淀粉基凝膠-多酚遞送體系：從結構設計到食品應用

蔡 杰，桂 玥，張 碟

（1.武漢輕工大學硒科學與工程現代產業學院，國家富硒農產品加工技術研發專業中心，湖北省綠色富硒農產品精深加工技術研發工程中心，湖北 武漢 430023；2.武漢輕工大學 大宗糧油精深加工教育部重點實驗室，農產品加工與轉化湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430023）

多酚是一類富含酚類物質的化合物，來源于許多天然的可食用植物。由于其優異的抗氧化活性，攝取多酚類物質能夠減少人體內的氧化損傷，從而降低患有某些慢性疾病的風險，因此，多酚類物質作為優質的營養來源，在食品產品的開發中受到了廣泛關注。然而，在光照、高溫和堿性條件下，多酚類物質的酚羥基容易發生氧化、聚合和縮合等反應，從而導致其結構不穩定。部分脂溶性多酚類物質水分散性較差，在人體消化過程中的攝取率較低。此外，在到達小腸部位之前，多酚在結構上可能發生去糖基化、葡萄糖醛酸化、硫酸化和甲基化等反應，降低其生物活性[1]。

食品遞送體系可以將多酚類物質封裝于不同結構中，如液滴、顆粒、凝膠、膠束等，提高其水分散性和穩定性[2]。其中，食品凝膠是一種將大量的液體（如水和油）或氣體截留于三維網絡結構中的軟物質材料，其黏彈性介于固態食品和液態食品之間[3]，食品凝膠熱量低、生物安全性較高，且具有增加飽腹感的作用，受到了廣大消費者的青睞[4]，此外，其剛性和彈性特點賦予了食品良好的質地和口感。近年來，食品凝膠被廣泛用于封裝和控釋小分子活性物質，提高其穩定性和生物利用率，并且在食品工業中表現出較大的應用前景，如3D打印個性化食品定制、功能性食品的開發和脂肪替代物。Kamlow等[5]評估了負載硫胺素的κ-卡拉膠的3D打印凝膠性能，研究結果表明硫胺素通過靜電絡合增強了κ-卡拉膠凝膠網絡結構，經3D打印后形成一定尺寸的圓柱體和立方體，并且相比于傳統澆筑法制備的凝膠，3D打印凝膠封裝的硫胺素僅通過擴散方式釋放，在水溶液中表現出更高的釋放速率。Chen Huan等[6]通過調控柑橘膳食纖維的添加量改善直鏈淀粉混合凝膠的硬度、黏性、黏彈性、熱穩定性和保水能力，并使其具有奶油口感，可以作為潛在的脂肪替代品。此外，生物活性成分的封裝賦予了凝膠優異的營養特性，使其作為原料在功能性食品開發具有較大的潛力[7-8]。

淀粉作為一種葡萄糖分子聚合而成的天然多糖，是植物中碳水化合物的主要儲備形式，具有來源廣泛、儲量大和安全無毒等優點。根據結構的不同，淀粉可分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉的分子鏈呈現卷曲螺旋形結構，具有更好的熱穩定性，而支鏈淀粉比直鏈淀粉具有更多的分支結構，具有較好的緩釋和增稠效果。淀粉具有獨特的糊化和老化特性，在一定水分存在下，加熱會使淀粉的結構發生顯著變化，通過擾亂葡聚糖雙螺旋和晶體結構，形成具有黏稠狀的淀粉糊，冷卻后形成三維網絡狀的凝膠結構。這一特性使其在作為3D打印可食用墨水[9]和乳液凝膠的基質[10]等方面表現出較大的潛力。進一步通過化學交聯所構建的淀粉基水凝膠具有更高的凝膠強度和致密的孔隙，能夠將活性小分子截留在內部，通過擴散等方式得到有效釋放。此外，淀粉分子鏈上大量的羥基結構，使其容易通過酯化等化學改性提高疏水性，改善水浸潤性，用于構建水包油體系，對脂溶性活性成分進行封裝和釋放[11]。

目前，已有文獻總結了不同種類的淀粉基載體（如V型淀粉[12]、納米淀粉[13-15]、淀粉基膠囊[16-18]等）在食品活性小分子的封裝和遞送中的應用，然而鮮有文獻綜述淀粉基凝膠-多酚遞送體系的構建及其在食品中的應用前景和挑戰。基于此，本文主要介紹了多酚類物質的生物活性以及其自身的局限性，圍繞近年來淀粉基凝膠的構建策略及其在多酚類物質的封裝和控釋方面的研究展開討論，并對淀粉基凝膠-多酚體系在食品中的應用前景和挑戰進行了展望（圖1）。這為淀粉基凝膠-多酚遞送體系的構建及其在食品工業中的應用提供了進一步的理論支撐和思路對策。

圖1 淀粉基凝膠-多酚遞送體系的構建及其在食品工業中的應用Fig.1 Construction of polyphenols encapsulated by starch-based gel systems and its application in the food industry

1 多酚的生物活性及局限性

多酚是分子結構中具有多酚羥基的一類化合物，包括了從低分子質量簡單分子到高分子質量復雜結構的酚類，被分為類黃酮多酚和非黃酮類多酚兩大類（圖2）。類黃酮多酚是具有碳骨架為C6-C3-C6的苯基苯并吡喃的化學結構的一系列化合物總稱，通常將兩個苯環命名為A環和B環，吡喃環（C環）起到連接作用。特別地，吡喃環可能會發生開環，呈現鏈狀結構，如查耳酮。相比于類黃酮多酚，非黃酮類多酚在植物次生代謝產物中的占比較小，分子結構多樣化，主要包括酚酸類、芪類、木脂素類、單寧類和氧雜蒽酮類等。多酚獨特的分子結構（如色原酮等）賦予了其生物活性和藥效，此外，不同的化學修飾（如糖基化等）改變了多酚的一級分子結構，這與多酚衍生物的生物活性和生物利用度息息相關[19]。

圖2 多酚的母核及亞類的分子結構式Fig.2 Molecular structures of the core and major subclasses of polyphenols

1.1 抗氧化

多酚的攝取有助于延緩人體衰老以及降低氧化損傷的風險，這主要歸因于其優異的抗氧化活性，包括清除自由基、金屬離子螯合和調控酶活性等。在結構上，多酚屬于芳香族化合物，并且至少含有一個酚羥基[19]。苯環上的π電子與酚羥基中的氧原子的單電子具有共軛效應，這導致單電子向苯環偏移，提高了氫質子的活性，從而讓自由基和氫質子更容易結合，阻斷了自氧化反應[20]。因此，多酚類物質清除自由基的能力通常取決于產生氫質子的數量[21]。相比于酚酸，羥基芳香環表現出更高的抗氧化活性[22]。多酚類物質還可以和金屬離子結合，形成穩定的螯合物，從而抑制一些由金屬離子催化的氧化反應，減少自由基產生。Guo Shuhong等[23]發現茶多酚可以和Ca2+螯合，從而抑制Ca2+引起的黃嘌呤氧化酶產生。除此之外，多酚類物質可以通過抑制氧化酶活性或提高抗氧化酶的活性而降低氧化損傷，并且與其他活性物質（如多糖、VC、VE、類胡蘿卜素和其他天然提取物）產生協同抗氧化效應[24]。

1.2 抗炎癥

炎癥是機體受外界刺激產生的一種防御反應，適度的炎癥反應有利于機體抵抗病原微生物的感染，而過激的反應反而會損傷機體組織和器官，甚至引起病變。大部分炎癥對人體健康具有負面影響，持續的炎癥反應提高了肥胖、糖尿病、動脈粥樣硬化等多種疾病的發病率[25]。NOD樣受體熱蛋白結構域相關蛋白3（NODlike receptor thermal protein domain associated protein 3，NLRP3）炎性小體是氧化應激反應引起炎癥的關鍵信號通路連接點。線粒體產生過多活性氧（reactive oxygen species，ROS）的條件下，NLRP3所誘導產生的炎性小體幫助細胞因子白細胞介素（interleukin，IL）-18從細胞內釋放到細胞外，IL-18被Toll樣受體1（Tolllike receptors 1，TLR-1）捕獲，從而觸發核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）和絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）誘導的促炎信號轉導，產生細胞因子，如IL-1β、IL-6、IL-8、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和干擾素（interferon，IFN）-γ，最終導致炎癥的發生和放大[22]。在該過程中，多酚能夠清除人體中線粒體產生的ROS，維持細胞內正常的信號傳導等功能[26]，并且能夠抑制NLRP3活性，阻斷信號通路[27-28]。此外，多酚還可以通過減少促炎細胞因子（如IL-6）和促炎介質的生成，提高抑炎細胞因子的表達，從而起到抗炎作用[29]。

1.3 抗腫瘤

癌癥（也被稱為惡性腫瘤）的發病率逐年上升，已成為人類健康的最大威脅之一。化學治療法是目前治療腫瘤的最主要也是最有效的手段之一，然而其作用于靶細胞時會導致正常細胞損傷，并且長時間的化療過程導致腫瘤細胞產生耐藥性[30]。目前的研究證實天然來源的多酚類物質不會對正常細胞造成損傷，并且在抗腫瘤藥物的開發表現出較大的潛力[31]。多酚類物質能夠通過誘導細胞凋亡、細胞周期阻滯、免疫調節、增強抗氧化酶活性等方式抑制細胞的無限增殖或直接清除腫瘤細胞[32]。Liang Jin等[33]探究了茶多酚/殼聚糖納米粒子對HepG2細胞的影響，結果表明其抗腫瘤的主要作用是通過誘導癌細胞凋亡實現。Liu Shumin等[34]也有相似的研究結果，綠茶多酚能夠通過調節細胞ROS參與的線粒體介導途徑誘導MCF7細胞凋亡，并且流式細胞儀分析顯示綠茶多酚介導的細胞周期阻滯于G1/M和G2/M轉變。此外，多酚及其在體內的代謝物具有免疫調節功能，能夠提高機體內CD4+T細胞的活性和自然殺傷細胞的毒性，殺傷腫瘤細胞[35]。

1.4 調控糖脂代謝

糖類和脂類物質是日常飲食中的重要組成部分之一。機體內糖脂的攝取和代謝平衡對生物體基本的生命活動至關重要。相反，紊亂的代謝過程會導致葡萄糖和游離飽和脂肪酸同時升高，從而引發各種代謝疾病的發生，如肥胖、糖尿病、心血管疾病等[36]。在食物消化過程中，多酚可以與消化酶非特異性結合形成復合物，降低酶活性，延緩餐后機體內糖類和脂肪類物質的消化分解[37-38]。在之后的糖代謝過程，多酚還可以通過調控胰島素的信號傳導通路改善胰島素抵抗，促進機體分泌更多的胰島素，提高機體對葡萄糖的攝取和利用，最終維持血糖平衡[39]。而對于脂代謝過程，多酚可以激活過氧化物酶體增殖物激活受體的表達，與脂溶性分子配體結合后，通過調節靶基因的表達調控脂質代謝，而且，還能利用自身的抗氧化性防止機體內脂質的過氧化作用，促進脂質代謝，從而降低血清中總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇的含量[36]。除此之外，腸道菌群的調節也是多酚調控糖脂代謝的重要途徑之一[40]。

1.5 局限性

由于多酚類物質具有較高的生物活性，攝取多酚類物質有利于人體健康，能夠有效預防疾病的發生，但在實際的產品開發和食用過程中具有較多局限性：1）在食品加工和儲藏中容易受到光照、高溫和堿性環境等條件的影響結構發生改變，導致其生物活性降低，甚至喪失；2）一些脂溶性多酚（如姜黃素、白藜蘆醇等）在人體胃腸道環境中水分散性差，生物利用率較低；3）其在口腔或胃環境中快速降解或代謝造成了較低的小腸吸收率。因此，構建合適的載體對多酚進行包封和遞送對提高其穩定性和生物利用度具有重要意義。

2 淀粉基凝膠遞送體系

近年來，基于淀粉構建的凝膠遞送體系受到了廣泛關注。根據加工方式或形成過程的區別，淀粉基凝膠遞送體系的構建主要可分為以下3 類：1）利用自身的膠凝性作為食品“墨水”，經3D打印技術而形成的凝膠；2）通過共價或非共價方式形成的具有三維交聯網絡結構的水凝膠；3）淀粉或淀粉衍生物作為乳化劑或利用其膠凝性而形成的乳液凝膠。

2.1 3D打印淀粉基凝膠

3D打印也被稱為增材制造，通過利用數據模型設計構建三維的實際物體。自2007年開始，3D打印逐漸被應用于食品開發，特別是定制食品，可以簡化食品供應鏈，擴寬食物獲取來源[41]。相比于激光燒結和噴墨打印，擠出型3D打印是最為常見的方式，將具有合適流變學行為的食品級“墨水”，如巧克力、面團、多糖膠體、蛋白質分散液和乳液凝膠填入注射器中，在外界壓力的作用下以線條的形式被擠出到平面上構建預期的平面圖案，最后通過層層疊加的方式形成具有三維立體結構的定制食品[42]。淀粉溶液獨特的流變特性使其能夠作為3D打印較為合適的食品“墨水”。Chen Yuanhui等[9]總結了淀粉的來源、結構和物化特性與3D可打印性之間的關系。Zhang Jianyou等[43]進一步探討了額外的添加物，如親水膠體、脂質、蛋白質和鹽等，對3D打印淀粉類食品品質的影響。Jeon等[44]以負載姜黃素的納米乳液填充淀粉/黃原膠復合凝膠作為打印原料，并將其作為核層，通過同軸3D打印用于構建定制化食品產品。當黃原膠摻入量為3%（質量分數）時，復合凝膠表現出最高的剪切模量值（（1792.00±104.50）Pa）以及最佳的可支撐精細立體結構，并且相比于游離態姜黃素和封裝姜黃素的乳液，封裝姜黃素的3D打印淀粉基凝膠表現出更強的抗氧化活性。此外，多酚類物質能夠通過氫鍵等作用調控淀粉地糊化和老化過程，進而改善其流變特性，使淀粉凝膠具有可打印性，針頭內徑、擠壓速率等過程參數也會影響3D打印產品的立體結構（圖3）。Zeng Xixi等[45]將兒茶酚和原花青素兩種多酚物質引入大米淀粉凝膠中，以提高熱擠出3D打印性能。多酚與淀粉分子之間強烈的氫鍵相互作用導致淀粉凝膠網絡結構在一定程度上被破壞，降低了黏度和彈性模量，從而改善了淀粉的可擠出性。

圖3 3D打印淀粉凝膠-多酚體系構建的示意圖Fig.3 Schematic diagram for the construction of polyphenols encapsulated by starch-based gels system by 3D-printing

2.2 淀粉基水凝膠

淀粉具有獨特的糊化和老化特性，能夠在水相中發生熱凝膠化后冷卻處理形成凝膠狀[46]。在這個過程中，葡萄糖分子重新通過氫鍵作用重結晶，并且將水分子束縛在凝膠內部，最終得到水凝膠[47]。淀粉的種類、直鏈淀粉含量和糊化溫度等因素對形成的淀粉水凝膠的物化性質（如機械強度）具有顯著影響[48]。化學交聯也是一種構建淀粉基水凝膠的有效策略，通過交聯劑與淀粉分子鏈以共價鍵連接，能夠調控水凝膠的結構和組成[49]。而相比于化學交聯，物理交聯通過非共價鍵作用（如氫鍵、靜電作用等）制備淀粉基水凝膠，避免了具有一定毒性的化學交聯劑使用，并且反應過程也較為溫和[50]。水凝膠獨特的多孔三維網絡結構，能夠通過擴散和溶脹等方式將小分子食品活性成分或藥物截留在其內部或釋放到介質中，表現出優異的封裝和釋放性能[3]。表1總結了近年來淀粉基水凝膠的構建方式及其應用于不同類型多酚的封裝和釋放效果。三偏磷酸鈉作為一種食品添加劑，常用于淀粉改性，在堿性條件下能與淀粉分子鏈上的羥基通過酯化共價鍵結合，Meng Ran等[51]將三偏磷酸鈉交聯制備的酯化淀粉水凝膠用于封裝姜黃素，其吸附量和負載量均隨著酯化程度增加而增加。Wang Zhaoran等[52]也有相似的研究結果，指出氧化淀粉微凝膠對花色苷的攝取量隨著淀粉氧化程度和交聯程度的增加而增加，且微凝膠具有pH值和離子強度雙響應性，低pH值和低鹽濃度有利于其通過靜電相互作用吸附花色苷，而在pH值接近中性和較高鹽濃度條件下，花色苷釋放量增加，并且在模擬腸液中表現出較快的釋放特性。Chen Lei等[53]將羧甲基淀粉和季銨鹽淀粉（兩種帶有相反電荷的淀粉微凝膠）通過層層自組裝技術制備多層微凝膠用于花色苷的包封，隨著層數的增加，微凝膠結構更為致密，有效降低了花色苷在模擬胃腸液環境中的釋放量，提高其穩定性。除了模擬體外模型外，Ghaffar等[54]進一步通過γ輻射誘導聚合反應制備了聚淀粉/丙烯酸水凝膠用作蘆丁的遞送載體，評估了該淀粉基凝膠-多酚遞送體系對葡聚糖硫酸鈉誘導的大鼠結腸炎的影響，發現該遞送體系具有高度的pH值依賴性，蘆丁在中性環境中具有最大的釋放速率，與游離狀態的蘆丁相比，水凝膠封裝的蘆丁能夠被有效地被輸送到結腸，減輕炎癥癥狀。

表1 多酚在不同淀粉基水凝膠中的封裝和釋放特性Table 1 Encapsulation and release characteristics of polyphenols in different starch-based hydrogels

此外，淀粉可作為水凝膠的復合成分，以調控凝膠性質并改善對多酚類物質的封裝和釋放性能。Wang Peng等[55]將抗性淀粉作為填充劑摻入到Ca2+交聯制備的低酰基吉蘭糖膠水凝膠中遞送白藜蘆醇，結果表明摻入量的增加能夠顯著提高白藜蘆醇的封裝效率，并且其在模擬胃液和腸液環境下的釋放率均降低，起到了有效的保護作用。淀粉作為Ca2+交聯海藻酸鈉水凝膠的填充物，其含量對多酚類物質的遞送特性表現出相似的影響[56]。這可能是由于淀粉凝膠更高的溶脹能力，能夠截留更多的小分子多酚在網絡內部，同時減少海藻酸鈉凝膠的結構坍塌[57]。

2.3 淀粉基乳液凝膠

乳液凝膠是一種具有乳液和凝膠兩種形式的復合膠體材料[64]。相比于液態乳液，半固態的乳液凝膠將油滴限制在三維網絡結構中，減少了絮凝和聚結等不穩定現象發生，從而提高了乳液的穩定性[65]。根據油滴的存在形式，乳液凝膠被分為乳液填充凝膠和乳液聚集凝膠兩大類。前者是通過將乳液液滴摻入聚合物（如蛋白質、多糖等）凝膠基質中形成，而后者則是利用油滴表面乳化劑之間的相互作用而聚集形成半固態的凝膠[66]。淀粉作為一種高分子聚合物，具有較好的膠凝性，由于自身的可食用性和一般認為安全性等優點，其能夠充當乳液液滴的凝膠基質。將不同的乳液填充劑分散于淀粉溶液中，經過高溫糊化后冷卻，可得到淀粉作為凝膠基質的乳液凝膠。其中，溫度對淀粉的糊化作用具有顯著影響，這可能會影響淀粉基乳液凝膠的流變行為和微觀形貌。Zhao Xia等[67]研究了不同溫度（0～90 ℃）對淀粉基乳液凝膠形成的影響，結果表明，在較低糊化溫度（55 ℃）條件下，凝膠網絡結構具有不規則的大孔，這使其抵抗形變能力較弱，而過高的糊化溫度（90 ℃）條件下，淀粉完全吸水崩解，有助于淀粉分子和油滴之間連接而形成致密的三維網絡結構，但自身有序化結構的喪失導致其凝膠強度降低。除此之外，淀粉濃度和乳液添加量等參數也對乳液凝膠的物化性質具有顯著影響。增加淀粉濃度有利于形成更高強度的網絡結構[10,68]，而乳液添加量也對凝膠強度有著相似的影響結果[69-70]。乳液聚集凝膠的形成主要依賴于乳化劑的選擇和油相體積分數。相比于傳統的小分子表面活性劑，淀粉由于其來源廣泛、天然安全和價格低廉等優勢而受到關注，并且其作為顆粒穩定的Pickering乳液具有更高的物理穩定性[11,71]。然而，大多數淀粉由于其較大的粒徑和較強的親水性等缺陷，無法作為乳化劑直接用于穩定油水界面[72]。Yang Tao等[73]通過硫酸水解得到淀粉納米晶體乳液，降低粒徑的同時提高其乳化能力，發現在高油相體積分數（＞80%）條件下，顆粒濃度增加有利于乳液由液態轉變為半固態的凝膠狀。Chang Siqiao等[74]進一步利用辛烯基琥珀酸酐對淀粉納米晶體疏水改性后用于穩定水包油乳液，結果表明改性后的淀粉具有更好的乳化能力，在低油相體積分數（40%）可形成乳液凝膠，這與Li Songnan等[75]報道的結果相似，可能歸因于液滴表面被吸附的淀粉顆粒層之間的相互作用。

淀粉基乳液凝膠兼具乳液對脂溶性活性分子封裝的優勢和凝膠自身優異的物理穩定性和機械性能，使其在多酚的遞送中表現出較大的潛力[7]。將脂溶性多酚類物質溶解于油相中，通過高速剪切等乳化方式制備乳液，油滴表面的淀粉或淀粉衍生物之間非共價作用形成了具有三維交聯網絡結構的乳液凝膠（圖4A）。Zhang Liang等[76]利用酶解改性藜麥淀粉所構建的乳液凝膠體系對姜黃素在37 ℃和紫外光照條件下具有保護作用，并且相比于在單一的油相體系中（5.37%），姜黃素在乳液凝膠體系中的生物利用率更高（38.57%）。Xu Tian等[77]在單一淀粉作為乳化劑的基礎上，通過靜電相互作用制備辛烯基琥珀酸酐改性淀粉/殼聚糖復合物，用于構建高內相乳液凝膠，并將其作為白藜蘆醇遞送載體。當復合物質量濃度從0.5 g/mL增加到2.5g/mL時，顆粒膜厚度增加，紫外屏蔽作用提高，有利于提高白藜蘆醇的保留率，其在4 h內釋放量從34.4%降低為21.62%。此外，乳液凝膠結合了乳液和凝膠兩者的特點，因此可同時負載兩種具有溶解性差異的活性物質，達到共遞送的目的。Bu Xiaotong等[78]將親水性原花青素和親脂性姜黃素的共負載于淀粉基乳液凝膠顆粒中，研究其在模擬胃腸道環境下的釋放特性。淀粉濃度增加有利于降低原花青素和姜黃素在模擬胃環境中的釋放率，而在模擬腸環境中被淀粉酶水解4 h后，兩種活性多酚的累計釋放量分別達75%和28%。與上述淀粉基乳液凝膠結構不同，還可以將封裝脂溶性多酚的乳液直接添加到淀粉凝膠基質中，形成乳液填充凝膠（圖4B）。Kang等[79]將乳清蛋白穩定的水包油乳液用于姜黃素封裝，并將其摻入經過葡聚糖轉移酶處理的大米淀粉凝膠基質中，形成淀粉基乳液填充凝膠，結果表明在模擬胃腸消化后，相比于游離狀態和乳液體系條件下，乳液凝膠中的姜黃素具有更高的保留率（約90.1%）。

圖4 封裝脂溶性多酚的乳液聚集凝膠（A）和乳液填充凝膠（B）示意圖Fig.4 Schematic diagrams for emulsion aggregation gels (A) and emulsion-filled gels (B) for encapsulation of polyphenols

3 淀粉基凝膠-多酚體系在食品中的應用

3.1 個性化食品定制

3D打印技術可被用于食品定制，調控食品的尺寸、形狀、結構、質構、風味和營養，以滿足消費者特定的需求。然而，一些可食用聚合物單獨作為食品墨水時，利用3D打印所制備的產品品質無法令消費者滿意[9]。淀粉憑借其可食用性和膠凝特性，能夠作為生物墨水，表現出較好的3D印刷能力。此外，還可以將其摻入其他3D打印凝膠中，通過調控其流變行為，提高可打印性，改善凝膠的精細結構[80]。將3D打印淀粉基凝膠用于個性化食品定制，不僅可以實現圖案化和結構化，更重要的是可以營養定制化。將營養物質摻入到3D打印原料中，從而賦予產品特定的營養特性，以滿足不同年齡、性別、身體狀態和生活方式的消費者的需求，從而改善日常飲食行為，調節個人的健康狀況[81]。鄭波[82]通過熱擠壓3D打印技術構建了大米淀粉-兒茶素復合物，研究結果表明多酚類物質的摻入有效提高了淀粉的抗消化性能，能夠顯著降低高脂飲食小鼠的體質量、血脂含量，改善肝功能代謝水平，這可能有助于調控人體機體的脂代謝過程，從而降低患肥胖、高血脂和糖尿病等多種疾病的風險。

3.2 功能性食品開發

隨著人們對飲食方式與一些慢性病之間的聯系認識加深，開發健康有裨益的功能性食品受到了廣泛的關注。多酚作為一種天然植物來源的營養物質，具有優異的生物活性，可以降低人體慢性病的發病率。淀粉基凝膠作為多酚的載體，能夠有效調控其在人體消化道環境中的釋放，提高多酚穩定性和生物利用率。此外，淀粉基凝膠還能改善一些親脂類多酚物質的水分散性。相反，多酚類物質被摻入到淀粉中，也能夠改善淀粉的功能特性，如糊化、老化、流變行為和凝膠性等，以滿足食品加工的需要[83]。此外，多酚或多酚提取物能夠有效延緩淀粉在體外模擬胃腸環境中的消化速率，抑制體內淀粉消化，延緩血糖水平上升[84]。結合多酚類物質對淀粉物化性質的調控（包括質地、流變行為以及消化特性）和自身的營養價值，其復合凝膠作為配方原料在功能性食品的開發中具有較大的前景。

3.3 脂肪替代物

脂肪是食品中重要的組成成分，在改善食品質地、穩定性、潤滑性、顏色和風味等特性發揮著不可或缺的作用。然而，過量攝入高脂肪食品會對人體健康產生不利的影響，容易引起心血管疾病、肥胖癥和糖尿病等慢性疾病，尤其是那些富含飽和脂肪酸和氫化脂肪的食品[85]。將食品中脂肪部分去除又會導致食品品質降低，令消費者無法滿意和接受。因此，使用具有相似特性的脂肪替代物用以降低食品中的熱量和脂肪含量引起了研究者廣泛的興趣[86]。淀粉基水凝膠具有較高的持水性，與脂類物質具有相似的潤滑性和質地。此外，通過改變形成凝膠過程中的參數，淀粉基水凝膠具有可調控的黏彈性和流變行為，能滿足不同種類食品開發的需求。乳液凝膠也被用于替代動物脂肪，用于肉質制品的加工中，改善脂肪酸分布，提高營養價值[87]。另一方面，多酚類物質是天然來源重要的營養素，由于其不穩定性和易降解性難以直接摻入食品中。Pintado等[88]將富含多酚提取物的乳液凝膠用于低脂肪和營養性的法蘭克福香腸的開發，賦予營養特性的同時并未導致其感官特性、理化性質和脂質結構發生不利變化。此外，該脂肪替代物還可以提高法蘭克福香腸在冷藏期間的氧化穩定性和安全性。因此，將淀粉基凝膠-多酚體系用于脂肪替代物，在兼具低脂和營養性食品的開發中具有較大的應用前景。

4 結語

多酚類物質作為天然的營養物質，具有許多優異的生物功效，如抗氧化、抗炎和抗腫瘤等。將多酚類物質封裝于淀粉基凝膠體系中，能夠有效改善其在人體消化過程中的穩定性，有助于提高生物利用率。淀粉及其衍生物具有獨特的糊化和老化特性，使其能夠作為乳液凝膠的基質和3D打印凝膠的可食用墨水。納米尺寸淀粉和疏水改性淀粉具有較好的乳化能力，能夠吸附在油水界面而降低表面能，并且可進一步通過相互作用連接油滴，形成半固態的乳液聚集體，改善親脂性多酚類物質的水分散性。淀粉還可以通過共價交聯形成水凝膠，降低多酚類物質在模擬胃液環境中的釋放率，提高其穩定性。此外，淀粉作為水凝膠填充物能夠有效提高多酚類物質的包封率。然而，目前研究大多聚焦于凝膠基質或結構對多酚類物質的包封率以及在模擬胃腸液環境的釋放率的影響，缺乏應用于體內消化環境的研究及其在機體內所起到的實際生物活性。另外，淀粉基凝膠-多酚遞送體系作為原料在個性化、營養化和減脂類食品的設計中具有較大的應用前景，今后須進一步評價該體系的實際臨床效果，以開發對人體具有健康功效的功能性食品。