tǒng)計分析，顯著性差異P＜0.05。

相關(guān)鏈接：茶多酚，綠茶，表沒食子兒茶素沒食子酸酯，表兒茶素

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