橡子淀粉基本理化特性和多酚類物質組成分析

牛鵬飛 石曉晴 李林強

(陜西師范大學食品工程與營養科學學院，西安 710119)

橡子是櫟屬植物橡樹的堅果，形似蠶繭，外表棕紅色硬殼。橡樹又名櫟樹，是對殼斗科櫟屬植物的通稱。全世界共有7屬300多種，我國有5屬60種左右。我國橡樹資源豐富，分布范圍廣，有分布在大小興安嶺和長白山的遼東櫟、蒙古櫟，分布在秦嶺、大巴山、大別山等地的拴皮櫟、麻櫟、青岡櫟、高山櫟、刺葉櫟等數十種［1－3］。橡子食用歷史悠久，國內外均有記載。我國早有食用橡子面可保健、祛病的記載。孫思邈中醫學典籍記載:橡子味苦澀、微溫、無毒;入大腸、脾、腎三經，澀腸止痢固脫、止瀉、澀精、止血、止帶等作用，非常接近現代研究對多酚類物質生理功效評價結果。李時珍《本草綱目》也有橡子藥用的記載。

橡子是我國一種重要的野生植物資源，作為食品除直接用作食用橡子面，橡子淀粉可做成橡子豆腐、橡子粉絲、橡子醬、橡子羹、橡凍等食品。此外，橡子淀粉還可用來釀酒和有機酸、做飼料、提取藥用成分和化工原料等。橡子味苦澀，多被認為是單寧含量高的原因，使其食用受到很大程度的限制，現在一般通過脫除單寧類物質制備橡子淀粉來增加橡子的食用性。

目前對橡子淀粉有一定程度的研究。謝碧霞等［4］報道橡仁中粗淀粉質量分數為50% ～70%，其余為可溶性糖、蛋白質、纖維素、脂肪，此外還含有大量的單寧和色素;敖特根等［5］研究報道橡子淀粉熱值均與玉米和高梁相近;楊靜等［6］表征了橡子淀粉顆粒形狀;王航等［7］通過X－射線衍射圖分析了橡子淀粉晶體結構為C型;高立瓊等［8］研究認為橡子果淀粉糊容易老化。

關于橡子淀粉基本理化特性的研究尚處初級階段，本研究通過橡子淀粉的制備及其碘液定性鑒定、橡子淀粉的潤脹能力、轉化葡萄糖能力、直鏈淀粉、支鏈淀粉、多酚類物質的含量等指標的測定，以及橡子淀粉特征官能團傅里葉變換紅外光譜分析和橡子淀粉多酚類物質組成HPLC分析，以進一步豐富橡子淀粉的理論研究，為橡子淀粉進一步開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 橡子果:采自秦嶺山脈西麓，自然風干，超微粉碎，置棕色瓶陰涼處存放備用。

1.1.2 主要試劑

沒食子酸、原兒茶素、表沒食子兒茶素、兒茶素、原花青素B2、綠原酸、4－羥基苯甲酸、表兒茶素、咖啡酸、表兒茶素沒食子酸酯、蘆丁、金絲桃苷、鞣花酸、槲皮苷、槲皮素、根皮苷，純度≥98%，均購自中國國家標準物質中心;其他試劑均為國產分析純。

1.1.3 主要儀器

722型可見分光光度計;傅里葉變換紅外光譜儀;AR－G2流變儀;Motic BA200雙目生物顯微鏡;高效液相色譜儀;N4S紫外可見分光光度計。

1.2 方法

1.2.1 橡子淀粉的制備及其碘液定性鑒定

橡子淀粉的制備:參考文獻［9］的方法。橡子粉(≤120目)與水以1∶10的比例(m/V)混合，置于往復振蕩器振蕩30 min，2℃靜置30 min，過濾，收集濾液。濾渣加水至原體積，步驟重復5次，集合6次的濾液，Sevage法(氯仿∶戊醇/丁醇 =4∶1)除去蛋白，－18℃凍結，真空冷凍干燥，石油醚脫脂，即得橡子淀粉。

橡子淀粉碘液定性鑒定:稱取結晶碘11 g，碘化鉀22 g，混合后，先用少量純化水使碘完全溶解，再加純化水定容至500 mL，貯于棕色瓶內。取0.1%(m/V)淀粉液5 mL，加入碘液2滴，搖勻后，觀察其顏色變化，以相同質量濃度的馬鈴薯淀粉和糯米淀粉為對照。

1.2.2 橡子淀粉潤脹能力的測定

參考文獻［10］的方法。取約5 g橡子干淀粉(W0)，加水 5 mL，2 ℃攪拌 30 min，1 200 g離心 15 min，傾出上清液稱取沉淀物質量(W)。按公式計算淀粉潤脹能力:

潤脹能力=Ws/W0

式中:Ws為沉淀物質量，g;W0為干淀粉質量，g。

1.2.3 橡子淀粉轉化葡萄糖能力測定

參考文獻［10－11］的方法，作部分修改。配制1%淀粉溶液30 mL，取其5 mL，加入2.5μL質量分數為2%的ɑ－淀粉酶，再從其中取出2 mL，置入試管中，加鹽酸調整pH至2.8左右，37℃下靜置4 h。冷卻至室溫，吸取0.2 mL上清液于試管中，加入1.5 mL DNS和1 mL水，沸水浴5 min，用蒸餾水補至10 mL，可見分光光度計在波長550 nm測定吸光度。根據公式葡萄糖標準曲線方程(y=11.242x－0.023 5，R2=0.99)，計算出葡萄糖的濃度。

1.2.4 橡子直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的測定

參考文獻［12］的方法。稱取玉米高直鏈淀粉和糯米淀粉各50 g，分別置于50 mL容量瓶，加入幾滴無水乙醇潤濕，再加入0.5 M的NaOH溶液10 mL，在沸水浴中加熱溶解、冷卻。用蒸餾水定容，混勻，即得到1 mg/L的直鏈淀粉、支鏈淀粉標準溶液。依次吸取玉米高直鏈淀粉溶液(0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80 mL)和糯米支鏈淀粉標準溶液(2.30、2.20、2.10、2.00、1.90、1.80、1.70 mL)于相應的50 mL容量瓶，分別各加入10 mL蒸餾水，用0.1 mol/L的HCl溶液將 pH 調至3左右，加入0.5 mL碘試劑，定容后置1 min。可見分光光度計在620 nm波長處測定其吸光度。以混合液中直鏈和支鏈淀粉的質量分數為橫坐標，吸光值為縱坐標，分別制作直鏈淀粉和支鏈淀粉含量測定的標準曲線。橡子淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉的測定同上。

1.2.5 橡子淀粉特征官能團傅里葉變換紅外光譜分析

稱取約0.1 g橡子果淀粉，加入10～20 g干燥KBr，將兩者混勻，用研缽研磨，然后用藥勺小心將磨好混合粉末移入模具中，轉移過程中應小心謹慎，防止粉末濺灑到模具周圍，引起粉末的損失，導致壓片不均勻。將模具蓋裝好，旋轉幾圈，使溴化鉀粉末在模具中均勻分布。隨后將模具放入手壓機，用約600 kg·f/cm2壓力在液壓機上壓制2 min左右。取出模具，用鑷子小心將壓好片的溴化鉀薄片放置一邊。其余操作同上。馬鈴薯淀粉和糯米淀粉為對照。

1.2.6 橡子淀粉流變特性的分析

配制質量分數為30%的橡子淀粉溶液，用20 mm HATCH不銹鋼粗面平行板夾具，板夾間距為1 000μm，流變儀分析隨溫度逐漸升高其黏度變化情況，并以相同濃度的馬鈴薯淀粉和糯米淀粉溶液為對照。

1.2.7 橡子淀粉形貌顯微觀察

配制質量分數為1%的橡子淀粉溶液，向載玻片中央滴入少許樣液，滴2滴碘液，蓋上蓋玻片，稍壓一下，趕走氣泡，進行光學顯微鏡觀察，并以相同濃度的馬鈴薯淀粉和糯米淀粉為對照。

1.2.8 橡子淀粉多酚類物質含量的測定

采用酒石酸亞鐵分光光度比色法。取約1 g橡果子淀粉，以1∶10(g/mL)的料液比，用無水乙醇浸提12 h，過濾，400×g離心15 min，傾出上層清液即為多酚樣品液，避光2℃貯存。稱取1.0 g硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)和5.0 g酒石酸鉀鈉(C4H4O6NaK·4H2O)，混合后加蒸餾水溶解，定容至1 000 mL;準確吸取無水乙醇配制的1 mg/mL單寧酸標準溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4 mL，分別加入到裝有 5、4.8、4.6、4.4、4.2、4.0、3.8、3.6 mL pH 7.5 磷酸氫二鈉－氫氧化鈉緩沖液的10 mL容量瓶中，加入酒石酸亞鐵5 mL，可見分光光度計在680 nm處測定吸收值，以標準溶液的濃度(0.0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14 mg/mL)為橫坐標(x)，吸光度值為縱坐標(y)，作線性回歸分析，求得回歸方程 y=4.803x －0.006 1，R2=0.998 7。樣品測定同上，按公式計算多酚質量百分數。以柿子多酚為對照，測定方法同上。

式中:Y為橡子多酚質量分數/%;C為樣液質量濃度/mg/mL。

1.2.9 橡子淀粉多酚類物質組成分析

HPLC分析條件:Waters 2478型紫外檢測器和示差折光檢測器，波長280 nm，色譜柱Agilent 5 TCC18(250 mm ×4.6 mm ×5 μm)，柱溫30 ℃，進樣體積20μL，流動相A為0.1%甲酸水溶液，流動相B為甲醇。

梯度洗脫:流速為 0.5 mL/min，0 ～7 min(95%A液，5%C液);7～9 min(70%A液，30%C液);9～14 min(50%A液，50%C液);14～22 min(10%A液，90%C液);22～25 min(95%A液，5%C液)。所有樣品進樣前用0.45μm的濾膜過濾。樣品用0.45μm的濾膜過濾。HPLC分析所得組分以其標準品進行比對確認，并對確認成分以其標準品進行280 nm紫外波長掃描，以峰型特征進一步確認該成分。

標準曲線制作:16種多酚標準品分別配成質量濃度為1.2 mg/mL 的甲醇溶液，按 1∶0、1∶2、1∶4 稀釋后分別進樣20μL，以峰面積對濃度分別制作各種標準品的標準曲線，求回歸方程。橡子多酚純化物樣品用甲醇溶解后，進樣檢測，用回歸方程計算各種成分的含量。

1.3 數據處理

所有試驗均平行重復5次，試驗數據采用SPSS16.0軟件進行方差分析(One－Way ANOVA)，Turkey's檢驗5%水平進行多重比較，結果以平均值±標準差(珔X±SD)表示。

2 結果與討論

2.1 橡子淀粉碘復合物生色反應結果

橡子淀粉－碘復合物生色反應呈現藍紫色，糯米淀粉、馬鈴薯淀粉－碘復合物生色反應則分別呈現藍色和無色，生色反應結果表明，橡子淀粉具有直鏈淀粉的基本特征，與幾乎全為支鏈淀粉的糯米淀粉差異明顯。依據文獻［12］可進一步判斷橡子淀粉DPn約為42、螺旋數約為7。直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的測定結果表明，橡子淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉質量分數分別為19%和81%，與文獻［10］報道馬鈴薯淀粉直鏈淀粉和支鏈淀粉含量的結果相近，結合二者淀粉碘復合物生色反應結果，表明橡子淀粉具有類似馬鈴薯淀粉的性質。

2.2 橡子淀粉潤脹能力和轉化葡萄糖能力的測定結果

淀粉潤脹能力表示其在水中的膨脹程度。表1結果表明，橡子淀粉的潤脹能力顯著高于馬鈴薯淀粉和糯米淀粉(P＜0.05)。結果提示橡子淀粉微晶束間非結晶部分或者無定形區可能較大，能容納較多水分子。ɑ－淀粉酶對橡子淀粉、馬鈴薯淀粉和糯米淀粉水解程度大小比較結果表明，1 g橡子淀粉葡萄糖轉化率為(0.23±0.025)g，顯著高于馬鈴薯淀粉和糯米淀粉(P＜0.05)。結果提示橡子淀粉可能更易于ɑ－淀粉酶水解。

表1 橡子果淀粉與馬鈴薯淀粉、糯米淀粉潤脹能力和葡萄糖轉化率比較

2.3 橡子果淀粉特征官能團傅里葉變換紅外光譜分析

圖1 橡子淀粉主要基團紅外特征吸收峰傅里葉變換紅外光譜分析

橡子淀粉基團特征吸收傅里葉變換紅外光譜分析結果表明(圖1)，橡子淀粉、馬鈴薯淀粉和糯米淀粉紅外光譜峰型特征基本相似，3 420～3 320 cm－1吸收帶為—OH伸縮振動吸收，2 958～2 912 cm－1吸收帶為C—H的伸縮振動吸收，2 100～2 000 cm－1吸收帶為C—H面外變形振動吸收，1 656～1 593 cm－1吸收帶為—OH彎曲振動吸收，1421～1311cm－1吸收帶為C—H彎曲振動吸收，1 149 cm－1吸收帶為環上C—O伸縮振動吸收，1 049～1 004 cm－1吸收帶為—OH變角振動吸收，904～846 cm－1的吸收帶為糖苷鍵振動吸收，570～500 cm－1為吸收帶為CCC和CCO變形振動吸收，這特征吸收峰與標準葡萄糖的紅外光譜分析結果吻合，表明橡子淀粉基本組成單位為葡萄糖。

2.4 橡子淀粉流變特性分析

由圖2可見，隨著溫度的升高，在30～60℃的范圍內橡子淀粉液黏度無明顯變化，在65～85℃的范圍內其黏度明顯增高，可能發生糊化;60～100℃的范圍內其黏度明顯高于馬鈴薯和糯米淀粉，馬鈴薯淀粉黏度一直未發生明顯變化，而糯米淀粉黏度隨著溫度的升高其黏度迅速下降，這是由于膨脹的淀粉顆粒破裂的緣故，結果表明橡子淀粉熱穩定性良好，類似馬鈴薯淀粉，二者流變特性相似，明顯異于糯米淀粉。結果表明橡子淀粉液黏度較小，與馬鈴薯淀粉液黏度相近，也與玉米淀粉液黏度接近［13］。

圖2 溫度對橡子淀粉溶液黏度的影響

2.5 橡子果淀粉形貌顯微觀察

淀粉顆粒一般呈圓形、多角形、橢圓形、球形等形狀，橡子淀粉顆粒形貌光學顯微鏡觀察結果多呈球形，馬鈴薯淀粉顆粒和糯米淀粉顆粒分別呈現橢圓形和多角形，橡子淀粉顆粒和糯米淀粉顆粒大小接近，二者均遠小于馬鈴薯淀粉顆粒(圖3)。綜上研究結果表明，橡子淀粉具有普通淀粉的共同特性。

圖3 橡子淀粉顆粒形貌光學顯微鏡觀察(40×)

2.6 橡子果淀粉多酚類物質組成分析

酒石酸亞鐵分光光度比色法測定橡子淀粉多酚的質量分數為(1.60±0.11)%。橡子淀粉多酚樣品HPLC分析圖譜主要有1個大峰和1個小峰(圖4)，與多酚標準品保表留時間比對和回歸方程解析結果表明，橡子淀粉多酚主要組分為鞣花酸和槲皮素，其質量分數分別為1.54%和0.064%。鞣花酸標準品紫外波長掃描所得峰型和橡子淀粉多酚HPLC分析確定的鞣花酸峰型相同(圖4插圖)，進一步確認橡子淀粉多酚主要組分為鞣花酸。

圖4 橡子果淀粉多酚組成HPLC分析

大量研究結果表明，植物多酚類物質具有抗氧化［15］、抗癌［15－16］、抑菌［17］、抗病毒［18－19］、抑制心血管疾病等［20－21］多種生物活性，這也為古代中醫典籍關于橡子有藥用價值提供了有力的證據。同時，多酚類物質具有較強的收斂性，可以結合進入體內的鉛離子，防止鉛離子中毒，對人體造成傷害。曹輝等［22］利用橡子粉通過正交試驗設計找到了單寧吸附鉛的主要條件，并模擬人體內的環境，找出了單寧對鉛的吸附率。另外，多酚可以與蛋白質、多肽、氨基酸發生化學結合［23］，此原理也常被應用于酒的澄清。因此，橡子多酚類物質的研究開發，具有一定的經濟和社會意義。

3 結論

研究橡子淀粉基本理化特征，結果表明橡子淀粉具有普通淀粉的基本特性，直鏈和支鏈淀粉的質量分數分別為19%和81%;橡子淀粉中含有一定量的多酚類物質，分別為鞣花酸和槲皮素，其質量分數分別為1.54%和0.064%。