淀粉作為食品的重要組分，不僅可提供人體所必需的能量，還可影響淀粉類食品的質(zhì)構(gòu)、口感、可接受性等品質(zhì)屬性。淀粉類食品大多經(jīng)歷了某種形式的加工或烹飪，導(dǎo)致淀粉吸水膨脹形成具有一定黏度的糊狀體系，但在降溫和儲存過程中，淀粉分子在空間構(gòu)象上經(jīng)重排后，會形成有序、穩(wěn)定的凝膠結(jié)構(gòu)，這一現(xiàn)象被稱為淀粉老化或回生。淀粉老化通常會導(dǎo)致淀粉類食品品質(zhì)的劣變，如質(zhì)構(gòu)劣化、透明度下降、口感粗糙等，從而縮短淀粉類食品的貨架期，降低消費(fèi)者的可接受程度。例如在饅頭、面包、糕點(diǎn)中，由于淀粉含量高，隨著儲存時間的延長，就會由軟變硬，組織松散，風(fēng)味消失。 然而，淀粉的老化行為在某些加工應(yīng)用中也是可取的，例如，在早餐谷物和脫水土豆泥的生產(chǎn)過程中，淀粉老化可改變產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和感官性能，并能形成抗性淀粉。鑒于此，如何合理調(diào)控淀粉的老化程度并考查體系的老化特性，對于淀粉類食品的加工和食用品質(zhì)的改良均具有重要意義。
01、
淀粉老化及其機(jī)制簡述
淀粉老化的本質(zhì)是部分或完全糊化的淀粉分子由高能無序狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍苡行驙顟B(tài)的一個熱力學(xué)平衡過程，即淀粉分子鏈通過分子內(nèi)或分子間氫鍵的結(jié)合、排列和聚集，構(gòu)成有序化排列的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。淀粉的老化過程可分為短期老化和長期老化。其中，短期老化發(fā)生在淀粉糊化后的初始階段，滲漏的直鏈淀粉分子發(fā)生定向遷移形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；長期老化則一般會超過幾周時間，主要是由于支鏈淀粉具有高分支結(jié)構(gòu)，在聚合時受到較強(qiáng)的抑制作用，老化進(jìn)程較慢。長期老化在整個淀粉老化過程中占主要作用，是導(dǎo)致淀粉體系品質(zhì)變化的主要原因。對于非蠟質(zhì)淀粉，老化會導(dǎo)致淀粉糊轉(zhuǎn)變成具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的牢固凝膠；而對于蠟質(zhì)淀粉，老化則導(dǎo)致淀粉糊形成軟凝膠，其含有聚集體但沒有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通常，淀粉凝膠的強(qiáng)度與直鏈淀粉含量有關(guān)。直鏈淀粉的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可為淀粉凝膠提供彈性和抗變形強(qiáng)度，而僅含有聚集體的軟凝膠則顯示出更好的滲透性、更強(qiáng)的黏性和黏聚性。直鏈淀粉分子間氫鍵的可用性降低會破壞軟凝膠內(nèi)部的長程相互作用，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的黏聚性降低。淀粉老化是一個持續(xù)的過程，其最初涉及直鏈淀粉分子的快速重結(jié)晶，然后是支鏈淀粉分子的緩慢重結(jié)晶。直鏈淀粉的老化決定了淀粉凝膠的初始硬度，以及淀粉類食品的黏性和消化率。面包、蛋糕的老化與儲存時間和淀粉結(jié)晶度有關(guān)，主要是由支鏈淀粉的老化所導(dǎo)致。
02、
淀粉抗老化的添加物及調(diào)控方法
含淀粉食品在儲藏期間的老化是不可避免的，目前，全世界均未徹底解決食品老化問題，老化也不可能被完全抑制，但可以被有效的技術(shù)措施所延緩。根據(jù)淀粉老化機(jī)理及影響因素，可采用以下相應(yīng)的調(diào)控技術(shù)延緩老化。淀粉酶和蛋白酶等廣泛地應(yīng)用在淀粉質(zhì)食品中，淀粉酶分為α-淀粉酶、β-淀粉酶、真菌淀粉酶等。其中抗老化效果最好的是α-淀粉酶。由于烘烤過程中產(chǎn)生低分子量糊精，α-淀粉酶通過干擾支鏈淀粉老化過程從而抑制淀粉長期老化。但過量的α-淀粉酶會使淀粉質(zhì)食品發(fā)粘，影響口感，結(jié)構(gòu)塌架。Palacios 等將α-淀粉酶應(yīng)用于米飯中，由于支鏈淀粉側(cè)鏈短鏈增多，從而抑制米飯老化。陳秋平等在饅頭中添加適量的細(xì)菌α－淀粉酶，不僅能改善饅頭感官品質(zhì)，還可以抑制饅頭在儲存過程中的老化現(xiàn)象。Dang 等從苧麻葉中提取的β－淀粉酶對淀粉質(zhì)食品也有抗老化后的作用。G4 酶是一種新型淀粉酶，可將淀粉支鏈切短，產(chǎn)生四糖，從而降低支鏈淀粉側(cè)鏈長度。姬娜等用G4 淀粉酶處理小麥淀粉，發(fā)現(xiàn)有明顯的抗老化效果。此外，還可以使用酶來分解麩皮或麩質(zhì)蛋白質(zhì)等，將分解產(chǎn)物加入淀粉質(zhì)食品中，同樣能起到很好的抗老化作用。在食品中添加乳化劑不僅可以延緩淀粉老化，還可起到保鮮作用。糊化后的直鏈淀粉分子呈雙螺旋結(jié)構(gòu)，此時其內(nèi)部是疏水的，乳化劑的疏水基團(tuán)進(jìn)入其內(nèi)部，形成不溶性的包合絡(luò)合物，可以通過抑制直鏈淀粉重結(jié)晶間接抑制支鏈淀粉重結(jié)晶進(jìn)而起到抗老化效果。乳化劑還可以通過直接影響食品中水分的分布來延緩老化。Prakaywatchara 等在無麩質(zhì)添加四種乳化劑，均能抑制淀粉老化，并且在具有1% 甘油單酯和甘油的樣品中發(fā)現(xiàn)最低的老化焓。Fadda 等認(rèn)為乳化劑降低了面團(tuán)吸水溶脹能力，使更多水分轉(zhuǎn)移至蛋白質(zhì)而使面團(tuán)變得蓬松柔軟，間接阻礙淀粉老化。Yu 等在小麥淀粉中添加硬脂酸和海藻酸鈉，提高了糊化初始溫度并有效抑制了淀粉的老化。李立華等研究硬脂酰乳酸鈉和β－環(huán)糊精兩種乳化劑對鮮濕面抗老化作用，得出了直鏈淀粉-乳化劑-脂質(zhì)復(fù)合物抑制了鮮濕面老化新結(jié)論。親水膠體多為一種能溶于水的天然多糖大分子及其衍生物，一定條件下充分水合可以形成黏稠的溶液或凝膠，該特性使其在食品中具有質(zhì)構(gòu)改良及控水等特殊作用。常見的食品親水膠體有瓜爾膠、黃原膠、卡拉膠等。一般來說，親水膠體主要通過影響直鏈淀粉－直鏈淀粉和支鏈淀粉－支鏈淀粉之間的相互作用促進(jìn)短期老化并延緩了長期老化，且水解膠體對淀粉老化的抑制在很大程度上取決于親水膠體濃度的大小。何承云等研究了黃原膠、海藻酸鈉和卡拉膠對饅頭的抗老化作用，通過正交實(shí)驗(yàn)獲得最佳復(fù)配比。Ai 等在米糕中添加酶、乳化劑和親水膠體三類添加劑，比較發(fā)現(xiàn)海藻酸鈉是唯一一種在儲存期間顯著降低米糕硬化率的添加劑。劉海燕等認(rèn)為適量添加膠體可以顯著提高面包的比容，改善面包的質(zhì)構(gòu)特性，有效地抑制面包老化。但關(guān)于親水膠體對淀粉老化的影響尚未得出一般性結(jié)論。不同種類的變性淀粉對谷物制品品質(zhì)起著不同的作用，適量的變性淀粉可以延緩老化，改善產(chǎn)品品質(zhì)。一些變性淀粉中常引入改性親水基團(tuán)，如醋酸根、羥丙基等，這些親水基團(tuán)能夠控制體系中水分的流動和滲出；同時還能阻礙淀粉分子間氫鍵的脫水縮合作用，從而延緩老化。另外，一些變性淀粉( 如馬鈴薯變性淀粉) 具有良好的加工特性，如持水性好、膨潤能力大、低溫穩(wěn)定性好、口感溫和，不僅可以延緩谷物制品老化，還可以改善其品質(zhì)。謝少梅等研究發(fā)現(xiàn)預(yù)糊化馬鈴薯變性淀粉可提高面包的品質(zhì)，隨著其添加量的增加，抗老化效果表現(xiàn)為先增后減的趨勢，但未研究該趨勢出現(xiàn)的原因。黃麗等研究了羥丙基二淀粉磷酸酯( HPDSP)對鮮濕方便米線長期老化特性的影響，發(fā)現(xiàn)添加15% HPDSP 的樣品組與空白組相比，硬度峰值降低了46.9%；樣品組的相對結(jié)晶度為2.22%，遠(yuǎn)低于空白組的10.17%；樣品組的回生焓值降到1.28 J /g，比空白組下降72.1%，可見HPDSP 可顯著延緩鮮濕非淀粉糖類通過與淀粉分子發(fā)生相互作用形成復(fù)合物，或通過與淀粉持水性的不同，對谷物制品老化產(chǎn)生影響。Zeng 等研究發(fā)現(xiàn)低聚果糖對小麥淀粉老化具有良好的延緩作用。Banchathanakij 等研究發(fā)現(xiàn)不同來源的β -葡聚糖都能延緩大米淀粉老化，其延緩老化的機(jī)理在于吸收水分，減弱了淀粉分子的移動；不同來源的β -葡聚糖延緩老化的效果不同，來自大麥和燕麥的β -葡聚糖可以溶于水，更大程度阻礙淀粉分子移動，所以延緩老化的效果更好。Klinmalai 等研究發(fā)現(xiàn)殼聚糖對米線的水分含量沒有影響，但降低了其pH 值和白度，延緩了米線凝膠硬度和黏性的增加，并有效保持了米線凝膠的黏結(jié)性和彈性。另外，膳食纖維也可延緩谷物制品的老化。除了使用傳統(tǒng)的添加劑實(shí)現(xiàn)抗老化效果，還有一些物理、生物等方法也可以實(shí)現(xiàn)。Zhang 等研究了茶多酚、茶水溶性提取物、茶多糖和綠茶粉四種茶葉衍生物對小麥淀粉老化的影響，結(jié)果表明四種物質(zhì)對小麥淀粉的短期老化和長期老化均有抑制作用。張春媛研究了茶多糖對小麥淀粉的老化作用，得到相同結(jié)果。Niu 等研究了米糠蛋白水解物對大米淀粉的抑制作用。許晨等在玉米淀粉中添加5%原花青素很好的抑制了淀粉老化。Niu 等研究得到豬血漿蛋白水解物對玉米淀粉短期老化有潛在抑制作用。田耀旗利用超高壓技術(shù)抑制大米淀粉的老化。夏文等利用超微粉碎技術(shù)破壞木薯淀粉顆粒表面結(jié)構(gòu)，對其短期老化有一定的延緩作用。另外還有一些復(fù)合添加劑的應(yīng)用，可以有效發(fā)揮各種食品添加劑的互補(bǔ)作用，與添加某種單一的添加劑相比，其有更好的風(fēng)味與口感，更容易被消費(fèi)者所接受，淀粉抗老化的效果也更好。因此，抗老化劑的使用與新型抗老化劑的研究對抑制淀粉老化有著重要意義。本文著重闡述了淀粉老化及不同添加物對調(diào)控淀粉老化的影響，淀粉老化是一個不可逆的過程，會對食品品質(zhì)產(chǎn)生巨大影響，淀粉改性是一個非常復(fù)雜的體系，目前的研究還很有限，依舊采用傳統(tǒng)的方式方法，隨著時間的推移，這些方法已經(jīng)跟不上發(fā)展的需要，所以要有一些新的調(diào)查和研究出現(xiàn)。通過添加不同的物質(zhì)來抑制淀粉老化，有些方面還存在爭議，這就需要對淀粉內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，從而更深刻地了解老化的機(jī)制，這也是今后發(fā)展的方向。
