近日，香饮所加工与工程技术研究团队在胡椒淀粉与胡椒碱相互作用研究方面取得新进展，制备了一种新的胡椒碱载体——多孔胡椒淀粉，并探明了胡椒淀粉与胡椒碱之间的相互作用机制。研究团队采用酶辅助亚糊化法制备多孔胡椒淀粉与胡椒碱形成复合物。通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱、糊化特性、热特性等方法对复合物结构和理化特性进行表征，以探索多孔胡椒淀粉对胡椒碱的负载率和稳定性。复合物的成功制备为胡椒的应用范围及胡椒碱稳定性的提高和胡椒精深加工提供理论依据和技术支撑。
胡椒是世界上最重要的香辛料之一，主要种植于热带地区。因其独特的风味和药理活性，在食品加工和药物中具有不可或缺的地位，是名副其实的“香料之王”。胡椒含有多种活性物质，它们赋予了胡椒独特的香气和风味，主要是天然存在的生物碱，即胡椒碱，以及挥发性精油。尽管胡椒碱具有重要的治疗作用，但受限于水溶性差和见光易分解。因此，需要尝试新的方法来避免胡椒碱见光分解和克服水溶性差的问题，以提高其生物利用度。研究团队发现，胡椒中淀粉占果实干重的50%，却对胡椒淀粉的研究非常少，本研究选择胡椒淀粉作为载体制备多孔胡椒淀粉-胡椒碱复合物（PPS-PIP），为提高胡椒碱的溶解性和稳定性，扩大其应用范围提供了一种新的方法。
本研究利用胡椒淀粉制备了一种用于负载胡椒碱的新型载体，并对其相互作用机理进行了研究。与多孔玉米淀粉-胡椒碱复合物（PCS-PIP，52.34%）相比，多孔胡椒淀粉-胡椒碱复合物（PPS-PIP）显示出更高的负载效率（76.15%）。根据扫描电镜结果，这可能是由于多孔胡椒淀粉（PPS）与多孔玉米淀粉（PCS）的多孔结构相比，具有半球形外壳结构。此外，与多孔玉米淀粉（17.37 μm、32.17%、74.35°C）相比，PPS-PIP的粒径更小（10.53 μm），相对结晶度更高（38.95%），热稳定性更好（87.45°C）。傅立叶变换红外光谱（FTIR）结果表明，胡椒碱不仅能与直链淀粉形成络合物，还可能以物理方式存在于多孔淀粉中。短程有序性和X-射线衍射证明了这一点。分子动力学模拟证实，氢键是直链淀粉和胡椒碱之间的主要相互作用。除了形成直链淀粉-胡椒碱复合物外，部分哌啶也以物理形式存在。因此，PPS-PIP复合物的制备可以作为提高胡椒碱的溶解性和稳定性的一种新载体。
相关研究成果以“Investigation of the formation mechanism of the pepper starch-piperine complex”为题发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。中国热带农业科学院香料饮料研究所与吉林农业大学联合培养研究生赵康云为第一作者，香饮所张彦军研究员和韩国江陵原州大学Sang Guan You为论文共同通讯作者。该研究得到海南省重点研发计划（ZDYF2022SHFZ122）、海南省科技创新人才项目（KJRC2023C28）、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（1630142022007）、中国热带农业科学院国家热带农业科学中心科技创新团队（CATASCXTD202304）和木薯产业技术体系（CARS-11）专项资金的支持。
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论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.131777
