淀粉回生及其影响因素探析

2023-06-20 理论教育版权反馈

【摘要】：淀粉回生是相邻淀粉分子之间羟基基团形成氢键，而发生重结晶的过程。淀粉回生在早期阶段是由直链淀粉引起的，淀粉回生与直链淀粉含量、脂质结合程度和直链淀粉的分子量有关。支链淀粉重结晶是引起淀粉回生的主要因素，且与支链淀粉链长分布关系密切。稻米淀粉的糊化和回生，除与温度密切相关外，水分含量也有显著影响。玉米淀粉中直链淀粉长度接近此值，所以最易回生。

含淀粉的粮食加工成熟，是将淀粉糊化，而糊化了的淀粉在室温或低于室温的条件下慢慢冷却。经过一段时间，浑浊度增加，溶解度减少，溶液变得不透明甚至凝结而沉淀（在稀溶液中会有沉淀析出，如果冷却速度快，特别是高浓度的淀粉糊会变成凝胶体，好像冷凝的果胶或动物胶溶液），称为淀粉的回生，亦称淀粉的老化，俗称“淀粉的返生”。这种淀粉叫做“回生淀粉”或“老化淀粉”。新鲜淀粉糊是以直链淀粉溶液的连续相和支链淀粉团块的分散相为主要结构的两相体系，在存放过程中分散相产生凝聚，连续相产生胶体网络结构。在我们日常生活中，面包和馒头放置一段时间后变硬，添加了淀粉的汤放置一段时间后黏度会下降，都是淀粉回生所致。淀粉回生是相邻淀粉分子之间羟基基团形成氢键，而发生重结晶的过程。简单来说，淀粉的回生包括两个部分，氢键的形成和直链淀粉、支链淀粉侧链双螺旋的聚集，因此，与淀粉体系的黏弹性、硬度和质构都有关系。这些转变限制了淀粉的功能特性，对淀粉食品的品质和稳定性具有较大影响。

老化淀粉不再溶解，不易被酶消化，是形成抗性淀粉（Resistant Starch）RS3的主要部分，这种现象称为淀粉的回生作用，也称β化。因此，淀粉回生的实质是淀粉晶体的重新形成，淀粉糊化后，分子处于高度无序的高能态。由于分子间势能的作用，淀粉分子趋于重排结晶，即回生。在回生过程中，由于温度降低，分子运动减弱，直链淀粉和支链淀粉的分子都趋向于平行排列，通过氢键结合相互靠拢，重新结合为微晶束，使淀粉具有硬性的整体结构。淀粉的回生作用，在固体状态下也会发生，回生后的直链淀粉非常稳定，就是加热加压，也很难使它再溶解。如果有支链分子混合在一起，则仍然有可能加热恢复成糊。回生淀粉为结晶结构，不溶于水，具有B型X-射线衍射图谱。

动态流变仪和差示扫描量热仪是检测稻米淀粉回生的有力工具。动态流变仪是通过测定贮藏模量G的变化和淀粉黏弹性，从而确定回生程度；差示扫描量热仪是通过测定在升降温过程中淀粉糊热焓的变化，来确定淀粉回生度的。

影响淀粉回生的因素很多，直链淀粉起到重要的作用。淀粉回生在早期阶段是由直链淀粉引起的，淀粉回生与直链淀粉含量、脂质结合程度和直链淀粉的分子量有关。直链淀粉含量对淀粉糊的黏弹性具有重要影响，直链淀粉含量越高，淀粉老化越快，淀粉糊的弹性逐渐升高，当直链淀粉含量为80%时达最大极限值。支链淀粉重结晶是引起淀粉回生的主要因素，且与支链淀粉链长分布关系密切。支链淀粉较长的支链可以相互结合，从而发生老化。支链淀粉在高浓度条件下更容易发生重结晶和回生，且形成的聚合物比直链淀粉回生形成的聚合物松散，因此，更容易发生酶解作用。

电解质对淀粉的回生也有很大影响，因为它们具有较强的水化作用，与淀粉分子争夺水分子，使淀粉脱水，缩小了淀粉分子的间距，更容易重新排列，加速淀粉的回生。不同电解质对淀粉回生的影响程度如下：＞Cl-＞Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞K+＞Na+。此外，温度、水分和冷却时间对淀粉回生的速度都有影响。淀粉凝沉作用的最适温度为2～4℃，＞60℃或＜-20℃都不易回生。水分含量为30%～60%时，淀粉容易回生；含有大量的水或含水量低于10%时，淀粉也不易回生。淀粉糊化后，冷却时间长容易回生。冷却速度慢，有利于增加分子内羟基形成氢键的机会，淀粉易回生；冷却速度快，淀粉不易回生。冷却速度不同，淀粉糊的结构也不同。

丁文平等（2002年）研究了稻米淀粉糊化后环境贮藏温度对回生的影响，他采用4℃和25℃两个贮藏温度，分析了其Avrami方程的k值和Avrami参数n的不同。在4℃时，支链淀粉分子的重结晶度大于25℃时的重结晶度（0.534 4＞0.026 2）。在4℃时，支链淀粉的重结晶生长为一次成核（n＜1），表明晶核在结晶开始时形成；25℃时的重结晶生长则为不断成核（n＞1），即晶核在结晶过程中逐渐形成。稻米淀粉的糊化和回生，除与温度密切相关外，水分含量也有显著影响。

还有人对稻米淀粉的老化过程进行研究，稻米淀粉糊具有假塑性流体的特性。在存放过程中，淀粉糊及其分散相和连续相的流变指数都逐渐增大，淀粉糊的刚性增大；淀粉糊中分散相产生凝聚现象，并在支链淀粉内部形成胶体网络结构。稻米淀粉中直链淀粉和支链淀粉的相互作用，会加剧老化。

直链淀粉的存在加速了支链淀粉的重结晶，但不影响支链淀粉的最终结晶度。直链淀粉是如何影响支链淀粉回生的，这个问题还有待进一步研究。有关淀粉分子量和分子结构上的差异是如何影响稻米淀粉回生的，这方面的研究报道还不多。

直链淀粉比支链淀粉更易回生，且只有分子量适中的直链淀粉才易于回生，直链淀粉聚合度DP为100～200时回生最强。玉米淀粉含直链淀粉27%，聚合度DP为200～1 200；马铃薯淀粉含直链淀粉20%，聚合度DP为1 000～6 000。玉米淀粉中直链淀粉长度接近此值，所以最易回生。相比于马铃薯淀粉，稻米淀粉的回生程度较小，而普通稻米淀粉和糯米淀粉的回生程度也有较大差别，糯米淀粉的回生程度比普通稻米淀粉小。普通稻米淀粉和糯米淀粉的主要区别就在于淀粉胶的温度稳定性（包括热稳定性和冻熔稳定性），而温度稳定性在很大程度上取决于淀粉的回生程度。糯米淀粉具有优于其他非蜡质和蜡质淀粉的冻熔稳定性。在一项研究中发现，干基含量5%的糯米淀粉糊经过20个冻熔周期也不会发生脱水收缩。相比之下，蜡质玉米淀粉或蜡质高粱淀粉仅在3个冻熔周期内表现稳定，玉米淀粉在1个冻熔周期后就出现脱水收缩，说明与其他类型淀粉相比，糯米淀粉回生程度较小。

淀粉回生后性质非常稳定，与生淀粉一样不易被消化。将糊化淀粉在80℃以上高温或在冷冻条件下迅速脱水至10%以下，加入一些具有表面活性作用的极性物质，如甘油—棕榈酸、甘油—肉豆蔻酸、甘油—硬脂酸等，可增强面包和其他淀粉食品的贮存性。此外，工业上采用化学方法将部分羟基用乙酰基、羟乙基等基团取代后，得到的变性淀粉不会回生。恰恰相反，粉丝、粉条、粉皮和凉粉等淀粉制品的加工，正是充分利用了淀粉回生后凝胶强度加强、性质稳定、不易被水溶解的特性。回生后的淀粉凝胶不仅要有足够的刚性，还要有一定的弹性，才能制得质量好的粉丝产品。

淀粉回生及其影响因素探析

相关推荐