第十七届上海国际淀粉及淀粉衍生物展览会

2023年6月19-21日 国家会展中心(上海)

距2023年展会还剩

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马铃薯淀粉产业步入转型升级阶段

淀粉作为食品的重要组分,不仅可提供人体所必需的能量,还可影响淀粉类食品的质构、口感、可接受性等品质属性。淀粉类食品大多经历了某种形式的加工或烹饪,导致淀粉吸水膨胀形成具有一定黏度的糊状体系,但在降温和储存过程中,淀粉分子在空间构象上经重排后,会形成有序、稳定的凝胶结构,这一现象被称为淀粉老化或回生。

淀粉老化通常会导致淀粉类食品品质的劣变,如质构劣化、透明度下降、口感粗糙等,从而缩短淀粉类食品的货架期,降低消费者的可接受程度。例如在馒头、面包、糕点中,由于淀粉含量高,随着储存时间的延长,就会由软变硬,组织松散,风味消失。
然而,淀粉的老化行为在某些加工应用中也是可取的,例如,在早餐谷物和脱水土豆泥的生产过程中,淀粉老化可改变产品的结构和感官性能,并能形成抗性淀粉。鉴于此,如何合理调控淀粉的老化程度并考查体系的老化特性,对于淀粉类食品的加工和食用品质的改良均具有重要意义。

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1.淀粉老化及其机制简述

淀粉老化的本质是部分或完全糊化的淀粉分子由高能无序状态逐渐转变为低能有序状态的一个热力学平衡过程,即淀粉分子链通过分子内或分子间氢键的结合、排列和聚集,构成有序化排列的聚集态结构。
淀粉的老化过程可分为短期老化和长期老化。其中,短期老化发生在淀粉糊化后的初始阶段,渗漏的直链淀粉分子发生定向迁移形成三维网络结构;长期老化则一般会超过几周时间,主要是由于支链淀粉具有高分支结构,在聚合时受到较强的抑制作用,老化进程较慢。长期老化在整个淀粉老化过程中占主要作用,是导致淀粉体系品质变化的主要原因。
对于非蜡质淀粉,老化会导致淀粉糊转变成具有三维网络结构的牢固凝胶;而对于蜡质淀粉,老化则导致淀粉糊形成软凝胶,其含有聚集体但没有三维网络结构。
通常,淀粉凝胶的强度与直链淀粉含量有关。直链淀粉的网络结构可为淀粉凝胶提供弹性和抗变形强度,而仅含有聚集体的软凝胶则显示出更好的渗透性、更强的黏性和黏聚性。直链淀粉分子间氢键的可用性降低会破坏软凝胶内部的长程相互作用,导致网络结构的黏聚性降低。
淀粉老化是一个持续的过程,其最初涉及直链淀粉分子的快速重结晶,然后是支链淀粉分子的缓慢重结晶。直链淀粉的老化决定了淀粉凝胶的初始硬度,以及淀粉类食品的黏性和消化率。面包、蛋糕的老化与储存时间和淀粉结晶度有关,主要是由支链淀粉的老化所导致。

2.淀粉抗老化的添加物及调控方法

含淀粉食品在储藏期间的老化是不可避免的,目前,全世界均未彻底解决食品老化问题,老化也不可能被完全抑制,但可以被有效的技术措施所延缓。根据淀粉老化机理及影响因素,可采用以下相应的调控技术延缓老化。

一、添加酶制剂
淀粉酶和蛋白酶等广泛地应用在淀粉质食品中,淀粉酶分为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。由于烘烤过程中产生低分子量糊精,α-淀粉酶通过干扰支链淀粉老化过程从而抑制淀粉长期老化。但过量的α-淀粉酶会使淀粉质食品发粘,影响口感,结构塌架。
Palacios 等将α-淀粉酶应用于米饭中,由于支链淀粉侧链短链增多,从而抑制米饭老化。陈秋平等在馒头中添加适量的细菌α-淀粉酶,不仅能改善馒头感官品质,还可以抑制馒头在储存过程中的老化现象。Dang 等从苎麻叶中提取的β-淀粉酶对淀粉质食品也有抗老化后的作用。

G4 酶是一种新型淀粉酶,可将淀粉支链切短,产生四糖,从而降低支链淀粉侧链长度。姬娜等用G4 淀粉酶处理小麦淀粉,发现有明显的抗老化效果。此外,还可以使用酶来分解麸皮或麸质蛋白质等,将分解产物加入淀粉质食品中,同样能起到很好的抗老化作用。

二、添加乳化剂
在食品中添加乳化剂不仅可以延缓淀粉老化,还可起到保鲜作用。糊化后的直链淀粉分子呈双螺旋结构,此时其内部是疏水的,乳化剂的疏水基团进入其内部,形成不溶性的包合络合物,可以通过抑制直链淀粉重结晶间接抑制支链淀粉重结晶进而起到抗老化效果。
乳化剂还可以通过直接影响食品中水分的分布来延缓老化。Prakaywatchara 等在无麸质添加四种乳化剂,均能抑制淀粉老化,并且在具有1% 甘油单酯和甘油的样品中发现最低的老化焓。
Fadda 等认为乳化剂降低了面团吸水溶胀能力,使更多水分转移至蛋白质而使面团变得蓬松柔软,间接阻碍淀粉老化。
Yu 等在小麦淀粉中添加硬脂酸和海藻酸钠,提高了糊化初始温度并有效抑制了淀粉的老化。
李立华等研究硬脂酰乳酸钠和β-环糊精两种乳化剂对鲜湿面抗老化作用,得出了直链淀粉-乳化剂-脂质复合物抑制了鲜湿面老化新结论。

三、添加亲水胶体
亲水胶体多为一种能溶于水的天然多糖大分子及其衍生物,一定条件下充分水合可以形成黏稠的溶液或凝胶,该特性使其在食品中具有质构改良及控水等特殊作用。常见的食品亲水胶体有瓜尔胶、黄原胶、卡拉胶等。
一般来说,亲水胶体主要通过影响直链淀粉-直链淀粉和支链淀粉-支链淀粉之间的相互作用促进短期老化并延缓了长期老化,且水解胶体对淀粉老化的抑制在很大程度上取决于亲水胶体浓度的大小。
何承云等研究了黄原胶、海藻酸钠和卡拉胶对馒头的抗老化作用,通过正交实验获得最佳复配比。
Ai 等在米糕中添加酶、乳化剂和亲水胶体三类添加剂,比较发现海藻酸钠是唯一一种在储存期间显著降低米糕硬化率的添加剂。
刘海燕等认为适量添加胶体可以显著提高面包的比容,改善面包的质构特性,有效地抑制面包老化。但关于亲水胶体对淀粉老化的影响尚未得出一般性结论。 

四、添加变性淀粉
不同种类的变性淀粉对谷物制品品质起着不同的作用,适量的变性淀粉可以延缓老化,改善产品品质。一些变性淀粉中常引入改性亲水基团,如醋酸根、羟丙基等,这些亲水基团能够控制体系中水分的流动和渗出;同时还能阻碍淀粉分子间氢键的脱水缩合作用,从而延缓老化。
另外,一些变性淀粉( 如马铃薯变性淀粉) 具有良好的加工特性,如持水性好、膨润能力大、低温稳定性好、口感温和,不仅可以延缓谷物制品老化,还可以改善其品质。
谢少梅等研究发现预糊化马铃薯变性淀粉可提高面包的品质,随着其添加量的增加,抗老化效果表现为先增后减的趋势,但未研究该趋势出现的原因。
黄丽等研究了羟丙基二淀粉磷酸酯( HPDSP)对鲜湿方便米线长期老化特性的影响,发现添加15% HPDSP 的样品组与空白组相比,硬度峰值降低了46.9%;样品组的相对结晶度为2.22%,远低于空白组的10.17%;样品组的回生焓值降到1.28 J /g,比空白组下降72.1%,可见HPDSP 可显著延缓鲜湿方便米线老化。

五、非淀粉糖类
非淀粉糖类通过与淀粉分子发生相互作用形成复合物,或通过与淀粉持水性的不同,对谷物制品老化产生影响。Zeng 等研究发现低聚果糖对小麦淀粉老化具有良好的延缓作用。
Banchathanakij 等研究发现不同来源的β -葡聚糖都能延缓大米淀粉老化,其延缓老化的机理在于吸收水分,减弱了淀粉分子的移动;不同来源的β -葡聚糖延缓老化的效果不同,来自大麦和燕麦的β -葡聚糖可以溶于水,更大程度阻碍淀粉分子移动,所以延缓老化的效果更好。
Klinmalai 等研究发现壳聚糖对米线的水分含量没有影响,但降低了其pH 值和白度,延缓了米线凝胶硬度和黏性的增加,并有效保持了米线凝胶的黏结性和弹性。另外,膳食纤维也可延缓谷物制品的老化。

六、其他抗淀粉老化方法
除了使用传统的添加剂实现抗老化效果,还有一些物理、生物等方法也可以实现。Zhang 等研究了茶多酚、茶水溶性提取物、茶多糖和绿茶粉四种茶叶衍生物对小麦淀粉老化的影响,结果表明四种物质对小麦淀粉的短期老化和长期老化均有抑制作用。
张春媛研究了茶多糖对小麦淀粉的老化作用,得到相同结果。Niu 等研究了米糠蛋白水解物对大米淀粉的抑制作用。许晨等在玉米淀粉中添加5%原花青素很好的抑制了淀粉老化。
Niu 等研究得到猪血浆蛋白水解物对玉米淀粉短期老化有潜在抑制作用。田耀旗利用超高压技术抑制大米淀粉的老化。
夏文等利用超微粉碎技术破坏木薯淀粉颗粒表面结构,对其短期老化有一定的延缓作用。另外还有一些复合添加剂的应用,可以有效发挥各种食品添加剂的互补作用,与添加某种单一的添加剂相比,其有更好的风味与口感,更容易被消费者所接受,淀粉抗老化的效果也更好。
因此,抗老化剂的使用与新型抗老化剂的研究对抑制淀粉老化有着重要意义。 本文着重阐述了淀粉老化及不同添加物对调控淀粉老化的影响,淀粉老化是一个不可逆的过程,会对食品品质产生巨大影响,淀粉改性是一个非常复杂的体系,目前的研究还很有限,依旧采用传统的方式方法,随着时间的推移,这些方法已经跟不上发展的需要,所以要有一些新的调查和研究出现。
通过添加不同的物质来抑制淀粉老化,有些方面还存在争议,这就需要对淀粉内部结构进行研究,从而更深刻地了解老化的机制,这也是今后发展的方向。

参考文献:
[1] 王宏伟,许可,张艳艳,等. 淀粉老化的影响因素及其检测技术研究进展[J]. 轻工学报, 2021, 36( 1) : 17 - 29.[2] 张雨,张康逸,张国治.淀粉老化过程机理及淀粉抗老化剂应用的研究进展[J]. 食品工业科技,2019,40( 13) : 316-321.[3] 乔聪聪,吴娜娜,陈辉球,田晓红,曾凡坤,谭斌,李高阳.谷物制品老化机理及其调控技术研究进展.中国粮油学报.2019 年4 月第34 卷第4 期
本文来源:食品研发与生产
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延期公告

尊敬的各位参展商、观众及合作伙伴:

鉴于当前上海及国内的疫情形势,根据国务院联防联控机制工作部署相关要求,为配合政府做好疫情防控工作,经多方沟通,主办方审慎决定:原定于2022年11月20-22日在上海新国际博览中心举办的“第十七届上海国际淀粉及淀粉衍生物展览会” 将延期至2023年6月19-21日国家会展中心(上海)举办。