米制松糕回生機(jī)理的研究

紀(jì) 瑩，周恵明

(1.大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，遼寧大連116605;

2.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫 214122)

米制松糕回生機(jī)理的研究

紀(jì) 瑩1，周恵明2

(1.大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，遼寧大連116605;

2.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫 214122)

通過對(duì)米制松糕貯存過程的熱特性和結(jié)晶特性的研究，探討松糕的回生機(jī)理。從樣品的粘度特性分析可知，松糕的峰值粘度、低谷粘度、崩解值、最終粘度和回復(fù)值隨貯存時(shí)間的延長逐漸增大，峰值時(shí)間隨貯存時(shí)間的延長而逐漸減少，糊化溫度降低;松糕淀粉主要的紅外光譜說明淀粉顆粒中無定形分子迅速減少，有序分子逐漸增多，即淀粉的結(jié)晶度增加。通過熱力學(xué)性質(zhì)的分析表明，早期的重結(jié)晶融化頂點(diǎn)溫度略高于后期的重結(jié)晶融化頂點(diǎn)溫度，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，融化支鏈淀粉重結(jié)晶所需的熱焓增加，表明淀粉回生程度增加。

松糕;淀粉;回生

米制品方便主食在新世紀(jì)的食品工業(yè)中占有重要地位，而解決其在貯存過程中存在的回生問題是其成功開拓市場(chǎng)的不可忽視的技術(shù)前提［1－4］。貯存過程中米制松糕柔軟性和粘彈性變差都是淀粉的回生現(xiàn)象。米制品回生的主要原因是淀粉的老化結(jié)晶，其中，支鏈淀粉的外側(cè)支鏈?zhǔn)紫刃纬呻p螺旋結(jié)構(gòu)，再由此為基本單位疊加形成晶粒，并導(dǎo)致淀粉顆粒剛性的增加及宏觀體系力學(xué)性能向脆硬方向的轉(zhuǎn)化。由于對(duì)米制松糕的回生特性和回生機(jī)理的研究不夠深入，它的很多特性還屬于空白階段，因此對(duì)回生的控制難以達(dá)到預(yù)期的目的。

本文主要通過對(duì)米制松糕貯存過程的熱特性和結(jié)晶特性的研究，探討松糕的回生機(jī)理。研究松糕的回生特性對(duì)探索以淀粉為基質(zhì)食品的貯存穩(wěn)定性以及淀粉回生抑制等都有較大意義。

1 材料與方法

1.1 材料

粳米、糯米、白沙糖等均為市售。

1.2 儀器

RVA(Rapid Visco Analyzer，Model 3D) 快 速粘度測(cè)定儀(澳大利亞，Newport Scientific儀器公司)，傅里葉變換紅外光譜儀(美國，Thermo Nico－let儀器公司)，Pyris型差示掃描量熱儀(美國，PE公司)。

1.3 方法

1.3.1 松糕制作工藝

糯米粉和粳米粉按重量6∶4混合后，加入30%的白砂糖，再加入適量水搓勻后過篩，用模具成型后蒸熟。

1.3.2 粘度特性分析

用RVA快速粘度測(cè)定儀對(duì)樣品的粘滯特性進(jìn)行分析，用TCW(Thermal clinefor windows)配套軟件記錄和分析數(shù)據(jù)。將樣品放入RVA專用鋁盒中，加入適量的水?dāng)嚢杈鶆?，然后將鋁盒放入RVA測(cè)定儀中，開機(jī)測(cè)量。采用升溫/降溫循環(huán)程序:從室溫升高到50℃(0～1 min);從50℃升高到95℃(1～4.45 min);保持 95℃(4.45～7.15 min);從95 ℃冷卻到50 ℃(7.15～11 min);保持50℃(11～13 min);測(cè)得糊粘度曲線，粘滯性值用RVU(RVA粘度單位)表示。RVA譜特征采用峰值粘度(peak viscosity，PV)、低谷粘度(through viscosity，TV)、最終粘度(final viscosity，F(xiàn)V)、崩解值(breakdown，BD)、回復(fù)值(setback，SB)、峰值時(shí)間(peak time，PT)和糊化溫度(pasting temperature，TEM)等指標(biāo)表示。

1.3.3 紅外吸收光譜分析

將2 mg樣品與150 mg純KBr研細(xì)均勻，置于模具中，在油壓機(jī)上壓成透明薄片，在400～4 000 cm－1之間用FT－IR光譜儀進(jìn)行掃描。

1.3.4 熱力學(xué)性質(zhì)分析

精確稱量樣品4.0 g直接放入鋁坩堝中，按重量1∶1加入去離子水，用差示掃描量熱儀進(jìn)行測(cè)定。樣品以10℃·min－1的速度從20℃加熱到90℃，以空坩堝作參比。通過DSC配套的數(shù)據(jù)處理軟件分析可以得到以下數(shù)據(jù):起始糊化溫度(T0)、峰值溫度(Tp)、糊化終止溫度(Tc)。

2 結(jié)果與討論

2.1 粘度特性分析

淀粉是松糕的主要食用成分，加熱、高溫、冷卻過程中，在一定剪切力的作用下，松糕的粘滯特性會(huì)發(fā)生一系列的變化。淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例、分子量大小、顆粒的結(jié)構(gòu)等都有著密切的關(guān)系，直鏈淀粉和支鏈淀粉性質(zhì)的差異會(huì)導(dǎo)致在糊化的升溫過程中直鏈淀粉溶出的難易程度不同，在冷卻過程中淀粉分子重新締合形成凝膠的能力不同，在糊化曲線上將反映出不同的特性。美國谷物化學(xué)協(xié)會(huì)(AACC)已把RVA圖譜作為評(píng)價(jià)蒸煮食品品質(zhì)優(yōu)劣的一項(xiàng)重要指標(biāo)。本研究使用快速粘度分析儀(RVA)，測(cè)試不同貯存時(shí)間松糕的糊化特性，為探尋松糕中淀粉糊化和回生機(jī)理，抑制淀粉糊化和回生程度提供理論依據(jù)。淀粉是松糕的重要組成部分，淀粉的糊化特性直接影響松糕的組織結(jié)構(gòu)，而淀粉的糊化特性取決于淀粉的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成等，RVA粘度特性主要反應(yīng)了松糕中淀粉的糊化特性［5］。

不同貯存時(shí)期松糕的RVA圖譜如圖1，松糕糊化過程中糊化溫度、峰值粘度、最低粘度等特征值見表1。

圖1 貯存時(shí)期松糕的RVA粘度曲線(從下到上，0～5 d)

表1 松糕糊化過程中的RVA參數(shù)表

由圖1和表1可知，松糕的峰值粘度、低谷粘度、崩解值、最終粘度和回復(fù)值隨貯存時(shí)間的延長逐漸增大，峰值時(shí)間隨貯存時(shí)間的延長而逐漸減少，糊化溫度降低。松糕貯存1 d后，RVA粘度的各項(xiàng)主要參數(shù)的變化程度較大，以后漸趨平穩(wěn)，說明松糕中淀粉在短期內(nèi)迅速回生，直鏈淀粉的回生在短期內(nèi)迅速完成。貯存后期，松糕中淀粉的糊化溫度停留在80℃左右。糊化溫度因直鏈淀粉含量、結(jié)晶度和支鏈淀粉結(jié)構(gòu)等的不同而存在差異。一般來說，直鏈含量高、結(jié)晶度高、支鏈外鏈較長的淀粉晶體結(jié)構(gòu)緊密，晶體熔解所需熱量大，導(dǎo)致糊化溫度較高［6］。崩解值是最高粘度與熱漿粘度的差值，反映了淀粉糊在高溫下耐剪切的能力，是影響含淀粉食品加工的因素之一。松糕淀粉糊的崩解值較低，說明其熱粘度穩(wěn)定性較高。回復(fù)值是冷膠粘度與熱漿粘度的差值，表示糊化淀粉在冷卻過程中重結(jié)晶的能力，反映了淀粉的回生程度，與直鏈淀粉的含量密切相關(guān)［7］。

由圖1可以看出，松糕的粘度曲線呈四個(gè)變化階段。第一階段:在開始加熱過程中，溫度未達(dá)到糊化溫度時(shí)，水分只是由粉粒上的孔隙進(jìn)入粉粒內(nèi)，與許多無定形部分的極性基團(tuán)相結(jié)合，或者是簡單的吸著，粘度曲線平緩。第二階段:當(dāng)溫度達(dá)到糊化起始溫度時(shí)，粉粒突然膨脹，大量吸水，溶液迅速成為粘稠的膠體溶液，粘度曲線呈迅速上升之勢(shì)。第三階段:淀粉糊化后如繼續(xù)加溫或保持溫度，會(huì)使膨脹的淀粉粒繼續(xù)分離支解，使得膠體質(zhì)點(diǎn)減少，粘度下降，反映在粘度曲線上粘度達(dá)到最大值以后的下降階段。第四階段:由于溫度下降，分子運(yùn)動(dòng)減慢，水合并分散的淀粉分子重新締合，出現(xiàn)膠凝現(xiàn)象［8］。

2.2 紅外吸收光譜分析

近紅外光譜分析技術(shù)(Near Infrared Spect roscopy，NIRS)，是確定分子組成和結(jié)構(gòu)的有力工具，也是檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品及食品成分的一種較理想的方法［9］。根據(jù)未知物紅外光譜中吸收峰的強(qiáng)度、位置和形狀，可以確定該未知物分子中包含有哪些集團(tuán)，從而推斷該未知物的結(jié)構(gòu)。紅外光譜的應(yīng)用非常廣泛，可以用于定性分析，也可以用于定量分析。

粳米和糯米是由C、H、O、N等組成的有機(jī)物分子，這些分子的振動(dòng)頻率處于電磁波譜的近紅外到紅外區(qū)段。因此，不同物質(zhì)對(duì)近紅外輻射可產(chǎn)生特征性吸收，不同波段的吸收強(qiáng)度與該物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)及濃度存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，這就是近紅外光譜分析技術(shù)用來分析被測(cè)物中某種成分含量的理論依據(jù)。目前，紅外的反射光譜技術(shù)主要應(yīng)用在食品成分分析、品質(zhì)檢測(cè)以及在線的品質(zhì)監(jiān)測(cè)與控制。隨著研究的不斷深入，近年來，研究者將近紅外吸收光譜作為一種技術(shù)手段，分析淀粉的回生和結(jié)晶，取得了一定的研究成果。1995年，Van Soest等［10］應(yīng)用近紅外技術(shù)，分析了馬鈴薯淀粉的結(jié)晶性，并且成功計(jì)算出結(jié)晶度，進(jìn)一步加速了近紅外技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品及其加工領(lǐng)域、食品工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究。

淀粉的紅外譜圖對(duì)淀粉晶形、淀粉鏈的構(gòu)象以及螺旋結(jié)構(gòu)的改變十分的敏感，故紅外光譜是分析鑒定淀粉分子結(jié)構(gòu)與相關(guān)性質(zhì)的有效途徑［11］。松糕貯存 0，1，2，3，4，5 d 后，冷凍干燥制品的紅外光譜如圖2。

圖2 松糕的紅外光譜圖(從下到上，0～5 d)

從圖2可知，松糕淀粉主要的紅外光譜帶主要集中在 1153，1082 ，1047，1022 ，930 cm－1處。松糕淀粉在1153 cm－1處的吸收峰歸屬于環(huán)內(nèi)醚鍵C－O的伸縮振動(dòng)，1082 cm－1處的吸收峰歸屬于環(huán)內(nèi)醚鍵C－O的伸縮振動(dòng)，1047，1022 cm－1處出現(xiàn)一個(gè)較強(qiáng)的伯醇C－O鍵伸縮振動(dòng)吸收峰，在930 cm－1處是環(huán)醚類對(duì)稱振動(dòng)峰。隨著貯存時(shí)間的延長，吸收峰的峰形或峰強(qiáng)度呈現(xiàn)某種變化趨勢(shì)。

松糕的紅外光譜圖中，處于波數(shù)為1047 cm－1的峰對(duì)淀粉內(nèi)有序分子的含量十分敏感，而處于1022 cm－1的峰則對(duì)無定形態(tài)淀粉顆粒的含量敏感，因此1047 cm－1和1022 cm－1處峰高的比值，可用來判斷淀粉分子中有序形態(tài)和無定形態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化，即淀粉的結(jié)晶程度。圖2中體現(xiàn)了這樣一種結(jié)晶程度增加的趨勢(shì)，即隨著貯存時(shí)間的延長，1047 cm－1和1022 cm－1處峰高的比值逐漸增加，由0.87增加到0.90，說明淀粉顆粒中無定形分子迅速減少，有序分子逐漸增多，淀粉的結(jié)晶度增加，即松糕淀粉的回生程度增加。

2.3 熱力學(xué)性質(zhì)的分析

DSC法是測(cè)定淀粉體系回生的經(jīng)典方法，該法不僅可以測(cè)定體系的回生度，而且還可以根據(jù)晶體融化溫度的不同，區(qū)分支鏈淀粉結(jié)晶、直鏈淀粉與脂質(zhì)復(fù)合物的結(jié)晶以及直鏈淀粉的結(jié)晶［12－13］。

任何物體當(dāng)發(fā)生相轉(zhuǎn)變的同時(shí)，總是伴隨著熱量的吸收或釋放，差示掃描量熱法就是利用這一原理來測(cè)定淀粉體系的回生。隨著回生的增加，淀粉體系中晶體含量增加，融化晶體所需熱焓ΔH也增加，因此，通過ΔH可以度量體系的回生度。本試驗(yàn)通過DSC對(duì)松糕中淀粉的回生進(jìn)行研究，力圖較完整地揭示松糕淀粉回生現(xiàn)象的本質(zhì)。

DSC可以測(cè)定晶體熔融時(shí)的吸熱和晶體形成時(shí)的放熱。通過熱焓的比較來測(cè)定晶體的含量，樣品熱焓越大，晶體含量越高。用差示掃描量熱儀(DSC)測(cè)定松糕糊化過程中熱流變化，可以得到相轉(zhuǎn)變過程中的起始糊化溫度T0、峰頂點(diǎn)溫度Tp、糊化終止溫度Tc以及熱焓ΔH等熱力學(xué)參數(shù)(見表2)。

表2 松糕25℃下貯存不同時(shí)間的DSC熱力學(xué)參數(shù)

從表2可知，早期的重結(jié)晶(晶核)融化頂點(diǎn)溫度為52.331℃，略高于后期的51.583，這表明前期晶核的組成和構(gòu)相與后期的重結(jié)晶晶體略有差別。隨著貯存時(shí)間的延長，融化支鏈淀粉重結(jié)晶所需的熱焓ΔH越來越大，由0.747 J·g－1增加到1.352 J·g－1，說明淀粉的比熱增加，發(fā)生了熱轉(zhuǎn)變，松糕淀粉的回生程度隨時(shí)間增加。

3 結(jié)論

淀粉是米制松糕的重要成分，淀粉回生是糊化淀粉分子形成有規(guī)律排列的結(jié)晶化過程。貯存初期松糕中淀粉的重結(jié)晶主要是由直鏈淀粉引起的，貯存后期淀粉的重結(jié)晶則主要是由支鏈淀粉而引起的。抑制回生可以延長淀粉類食品的品質(zhì)，但是回生不可能完全被抑制，只能采用各種有效措施來延緩。添加一定量的乳化劑、親水性膠體、多糖類、酶制劑、低聚糖等，可防止淀粉類食品的老化。

［1］KADAN R S，ROBINSON M G，THIBODEAUX D P，et al.Texture and other physicochemical properties of whole rice bread［J］.Journal of Food Science，2001，66:940－944.

［2］MOHAMED S，HAMID N A.Effects of ingredients on the characteristics of rice cakes［J］.Journal of Sciend of Food and Agricalture，1998，76:464－468.

［3］SANCHEZ H D，OSELLA C A ，DELA TORRE M A.Optimization of gluten－free bread prepared from cornstarch，rice flour，and cassava starch［J］.Journal of Food Science，2002，67:416－419.

［4］YLIMAKI G，HAWRYSH Z J，HARDIN RT，et al.Application of response surface methodology to the development of rice flour yeast bread:objective measurements［J］.Journal of Food Science，1988，53:1800 －1805.

［5］SIDHU J S，AL － SAQER J，AEZENKI S.Comparison of methods for the extent of staling in assessment of bread［J］.Food Chemistry，1997，58:161－167.

［6］ STOLLMAN U，LUNDGREN B.Texture changes in white bread:effects of processing and storage［J］.Cereal Chemistry，1987，64:230－236.

［7］LIMPISUT P，JINDAL V K.Comparison of rice flour pasting properties using brabender viscoamylograph and rapid visco analyser for evaluating cooked rice texture［J］.Starch/St?rke，2002，54:350 －357.

［8］WANG H H，SUN D W，ZENG Q X，et al.Effect of pH，corn starch and phosphates on the pasting properties of rice flour［J］.Journal of Food Engineering，2000，46:133－138.

［9］PATEL B K ，WANISKA R D，SEETHARAMAN K.Impact of different baking processes on bread firmness and starch properties in breadcrumb［J］.Journal of Cereal Science，2005，42:173－184.

［10］SINGH N，KAUR L，SANDHU K S，et al.Relationships between physicochemical，morphological，thermal，rheological properties of rice starches［J］.Food Hydrocolloids，2006，20:532 －542.

［11］SMITS A L M，RUHNAU F C，VLIEGENTHART J F G，et al.Ageing of starch based systems as observed with ft－ ir and solid state nmr spectroscopy［J］.Starch/St?rke，1998，50:478 －483.

［12］VAN SOEST J J G，TOURNOIS H，DE WIT D，et al.Short－range structure in(partially)crystalline potato starch determined with attenuated total reflectance Fourier－ transform IR spectroscopy［J］.Carbohydrate Research，1995，279:201 －214.

OSBORNE B G.NIR measurements of the development of crystallinity in stored bread crumb［J］.Analysis Magazine，1998，26:55 －57.

Study on the Mechanism of Starch Retrogradation of MiGao

JI Ying1，ZHOU Hui－ming2
(1.College of Life Sciences，Dalian Nationalities University，Dalian Liaoning 116605，China;2.School of Food Science and Technology，Southern Yangtze University，Wuxi Jinangxu 214122，China)

The object of the research is to characterize changes in starch of MiGao during storage.The most significant change in the pasting curve is the increase in peak viscosity over time measured with a Rapid Visco Analyser.FT － IR indicates a reduced amount of amorphous material，giving a more organised starch because retrogradation commenced.Differential scanning calorimetry is used to follow changes of starch retrogradation in MiGao crumb，as we expected，retrogradation enthalpy increased with the storage time.All the results show that the main mechanism underlying the changes in properties is suggested be slow amylopectin crystallization.

MiGao;starch;retrogradation

TS213.3

A

1009－315X(2012)05－0449－04

2011－12－26;最后

2012－02－28

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(DC10040109)。

紀(jì)瑩(1980－)，女，吉林通化人，講師，博士，主要從事谷物科學(xué)研究。

(責(zé)任編輯 鄒永紅)