淀粉老化过程机理及淀粉抗老化剂应用的研究进展

淀粉老化是淀粉糊化过程中分解的直链淀粉和支链淀粉重新连接并形成更加有序结构的过程。淀粉老化是食品老化的主要原因,对淀粉质食品的感官、储存质量、风味等有不利影响。随着食品行业发展,延长食品货架期、保持食品原有风味及口感愈来愈重要。本文介绍了淀粉老化过程,并从老化动力学、热力学和淀粉晶体等方面探讨淀粉老化机理并综述淀粉老化机理研究方法,在此基础上,介绍抗老化剂在食品体系中的应用,为有效抑制淀粉老化,延长食品的货架期提供理论支持。     

淀粉老化机理及影响因素的研究

淀粉老化研究对改善食品品质有重要意义。利用现代高分子科学理论解释与探讨了淀粉老化的机理,在此基础上,介绍了影响淀粉老化的主要因素。     

淀粉糊老化动力学研究

以稻米为原料，采用旋转粘度仪研究较衡浓度淀粉糊的老化动力学。结果表明：不同类型稻米淀粉糊均呈假塑型流体的特征。随存放时间的延长，其流变指数上升，淀粉糊的刚性增大。淀粉糊的老化接近一级化学反应动力学模型，其反应级数稍大于1。用流变指数能较好的描述淀粉糊的老化动力学特征。淀粉糊的老化与其分散相的凝聚、沉淀和连续相的特性有关，当引入连续相流变指数和分散相沉淀率变量时，老化动力学模型的拟和精度进一步提高，直链淀粉和支链淀粉的相互作用会加剧老化进程。     

食品中淀粉老化机理的研究现状

近年来，国际上对食品中淀粉的结构与特性进行了诸多研究，这些研究逐步使淀粉的糊化和老化过程及机理越来越清晰。在对比研究直链淀粉和支链淀粉糊化、老化的差异和淀粉糊化和老化的内部动力学因素，分析由老化引起的淀粉质食品品质的变化规律后，为食品品质的预测和控制、保藏和食品的加工提供了有效的保障和便捷，在食品行业有着重大的实际意义。     

淀粉糊化和回生的研究

对淀粉糊化和老化现象进行了论述，着重介绍了其影响因素，并概述了淀粉糊化和老化的测定方法。     

淀粉老化对微波膨化影响及机理的研究

通过控制淀粉物料的静置冷藏时间来调节淀粉老化程度,采用X－衍射方法确定了淀粉物料的老化度,研究了淀粉的老化对其微波膨化的影响,实验结果表明：随着淀粉物料的静置冷藏时间增加,淀粉的老化度增加,而淀粉物料的微波膨化产品的膨化率下降,淀粉物料的老化对其微波膨化不利。从X－衍射图谱出发分析淀粉老化造成淀粉物料的物性状态及分子结构的变化,结合微波加热特性从理论的角度分析探讨了淀粉老化对微波膨影响的机理。     

方便米饭的老化机理研究

本文对方便米饭的老化机理进行了研究，方便米饭的老化主要是由淀粉的起始玻璃化温度升高和淀粉的部结结晶两方面引起。其中热特性变化为老化的主要因素。干燥过程的水分移动促进了淀粉晶体的形成。在存放过程中方便米饭的玻璃化温度会进一步上升，硬度增大，结晶度也稍有增加。文中提出了淀粉的“两区域”老化模型。蒸煮过程使淀粉部分分级，形成淀粉在有限水分下以支链淀粉为主的粘弹区和以直链淀粉为主的粘流区，两区域的形成促进了方便米饭的老化。     

淀粉老化对微波膨化影响的研究

采用Ｘ－ 衍射方法确定了淀粉物料的老化程度,并研究了淀粉的老化对其微波膨化的影响,探讨了淀粉老化对微波膨化影响的机理。     

莲藕淀粉的老化特性研究

本实验以莲藕淀粉为原料,采用X-射线衍射仪、差示扫描量热仪等方法,对莲藕淀粉的老化特性进行系统研究并探讨莲藕淀粉的老化机理:通过测定存放过程中莲藕淀粉糊透明度和凝沉性变化、淀粉糊的碘兰值和酶解力及再结晶特性.综合分析得知,淀粉老化的本质是淀粉分子凝聚,微弱重结晶促进了淀粉的老化.     

大米淀粉老化特性的研究进展

概述了近几年国内外对大米淀粉老化特性的研究。简要阐述了大米淀粉的老化机理,表明大米淀粉的老化可以划分为短期老化(short-term retrogradation)和长期老化(long-term retrogradation)两个阶段。然后介绍了直、支链淀粉、糖类、蛋白质、脂质、水分含量及温度等影响因素对大米淀粉老化的作用原理,其中重点介绍了直链淀粉含量的多少、支链淀粉结构及蔗糖、魔芋葡甘露聚糖(KGM)、β-葡聚糖、β-环糊精等糖类的食品添加剂对大米淀粉老化的影响机理。最后展望了大米淀粉老化性质未来的研究和应用方向。     

Starch retrogradation

Abstract

Starch granules heated in excess water undergo an order‐disorder phase transition called gelatinization (1) over a temperature range characteristic of the starch source. This phase transition is a non‐equilibrium process associated with the diffusion of water into the granule, hydration and swelling of the starch granules, uptake of heat, loss of crystallinity, and amylose leaching (1–3). On cooling, the starch chains (amylose and amylopectin) in the gelatinized paste associate, leading to the formation of a more ordered structure. These molecular interactions are termed collectively “retrogradation” and have important textural and dietary implications (not covered in this review). This review summarizes the present knowledge on amylose gelation and amylopectin crystallization, and on the factors that influence starch retrogradation.     

原花青素抑制玉米淀粉回生作用的研究

目的研究原花青素(OPCs)对高直链玉米淀粉、普通玉米淀粉和高支链玉米淀粉回生的影响。方法采用差示扫描量热仪(DSC)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)、核磁共振光谱仪(NMR)测定与分析原花青素与淀粉间的相互作用;同时测定原花青素对淀粉体外消化性的影响。结果结果表明,随着OPCs含量的增加,高直链玉米淀粉回生程度降低;当OPCs添加量为5%时,原花青素对普通玉米淀粉和高支链玉米淀粉回生抑制效果较好。高直链玉米淀粉中慢消化淀粉(SDS)含量随OPCs增加而增加,普通淀粉中SDS含量在添加5%OPCs时较高,而高支链玉米淀粉的快消化淀粉(RDS)含量在5%时较高;NMR结果表明OPCs分子与直链和支链淀粉之间均存在分子间相互作用。结论添加5%原花青素对三种玉米淀粉回生抑制效果较好;原花青素对直链和支链淀粉的结合方式和结合能力不同。     

淀粉老化检测技术研究进展

淀粉老化是被破坏的淀粉分子链重新结合成有序结构的过程,其机制十分复杂,因此需要多种方法相结合才能全面、准确的分析老化过程中淀粉特性的变化。对淀粉老化目前应用范围最广的技术检测方法进行阐述,总结了各个技术的检测原理,深入分析了检测方法针对样品的主要测量属性和对结晶结构的表征形式,为淀粉老化检测方法的选择提供参考。其中形变测试分别从质构特性、流变特性和糊化特性来研究样品的硬度、弹性和黏度等物理状态变化;光谱法分别从水分迁移和短程/长程有序结构来研究样品的氢原子数量、化学键信息和晶体结构;热分析法分别从热力学特性和热稳定性来研究样品热量和质量随温度变化的关系;微观结构分别利用电子显微镜和原子力显微镜来探究淀粉颗粒中的孔隙大小、结晶结构的分布形态等。在米制品的应用中,淀粉老化大大影响了米制品的货架期和感官品质,因此对比分析淀粉老化的检测技术无论对淀粉理论的发展,还是对米制品品质改良,都具有重要的意义。     

乳化剂对糯小麦淀粉老化特性的影响

老化对淀粉的生理效价和生物降解具有决定性作用,糊化淀粉在存放过程中,淀粉分子发生自组,其直链淀粉及支链淀粉的直线部分趋向于平行排列,从无定形态回复到晶体态,出现老化现象,会导致淀粉基生物材料产品的品质和性能大幅降低。本课题对直链淀粉含量、水分含量及乳化剂种类对糯质小麦淀粉老化特性的影响进行研究,比较乳化剂对糯质小麦淀粉及普通小麦淀粉老化特性影响的异同。结果表明:直链淀粉的含量、水分含量都与糊化淀粉的老化程度呈正相关。直链淀粉的含量是决定淀粉老化程度的最主要因素,乳化剂与淀粉分子相互作用形成稳定的复合物,减缓了淀粉的老化。同时乳化剂的复配能一定程度地加强抗老化的效果。总体上讲,糯质小麦淀粉的各种良好的理化特性,使其在淀粉基生物材料抗老化上有更好的应用前景。     

湿面老化动力学研究

利用差示量热扫描仪测定在不同储藏温度条件下(-4、15、25、35℃)的湿面老化焓,应用Avrami模型描述淀粉在回生过程中的结晶行为,研究了贮存温度对湿面淀粉老化速率和淀粉结晶成核方式的影响。通过对模型线性回归后得到结晶速率常数k和Avrami指数n。结果表明,在本实验贮存温度区间内,湿面淀粉的老化结晶速率k随着贮存温度的升高而逐渐减小;在-4～15℃的贮存温度区间内,Avrami指数n均小于1,表明其结晶方式是瞬间成核,在25～35℃区间内,1相似文献   

小麦淀粉回生中凝聚结构变化的SAXS研究

采用同步辐射X射线小角散射研究了小麦淀粉回生过程凝聚结构的变化。淀粉凝聚体成多散系特征,在淀粉回生过程中乳化剂的加入有效的抑制了淀粉链的移动,形成了淀粉-乳化剂络合物或超分子结构,在回生后期,乳化剂抑制了淀粉凝胶体之间聚集絮凝和回转半径Rg的增大。乳化剂的加入增大了小麦淀粉凝胶体界面层厚度,从10nm 12nm增加到11nm 14nm。小麦淀粉中直链淀粉的首先絮凝改变散射体系中两相的分布。淀粉凝聚结构均成质量分形(Dm)特征,在淀粉回生前期,小麦淀粉Dm为2.0,而添加蔗糖酯的小麦淀粉Dm为2.31;糯玉米淀粉Dm为1.67,添加蔗糖酯后,糯玉米回生淀粉液Dm为2.60,表明乳化剂能有效的和淀粉凝聚结构络合,形成稳定的网络结构,增大了小麦淀粉凝聚结构的Dm。     

单糖对莲子淀粉回生特性的影响

从晶体结构、分子结构以及分子量等方面研究单糖(葡萄糖和果糖)对莲子淀粉回生特性的影响。X-射线衍射、核磁共振与红外光谱研究结果表明,葡萄糖和果糖能够抑制莲子淀粉重结晶,复合体系中结晶度、双螺旋结构和短程有序结构减少、无定型区占比增加,说明葡萄糖和果糖抑制淀粉回生。葡萄糖抑制淀粉回生的作用更为显著,可能与葡萄糖—水分子间相互作用增强有关。凝胶渗透色谱分析结果显示,与单一莲子淀粉相比,葡萄糖与莲子淀粉复合体系的分子量M_n和M_w显著增加,而果糖体系的M_n和M_w明显降低;提示葡萄糖促进淀粉分子量的增加是其影响体系回生的关键因素。     

聚葡萄糖对大米淀粉凝胶老化特性的影响

为探究聚葡萄糖(PD)对大米淀粉(RS)凝胶老化特性的影响,利用快速黏度分析仪(RVA)、差示扫描量热分析(DSC)、X-射线衍射分析(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究聚葡萄糖对大米淀粉糊化黏度特性、热特性、晶体结构和微观结构的影响。结果表明,随着聚葡萄糖添加量的增大,大米淀粉糊化的峰值黏度、崩解值和回生值均显著下降(p<0.05);但是糊化温度升高,大米淀粉的糊化焓值和老化焓值均显著降低(p<0.05),大米淀粉凝胶的相对结晶度从14.09%降到8.61%。SEM结果表明添加聚葡萄糖后,大米淀粉凝胶孔洞变小,表面更致密、光滑,说明聚葡萄糖可以抑制大米淀粉凝胶的重结晶,延缓大米淀粉凝胶的老化。     

淀粉糊凝沉特性的研究

凝沉特性是淀粉的重要性质,对六种淀粉在不同介质中的凝沉特性进行了研究,包括透明度、沉降积以及冻融析水率的测定。结果发现：糯性淀粉的凝沉性较小,在含酸、碱、盐、糖的淀粉糊中均表现出了良好的凝沉稳定特性;在非糯性淀粉中马铃薯淀粉表现出了较好的凝沉稳定特性,但抗盐性较差;碱性条件下淀粉的凝沉稳定性较好,酸、盐、糖存在对不同淀粉表现出了不同影响。