小分子糖對淀粉回生的影響的研究進展

◎ 曾思敏，曾 習(xí)

（武漢商學(xué)院烹飪與食品工程學(xué)院，湖北 武漢 430056）

淀粉回生是指在加熱糊化過程中，分子呈現(xiàn)高能無序態(tài)，在降溫過程中，分子在空間構(gòu)象上重排后形成結(jié)晶，分子鏈間達到有序穩(wěn)定態(tài)。淀粉制品在老化后感官特性會發(fā)生變化，如硬度、口感、黏彈性和透明度等。這些特性的變化對于大部分淀粉類食品是不利的。淀粉是食品加工與生產(chǎn)的重要原料，對于淀粉回生的研究有著深遠的實際意義[1-3]。

影響淀粉老化的因素有很多，如糖對于淀粉回生有較為重要的影響。關(guān)于糖影響淀粉回生的機制的研究在逐步深入，CG Biliaderis和DJ Prokopowich的相容性理論[4]較為全面地解釋了糖對淀粉回生的影響。糖與水結(jié)構(gòu)的相容性是影響復(fù)合凝膠基質(zhì)中支鏈淀粉穩(wěn)定性的一個決定性因素，這是由溶液中主要糖構(gòu)象的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)決定的。相容則可降低分子鏈的重排，不相容則會加速回生速率。小分子糖可以增加淀粉糊的黏度，抑制淀粉結(jié)構(gòu)的有序化[5]。本文對國內(nèi)外關(guān)于小分子糖對淀粉老化的影響的研究進行綜述。

1 小分子糖作用機理

在淀粉糊化的過程中，單雙糖的分子較小，能夠隨水滲透并進入淀粉內(nèi)部，由相容性理論[4]，相容性好則可抑制淀粉回生。并且在凝膠化現(xiàn)象學(xué)模型[6]中發(fā)現(xiàn)，加入糖類并不代表淀粉進入了限水狀態(tài)，而是阻礙了淀粉對水分的吸收。在小分子糖對淀粉回生的影響的研究中，單糖和二糖，即葡萄糖、果糖和蔗糖的研究最多，其機理也在逐步完善。

2 實驗方法的研究

在糖對淀粉回生的影響的研究中，隨著研究的逐步深入，實驗方法也在逐步的完善與提升，會嘗試更為準確的不同的實驗方法，最終找到可以使實驗結(jié)果最直觀和準確的實驗方法。動力學(xué)分析是淀粉凝膠分析的一大直接證據(jù)，它讓分析淀粉凝膠化變得更為科學(xué)與直觀。Zhang X等[7]對木薯淀粉進行研究，通過快速粘度分析儀（RVA）分析和差示掃描熱量法（DSC）實驗，研究糖對木薯淀粉的影響，發(fā)現(xiàn)葡萄糖和蔗糖的加入增加了木薯淀粉的屈服應(yīng)力和稠度系數(shù)，但也降低了木薯淀粉凝膠的觸變性。實驗中存在著偶然性，只能在所實驗范圍內(nèi)確定其正確性，而數(shù)學(xué)的邏輯是絕對的，一旦證明則是真理。將數(shù)學(xué)與實驗相結(jié)合可以使實驗更具有邏輯性，在一定程度上規(guī)避其偶然性。QianLi[8]運用數(shù)字圖像分析法，分析了不同糖對玉米淀粉的凝膠化過程的影響。在研究中提出，所有的糖對淀粉凝膠化過程中的淀粉晶體結(jié)構(gòu)都有一定的保護作用。隨著蔗糖濃度的增加，對淀粉晶體結(jié)構(gòu)的保護作用也會隨之提高，但其研究范圍為蔗糖在0%～20%的濃度中。運用動力學(xué)可以更好地分析淀粉的凝膠化，數(shù)字圖像分析法可以使實驗數(shù)據(jù)更為精準與直觀。目前，糖對淀粉老化影響的研究方法主要有DSC、RVA、X射線衍射法、流變和質(zhì)構(gòu)等，對淀粉的糊化焓、回生值、凝膠特性和重結(jié)晶特性等進行研究，判斷糖對淀粉回生的影響。

3 不同小分子糖的影響研究

通過添加糖影響淀粉回生時，通常會考慮淀粉本身的特性，但直鏈淀粉不應(yīng)在考慮的主要因素之中。Aee L H等[9]通過差式掃描熱量法、壓縮和縱向振蕩測量的實驗方法，對蔗糖影響玉米淀粉凝膠化和還原進行了研究，發(fā)現(xiàn)蔗糖與直鏈淀粉之間的作用不如蔗糖與淀粉酶之間的相互作用重要。這對I’Anson K J淀粉的支鏈與直鏈的研究提供了重要依據(jù)。

單糖與二糖對各類淀粉的回生影響均有一定的研究進展。較多的是關(guān)于小麥淀粉、薯類淀粉和水稻淀粉的研究。在研究中發(fā)現(xiàn)雙糖對淀粉晶體的保護效果大于單糖[10]。I’Anson K J[11]研究了糖對小麥淀粉凝膠老化的影響，采用流變和X射線的方法研究發(fā)現(xiàn)核糖、蔗糖和葡萄糖可以降低凝膠的硬度和淀粉B型結(jié)晶的水平，且遵循核糖＞蔗糖＞葡萄糖。Suna C[12]研究了不同濃度下的蔗糖、葡萄糖、果糖和木糖對于甘薯淀粉的粘彈性的影響，表明淀粉老化過程中的動態(tài)模值的下降順序為木糖＞葡萄糖＞果糖＞蔗糖，因此木糖可最大程度上延緩甘薯淀粉的老化。在小分子糖對木薯淀粉的影響研究中[4]，通過RVA和動力學(xué)分析得出小分子糖的加入可增加木薯淀粉的糊化活化能和成糊溫度。不同的小分子糖效果也不同，遵循蔗糖＞海藻糖＞葡萄糖的順序。糖對糯米淀粉的研究中[13]發(fā)現(xiàn)單糖降低了淀粉的最終黏度，雙糖則相反。小分子糖對糯米淀粉糊化特性和質(zhì)構(gòu)特性影響效果順序是：海藻糖＞蔗糖＞葡萄糖＞果糖。宋云平等[14]在海藻糖抑制淀粉回生的研究中發(fā)現(xiàn)-20℃下保存可延緩淀粉老化，并且海藻糖抑制淀粉在凍融過程中的回生。在Kohyama K[15]馬鈴薯淀粉糊化、回生的研究中，指出隨著糖濃度的增加，凝膠化峰值溫度和凝膠化程度也會提升。即增加了淀粉的糊化溫度和糊化焓值，抑制了馬鈴薯淀粉的老化，作用的順序為蔗糖＞葡萄糖＞果糖。從糖對不同種類的淀粉回生影響研究來看，在不同種類的淀粉中，糖對淀粉回生的影響稍有不同，但大同小異。在一定濃度的淀粉溶液中，一定濃度的果糖對于淀粉回生抑制效果最低，一定濃度的蔗糖和海藻糖對于淀粉回生抑制效果最佳。在一定濃度范圍內(nèi)，糖的濃度越高，對于淀粉回生的抑制效果越好。

但是，不能一概而論地認為所有糖都可以抑制各個種類淀粉的回生。而是要考慮淀粉存放的溫度、糖的性質(zhì)和濃度、實驗物質(zhì)的系統(tǒng)水分含量等因素。Evageliou V等[16]在研究蔗糖、葡萄糖和果糖對氧化淀粉凝膠化的影響中發(fā)現(xiàn)，在冷卻的過程中，按照果糖＜葡萄糖＜蔗糖的順序，淀粉凝膠化速率降低了。但是，在保持5 ℃時，淀粉凝膠化速率順序發(fā)生了顛倒，果糖引起了快速凝膠化，而蔗糖的作用最小Sopade P A[17]對于淀粉在糖混合物中的凝膠化研究表明，在水與淀粉中，葡萄糖對增加淀粉的凝膠化程度和凝膠溫度的效果比果糖更顯著。但在淀粉-蜂蜜混合物中，對凝膠化溫度應(yīng)用指數(shù)方程發(fā)現(xiàn)凝膠化過程中，果糖對增加淀粉凝膠化的影響比葡萄糖更為明顯。Jang J.K[18]研究蔗糖對于小麥淀粉的玻璃化、糊化和回生的影響中表明在不同的溫度中，蔗糖對小麥淀粉的回生會有不同的影響。對玉米淀粉的研究中[19]發(fā)現(xiàn)在4 ℃或-20 ℃下，加入糖醇可促進淀粉的再結(jié)晶，但是同時降低了冰融溫度和玻璃化溫度。在糖對大米淀粉老化的影響的研究中[20]，發(fā)現(xiàn)加入木糖可延遲淀粉的再結(jié)晶，但加入果糖表現(xiàn)出的是加速淀粉的再結(jié)晶。在研究中只針對一種淀粉研究幾種糖的濃度對于淀粉老化的影響是不能廣泛使用的，是以偏概全的。不同濃度下的淀粉和淀粉-糖，研究結(jié)果是具有差異性的，不能以有范圍的實驗來斷定和概括為糖抑制淀粉回生或者加速淀粉回生，這是缺乏嚴謹性的。

4 結(jié)語

在研究進展較好的單糖和二糖中發(fā)現(xiàn)，一定濃度范圍的蔗糖和海藻糖對于一定濃度的淀粉有抑制回生的作用。但在研究中要考慮到糖的性質(zhì)、淀粉性質(zhì)等多種因素，不能一概而論。在將淀粉老化應(yīng)用于食品中時，不能單看其主要淀粉的類型，還要考慮綜合體系的水-糖成分等。在多糖的研究中茶多糖對于淀粉老化的抑制效果較為顯著，在之后的研究中可對茶多糖抑制淀粉的回生進行深入研究。聚糖可提供較多功能性營養(yǎng)物質(zhì)，但目前研究結(jié)果表明其對淀粉老化的影響較小。