淀粉老化過程機(jī)理及淀粉抗老化劑應(yīng)用的研究進(jìn)展

張 雨,張康逸,張國治

(1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院,河南鄭州 450001; 2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心,河南鄭州 450002)

淀粉是由綠色植物通過二氧化碳和水經(jīng)光合作用合成的天然多糖,作為一種高分子碳水化合物,占植物干基總重的50%～80%。根據(jù)分子鏈構(gòu)成,淀粉可分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉是α-D-吡喃葡萄糖通過α-1,4糖苷鍵連接成的線性聚合物,支鏈淀粉是直鏈作為支鏈再經(jīng)α-1,6糖苷鍵連接到另一直鏈上[1]。其中,谷物、稻米等主食中含有大量淀粉。在食品行業(yè)中,淀粉質(zhì)食品在儲(chǔ)藏過程中極易發(fā)生老化現(xiàn)象,在存儲(chǔ)期間組織變得松散、粗糙,彈性和風(fēng)味也隨之消失。西方國家淀粉平均攝入量超過50%,發(fā)展中國家高達(dá)90%,世界每年因老化問題造成大量糧食浪費(fèi)。饅頭、面包、糕點(diǎn)等食品,由于淀粉含量高,隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長,就會(huì)由軟變硬,組織松散,風(fēng)味消失。因此,了解淀粉老化機(jī)理及抗老化劑對(duì)淀粉影響有助于控制淀粉質(zhì)食品老化過程,合理使用抗老化劑對(duì)抑制淀粉老化及延長食品貨架期具有重要意義。

1 淀粉老化機(jī)理

作為僅次于纖維素的第二大天然高分子化合物,淀粉以顆粒形式廣泛存在于植物的果實(shí)、塊莖和籽粒中,淀粉顆粒是多個(gè)淀粉分子的聚集體,呈白色固體狀。植物種類不同,淀粉顆粒形狀、大小、結(jié)構(gòu)等也不相同。淀粉顆粒在水中加熱,達(dá)到一定溫度便可產(chǎn)生糊化現(xiàn)象,其物理性能此時(shí)會(huì)發(fā)生明顯變化,如吸水溶脹、多晶性和雙折射現(xiàn)象消失、結(jié)構(gòu)被破壞等[2]。淀粉老化過程即出現(xiàn)在糊化之后。

1.1 淀粉老化機(jī)理

淀粉老化也稱淀粉回生、凝沉,是糊化淀粉在冷卻或儲(chǔ)存時(shí)直鏈淀粉和支鏈淀粉重新形成有序結(jié)構(gòu)的過程。淀粉老化與淀粉糊化過程不同,在淀粉糊化過程中,淀粉因外界能量的補(bǔ)充使淀粉顆粒溶脹、直鏈淀粉溢出而呈現(xiàn)高能無序狀態(tài);在降溫過程中,由于分子熱運(yùn)動(dòng)能量不足,體系處于熱力學(xué)非平衡狀態(tài),分子鏈間借氫鍵相互吸引與排列,使體系自由焓降低,淀粉分子間及與水分子在空間構(gòu)象上相互匹配重排,達(dá)到體系平衡的有序排列穩(wěn)定態(tài),此時(shí)直鏈淀粉及支鏈淀粉的直線部分趨向于平行排列,從無定形態(tài)回復(fù)到結(jié)晶體。其實(shí)質(zhì)是糊化淀粉分子自動(dòng)排列成序,形成高度致密的、結(jié)晶化的不溶性分子微束。此過程包括直鏈分子螺旋結(jié)構(gòu)的形成及其堆積、支鏈淀粉外支鏈間雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成與雙螺旋之間的有序堆積[3]。淀粉老化后吸水能力下降,水分析出散失,淀粉鏈重新由無定形態(tài)變?yōu)榫w,柔韌性減弱,強(qiáng)度增加,此時(shí)食品變干變硬,食用品質(zhì)大幅下降[4]。研究發(fā)現(xiàn),老化的淀粉很難再次糊化。

新鮮烹制或加工的含淀粉食物在儲(chǔ)存時(shí)會(huì)經(jīng)歷不同程度的老化,這可以降低淀粉對(duì)酶消化的敏感性。老化淀粉的消化率主要與儲(chǔ)存的時(shí)間和溫度條件有關(guān)。當(dāng)含水量較高的淀粉在儲(chǔ)存過程中,淀粉的消化率先迅速下降,這是因?yàn)橹辨湹矸鄯肿拥目焖俳Y(jié)晶;隨后,由于支鏈淀粉老化的速度減慢,消化率的降低逐漸緩慢發(fā)生。但在低含水量下老化對(duì)淀粉消化率影響很小[5],且淀粉老化所放出的熱量應(yīng)與老化淀粉再糊化所吸收的熱量相等。

1.2 淀粉老化分類及其模型

Miles等[6]把淀粉老化分為短期老化和長期老化。短期老化是指在淀粉糊化后的很短時(shí)間內(nèi)發(fā)生的,主要是直鏈淀粉重結(jié)晶。長期老化是支鏈淀粉的枝杈結(jié)構(gòu)重結(jié)晶產(chǎn)生老化現(xiàn)象。為更深入了解淀粉老化過程,國內(nèi)外學(xué)者根據(jù)淀粉晶體性質(zhì)的改變,用Avrami模型描述淀粉分子老化進(jìn)程。Cornford等[7]已進(jìn)一步表明結(jié)晶是造成老化的原因,證明了由面包屑彈性模量的變化所測量的老化過程可以用Avrami方程式充分表示。Avrami方程已廣泛應(yīng)用于高聚物的結(jié)晶。通過對(duì)結(jié)晶速率常數(shù)k和Avrami指數(shù)n的確定與分析,可以了解在結(jié)晶過程中直鏈及支鏈淀粉分子對(duì)晶體的成核方式、晶核密度和晶體生長方式的影響[8]。

淀粉重結(jié)晶的三個(gè)階段可以利用差示掃描量熱法、淀粉酶法、X-射線衍射法等均可獲得淀粉重結(jié)晶動(dòng)力學(xué)Avrami方程:

1-θ=exp(-ktn)

ln[-ln(1-θ)]=lnk+nlnt

式中,θ:t時(shí)刻淀粉結(jié)晶程度;n:Avrami指數(shù),為ln[-ln(1-θ)]對(duì)lnt所作曲線斜率,取值與成核方式有關(guān);k:淀粉重結(jié)晶常數(shù),為曲線的截距,與晶核密度及晶體一維生長速率有關(guān)。

Avrami方程描述了聚合物結(jié)晶過程中晶體隨時(shí)間變化的規(guī)律,表明結(jié)晶程度隨時(shí)間呈指數(shù)形式增長。

當(dāng)用Avrami方程描述淀粉老化時(shí),θ表示沒有老化或結(jié)晶的程度。在應(yīng)用Avrami方程時(shí),通常是先測在一定溫度下淀粉的等溫老化曲線,即θ與t的關(guān)系,然后經(jīng)過回歸分析,得到老化等溫線的速度常數(shù)k和Avrami指數(shù)n,再由不同條件下k和n的變化趨勢研究溫度、含水量等因素對(duì)k和n值的影響。

Avrami指數(shù)n顯示有關(guān)晶核特性及晶體成長過程的相關(guān)信息。n值取決于晶體成長過程的維數(shù)和成核時(shí)間。n=1時(shí)表示瞬間成核的晶體以枝狀形式成長;n=2代表著偶然成核的枝狀晶體成長或瞬間成核的碟狀晶體成長;n=3表示偶然成核的碟狀晶體的成長或瞬間成核的球狀晶體成長;n=4則代表偶然成核的球狀晶體成長。k則反映成核與晶體成長速度的復(fù)合作用,提供有關(guān)結(jié)晶進(jìn)程的信息[9]。Slade認(rèn)為淀粉分子在結(jié)晶過程中呈非平衡態(tài),使用Avrami方程會(huì)導(dǎo)致一定偏差,但仍推薦使用Avrami方程以利于結(jié)果相互比較。

2 淀粉老化機(jī)理研究方法

淀粉老化是一個(gè)復(fù)雜過程,影響因素較多,利用單一測定方法很難反映淀粉老化準(zhǔn)確趨勢。目前淀粉老化的測定方法可以分為兩類:宏觀技術(shù)測定和分子技術(shù)測定。宏觀技術(shù)是監(jiān)測淀粉老化過程中某些物理特性變化的方法;分子技術(shù)即在分子水平上研究淀粉凝膠中淀粉聚合物構(gòu)象或水分遷移率變化。目前研究淀粉老化機(jī)理的方法主要包括熱力學(xué)分析方法、流變學(xué)分析方法、X射線衍射法(Diffraction of X-rays,XRD)、核磁共振波譜法(Nuclear magnetic resonance,NMR)等[10]。每種方法都具有其自身優(yōu)勢和局限性,結(jié)合不同的物理和化學(xué)方法分析研究淀粉老化過程更加全面。

2.1 熱力學(xué)分析方法

當(dāng)前研究人員常利用三種熱力學(xué)儀器檢測淀粉老化,分別為差示掃描量熱儀(Differential scanning calorimetry,DSC)、差示量熱分析儀(differential thermal analysis,DTA)及熱重分析儀(thermogravimetric analysis,TG)[11]。差示掃描量熱技術(shù)是一種最為普遍的熱分析技術(shù),主要用來測量程序控制溫度下物質(zhì)的物理性質(zhì)與溫度的關(guān)系,如測定淀粉老化過程中直鏈淀粉的重結(jié)晶。1971年,研究人員首次利用DSC測量淀粉的糊化和老化,量化天然淀粉和老化淀粉的結(jié)晶度,明確老化動(dòng)力學(xué)。淀粉完全糊化后在DSC中不出現(xiàn)吸熱峰,當(dāng)?shù)矸坶_始老化時(shí),內(nèi)部的直鏈和支鏈淀粉發(fā)生重排,形成重結(jié)晶,此時(shí)淀粉晶體結(jié)構(gòu)遭到破壞,須外加能量。因此老化后的淀粉在DSC中會(huì)出現(xiàn)吸熱峰,且淀粉老化程度越大,吸熱峰越大[12]。鄭鐵松等[13]使用DSC研究了六種蓮子淀粉在4 ℃下貯藏14 d老化趨勢,表明淀粉在第1 d內(nèi)快速老化,隨著時(shí)間延長,老化程度減慢并趨于平穩(wěn)。Colwell等[14]利用DSC測定小麥淀粉凝膠在-1、10、21 ℃的儲(chǔ)存溫度下的吸熱峰高度,證實(shí)其與淀粉老化之間存在密切關(guān)系。朱帆等[15]用DSC研究八種不同小麥的老化特性,表明小麥直鏈淀粉的含量與最大回生度呈一定的正相關(guān)。DSC方法相對(duì)簡單,可以根據(jù)不同晶體融化溫度區(qū)分直鏈淀粉的結(jié)晶、支鏈淀粉的結(jié)晶、直鏈淀粉與脂質(zhì)復(fù)合物的結(jié)晶數(shù),但不適用于測定稀淀粉糊老化過程,焓變過程不具體,需要結(jié)合其他方法對(duì)淀粉老化作進(jìn)一步研究。

DTA與DSC相似,是一種熱分析技術(shù),主要研究淀粉樣品和惰性參比物(Al2O3)在相同的熱循環(huán)下的溫度差,通過制作DTA曲線分析淀粉的老化。Mciver等[16]首次利用DTA來研究淀粉老化。Tian等[17]利用DTA研究大米淀粉的老化,盡管由DTA測定的淀粉老化度略高于DSC,但兩種分析方法之間未呈現(xiàn)顯著差異。

TG可以得到樣品質(zhì)量隨溫度的變化趨勢,通過測定樣品中結(jié)合水的含量進(jìn)而測定淀粉老化程度。Tian等[18]利用TG方法測得的淀粉老化程度高于DSC測量結(jié)果。這是由于DTA與TG確定的是直鏈淀粉和支鏈淀粉的總體老化程度,而DSC只能檢測到支鏈淀粉的老化。由于成本偏高,使用DTA與TG來對(duì)淀粉老化進(jìn)行分析的應(yīng)用相對(duì)較少,但可以測定總淀粉的老化程度,因此對(duì)淀粉老化研究很大的幫助。

2.2 流變學(xué)分析方法

流變學(xué)方法主要測定淀粉在老化過程中粘度的變化,可分為大形變測試和小形變測試。

2.2.1 大形變測試 淀粉凝膠的硬度隨著老化而顯著增加,質(zhì)構(gòu)發(fā)生明顯變化,這些變化通常使用大變形測試,常用方法有單軸壓縮實(shí)驗(yàn)、質(zhì)構(gòu)分析(Texture profile analysis,TPA)和淀粉糊化粘度曲線測定等。

單軸壓縮實(shí)驗(yàn)通常需要相對(duì)堅(jiān)固的凝膠樣品來得到理想化的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。曲線初始部分為線性曲線,其斜率為楊氏模量E。Axford等[19]表明消費(fèi)者的接受程度與可壓縮性實(shí)驗(yàn)之間有很強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性。質(zhì)構(gòu)分析通過兩次壓縮可以準(zhǔn)確檢測樣品隨時(shí)間變化的位置和重量,從而得到TPA曲線進(jìn)而測得樣品的物性特征。淀粉老化使食品體系硬度變大、彈性降低,通過TPA物性特征指標(biāo),能夠很好地檢測淀粉的老化。淀粉糊化粘度曲線測定最常用的儀器有布拉班德粘度儀(Brabender viscograph)和快速粘度儀(Rapid viscosity analysis,RVA)?？焖僬扯葍x的優(yōu)點(diǎn)有所需樣品量少、測定時(shí)問短,與布拉班德粘度儀相比有更快的加熱速度和更強(qiáng)的混合作用。但是,當(dāng)加熱速率維持在1.5 ℃/min時(shí),兩者的測試結(jié)果相似[20]。雖然大形變測試能夠研究淀粉老化,但在檢測時(shí)會(huì)對(duì)被測樣品的結(jié)構(gòu)造成破壞。

2.2.2 小形變測試 小形變測試與大形變測試相比有一定的優(yōu)勢,例如不會(huì)破壞被測樣品結(jié)構(gòu),并能夠通過微小的變化更有效地研究淀粉老化等。主要測定方法有動(dòng)態(tài)振蕩流變法、蠕變試驗(yàn)和應(yīng)力松弛試驗(yàn)等,其中后兩種測試也被稱為靜態(tài)試驗(yàn)。

動(dòng)態(tài)振蕩流變法可以有效地監(jiān)測淀粉凝膠老化期間結(jié)構(gòu)變化。它可以持續(xù)評(píng)估樣品的動(dòng)態(tài)模量,通常使用動(dòng)態(tài)流變儀測定G′(儲(chǔ)能模量),G″(損耗模量)與tanδ(損耗角正切值)可表征淀粉在糊化與老化過程中粘彈體系的非破壞性力學(xué)特征。G′代表樣品存儲(chǔ)彈性變形能量的能力,它的升高代表著淀粉老化程度加大;G″通過描述樣品產(chǎn)生形變時(shí)能量散失(轉(zhuǎn)變)為熱的能力反映樣品粘性大小;而tanδ=G″/G′,表征了體系中剛性有序區(qū)的相對(duì)比例,隨著淀粉體系老化程度增加,G′逐漸增大。Lii等[21]研究了直鏈淀粉含量對(duì)大米淀粉流變性的影響,認(rèn)為淀粉顆粒的特性和直鏈淀粉含量是影響淀粉流變性的主要因素。周堅(jiān)[22]通過不同原料稻米動(dòng)態(tài)流變儀圖譜得出糊化度高的粳米G′較低,即老化度低,與DSC測試結(jié)果一致。Biliaderis等[23]發(fā)現(xiàn)淀粉凝膠的G′上升速度通常比通過DSC測定的淀粉凝膠老化(ΔH)速度快得多。

蠕變試驗(yàn)用于研究較長時(shí)間下樣品的粘彈性結(jié)構(gòu)。蠕變參數(shù)主要有衰變彈性模量E、松弛時(shí)間τ和粘度系數(shù)η,它們可以反映樣品的力學(xué)流變特性。在淀粉老化過程中,一般用蠕變?nèi)崃康慕^對(duì)值及其降低的速率間接表征老化度與老化速率。當(dāng)?shù)矸劾匣潭戎饾u增加,淀粉凝膠體系內(nèi)結(jié)晶區(qū)的比例加大,較大尺寸的分子鏈運(yùn)動(dòng)受到抑制,總?cè)崃拷档蚚24]。Amano等[25]研究了小麥淀粉、玉米淀粉和非糯大米淀粉在老化過程中的蠕變行為。與動(dòng)態(tài)試驗(yàn)相比,蠕變實(shí)驗(yàn)在淀粉凝膠老化方面的研究較少。

應(yīng)力松弛是指樣品形變后,在應(yīng)變量不變的情況下,樣品內(nèi)部應(yīng)力隨時(shí)間延長而下降的過程,可反映樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)成和粘彈性狀態(tài),且應(yīng)力松弛試驗(yàn)比蠕變試驗(yàn)更容易執(zhí)行[26]。一般用廣義Maxwell模型來描述淀粉凝膠的應(yīng)力松弛曲線。錢平[27]通過對(duì)饅頭應(yīng)力松弛測試,得出在儲(chǔ)存過程中,隨著饅頭的老化程度增加,應(yīng)力松弛C值升高,且前期增值較大,隨后上升緩慢。

2.3 X-射線衍射

通常在X-射線衍射圖譜上對(duì)晶體峰和非晶峰進(jìn)行面積積分,以晶體峰面積與衍射峰總面積之比反映淀粉老化程度。該方法不僅可以測定淀粉樣品中晶體的含量,而且還可以根據(jù)衍射圖譜區(qū)分晶體的晶型。天然淀粉有A、B、C三種不同類型的結(jié)晶,其XRD圖譜也各不相同。在淀粉糊化過程中,淀粉顆粒的晶體結(jié)構(gòu)被破壞,完全糊化的樣品中XRD圖譜沒有衍射峰[28]。當(dāng)?shù)矸劾匣瘯r(shí),淀粉分子發(fā)生重排,結(jié)晶度改變。大多數(shù)情況下,無論原淀粉是A型或B型,老化淀粉均呈現(xiàn)典型的B型XRD圖譜[29]。李雨露[30]用XRD研究了水分含量、脂質(zhì)與添加劑對(duì)蓮子淀粉晶體的影響。Fu等[31]使用X-射線衍射和DSC兩種方法研究玉米淀粉糊化對(duì)老化的影響,得到X-射線衍射的響應(yīng)值要比DSC落后。

X-射線衍射研究淀粉老化,補(bǔ)充了其他技術(shù)數(shù)據(jù)的不足,而且清楚地表明在非蠟質(zhì)淀粉凝膠的老化中,結(jié)晶的發(fā)展是以兩相方式進(jìn)行的[32]。然而,XRD不能檢測顆粒之間或顆粒之內(nèi)的變化。與NMR和FTIR等技術(shù)相比,X-射線衍射的靈敏度相對(duì)較低。此外,X-射線衍射法靈敏度偏低,在使用前是否對(duì)樣品進(jìn)行水合等前處理,對(duì)老化度的測定結(jié)果影響較大[33]。

2.4 核磁共振

核磁共振(NMR)作為一項(xiàng)無損檢測技術(shù)已成為食品科學(xué)中的核心分析方法。在淀粉老化研究中最常用的核磁共振技術(shù)是低分辨率1H NMR,它能夠分析淀粉聚合物鏈的流動(dòng)性,并從核磁共振衰變信號(hào)分析中闡明物質(zhì)結(jié)構(gòu)。核磁共振成像揭示了樣品在老化過程中水分和水分遷移的空間重新分布,通過研究水的變化來研究食品中淀粉老化。隨著淀粉體系的老化,淀粉分子逐步排列有序,處于結(jié)晶態(tài)的質(zhì)子被其他分子鏈約束,只能在小尺寸范圍內(nèi)振動(dòng)和遷移,因此體系中固形物含量逐漸增加,通過測定體系固形物含量的改變也可以測定淀粉老化。Teo等[34]認(rèn)為隨著老化進(jìn)行,淀粉凝膠固相中質(zhì)子信號(hào)增加,而液體組分信號(hào)減少。Ambigaipalan等[35]研究發(fā)現(xiàn)在糊化過程中,δ82處C-4共振強(qiáng)度明顯增加,反映了晶體結(jié)構(gòu)減少和非晶區(qū)域比例增加,該峰的強(qiáng)度隨著淀粉凝膠的老化而下降,這表明由于淀粉鏈的相互作用而產(chǎn)生了剛性結(jié)構(gòu)。同時(shí),雙螺旋含量隨著淀粉凝膠的老化而增加。弛豫速率(ΔR)可以表示分子流動(dòng)性質(zhì),它與分子流動(dòng)性能成正比。Lin等[36]利用NMR研究了九種大米淀粉制品在儲(chǔ)存過程中淀粉老化情況,發(fā)現(xiàn)隨著儲(chǔ)存時(shí)間延長,ΔR增加,這說明淀粉老化程度隨著時(shí)間延長而增加。丁文平等[37]利用脈沖核磁共振儀(Pulse MNR,PMNR)測定大米淀粉老化,并與DSC測量結(jié)果一致。但當(dāng)儲(chǔ)存時(shí)間過長,可能會(huì)導(dǎo)致樣品失水而使測定結(jié)果出現(xiàn)偏差。核磁共振檢測時(shí)間短,精度高,具有非破壞無侵入的特征。但由于不同溫度下質(zhì)子信號(hào)不同,是否能測定降溫過程中的短期老化還有待驗(yàn)證。

3 淀粉抗老化劑應(yīng)用

為了抑制淀粉老化以防止淀粉質(zhì)食品的大量浪費(fèi),將老化帶來的不利影響降至最低,研究人員通常通過添加一些酶制劑、乳化劑、親水膠體等抗老化劑或改變傳統(tǒng)加工方法來減緩淀粉老化,延長淀粉質(zhì)食品貨架期。

3.1 酶制劑

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[38]。但過量的α-淀粉酶會(huì)使淀粉質(zhì)食品發(fā)粘,影響口感,結(jié)構(gòu)塌架。Palacios等[39]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[40]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(chǔ)存過程中的老化現(xiàn)象。Dang等[41]從苧麻葉中提取的β-淀粉酶對(duì)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[42]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。

3.2 乳化劑

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(shí)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[43]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[44]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[45]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[46]研究硬脂酰乳酸鈉和β-環(huán)糊精兩種乳化劑對(duì)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。

3.3 親水膠體

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[47],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[48]。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(duì)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[49]研究了黃原膠、海藻酸鈉和卡拉膠對(duì)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[50]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(chǔ)存期間顯著降低米糕硬化率的添加劑。劉海燕等[51]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(duì)淀粉老化的影響尚未得出一般性結(jié)論。

3.4 其他抗淀粉老化方法

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[52]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(duì)小麥淀粉老化的影響,結(jié)果表明四種物質(zhì)對(duì)小麥淀粉的短期老化和長期老化均有抑制作用。張春媛[53]研究了茶多糖對(duì)小麥淀粉的老化作用,得到相同結(jié)果。Niu等[54]研究了米糠蛋白水解物對(duì)大米淀粉的抑制作用。許晨等[55]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[56]研究得到豬血漿蛋白水解物對(duì)玉米淀粉短期老化有潛在抑制作用。田耀旗[10]利用超高壓技術(shù)抑制大米淀粉的老化。夏文等[57]利用超微粉碎技術(shù)破壞木薯淀粉顆粒表面結(jié)構(gòu),對(duì)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(duì)抑制淀粉老化有著重要意義。

4 展望

淀粉老化導(dǎo)致淀粉質(zhì)食品口感變差、品質(zhì)下降,造成大量食品浪費(fèi)。淀粉老化過程相當(dāng)復(fù)雜,影響因素較多,本文雖從淀粉老化方向出發(fā),探討淀粉老化過程機(jī)理方法,但淀粉老化還會(huì)受到食品體系中水分、蛋白質(zhì)等物質(zhì)影響,因此淀粉與其他成分相互作用等問題尚有待進(jìn)一步研究。一些新興谷物淀粉例如青麥仁淀粉等還有待研究。本文還綜述了酶制劑、乳化劑、親水性膠體等抗老化劑在食品體系中的應(yīng)用,但抗老化機(jī)制機(jī)理尚處在研究階段,如淀粉酶對(duì)淀粉短期老化的影響機(jī)理、支鏈分子-脂質(zhì)復(fù)合物對(duì)老化特性的影響等。利用有效的新型復(fù)合抗老化劑或加工方法來長時(shí)間抑制淀粉老化具有較高的研究價(jià)值。