第十七届上海国际淀粉及淀粉衍生物展览会

2022年11月8-10日 上海新国际博览中心(浦东)

距2022年展会还剩

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科普小知识 | 淀粉制品回生的原理及解决方法

淀粉溶液或淀粉糊,在低温静置的条件下,都有转变为不溶性的趋向,混浊度和粘度都增加,最后形成硬性凝胶块。在稀薄的淀粉溶液中,则有晶体沉淀析出,这种现象称为淀粉糊的“回生”或“老化”,这种淀粉叫做“回生淀粉”或“老化淀粉”。老化淀粉不再溶解,不易被酶作用。这种现象称为淀粉的回生作用,也称β化。日常生活中,温度较低的冬天,我们往往发现,隔餐米饭变得生硬,放置较久的面包变硬掉渣,这些都是淀粉回生。

回生包括两个结晶阶段:

第一阶段直链淀粉快速再结晶导致淀粉凝胶刚性和结晶性的增加,一般几小时或十几小时内完成,第一阶段也称为短期回生。
第二阶段主要为支链淀粉外侧短链的缓慢结晶,往往发生在糊化后的一周甚至更长时间,这一阶段为长期回生。
大米淀粉约占85%,且支链淀粉含量较高(77%以上),其再结晶持续时间又较长,所以发生回生的主体是支链淀粉。淀粉回生严重影响大米及其制品的营养价值和保质期,阻碍了食品行业的发展。

回生包括两个结晶阶段:

影响淀粉回生因素:
(1)分子构造的影响:直链淀粉分子呈直链状构造,支链淀粉分子呈树枝状构造,直链淀粉比支链淀粉易于回生。
(2)分子大小的影响:只有分子量适中的直链淀粉分子才易于回生,支链淀粉分子量很大,不易发生回生。
(3)直链淀粉分子与支链淀粉分子比例的影响:支链淀粉含量高的难以回生,因此,支链淀粉分子起到缓和直链淀粉分子回生的作用。
(4)水分含量的影响:水分含量高,分子碰撞机会多,易于回生,反之则不易回生。水分含量30%-60%之间最容易发生回生,水分在10%以下,淀粉难以发生回生。
(5)冷却速度的影响:冷却速度对回生作用影响很大,缓慢冷却,可以使淀粉分子有时间取向排列,故可以加大回生速度;而迅速冷却,使淀粉分子来不及取向,可以减小回生程度。
(6)温度的影响:水温在60℃以上不会发生淀粉的β化,而在2~4℃时最易回生。
本文分析比较不同方法的作用效果和内在机制,以期为大米制品的品质保鲜和货架期延长提供理论依据。

01 物理技术

 物理技术主要通过控制贮藏温度、水分含量、pH和压力大小来改变淀粉类食品的回生速度,在商业粮储存中使用尤为广泛。Yu等证实-18 ℃冷冻储藏能有效延缓淀粉回生,至少保持米饭7个月的质构特性,证明低温和超低温冷冻可有效防止大米贮藏过程中的回生和品质变劣。
有大量研究表明,在4℃,60%左右的含水量淀粉最易回生。因为水分子能影响淀粉分子的迁移,过高和过低的水分含量均可以抑制回生速度。含水量较低时淀粉颗粒迁移困难,而高含水量时虽然淀粉分子的迁移率增加,但由于淀粉浓度的降低导致分子之间有序缠绕和聚集频率变少,所以一定程度上延长了食品的保藏期。
改变酸碱度同样可以达到抗回生目的,中性环境不利于淀粉类食品的贮藏,回生速度很快;而强碱或弱酸性环境时,因为极端的pH条件不利于氢键结合,所以回生变得很困难。除此之外,挤压、膨化、微波等方法一定程度上也能影响大米制品的回生。
配米技术:李永富在研究中将米质较软但不易回生的南粳9108 为辅料分别与米质较硬且较易回生的淮稻5 号、秋田小町、稻花香按一定比例进行配米,从质构特性、结晶度和回生焓来看,与单一品种的米饭相比,配米米饭表现出更低的回生程度,且随着南粳9108的添加量增加,米饭抗回生效果越好。

02 添加食品添加剂

食品添加剂通过与淀粉颗粒竞争吸附水或者干扰淀粉链的重新关联来改变回生的速率和程度,由于添加剂抑制回生快速有效,在食品行业中应用尤为广泛。
2.1  乳化剂
蔗糖酯、单甘脂等一些表面活性剂通常利用它的两性结构来维持乳液良好的分散性,通过干扰直链淀粉和支链淀粉的结晶来控制淀粉回生,因此加工中多使用乳化剂延缓面包、蛋糕制品的品质变化。对于短期回生,糊化后的直链淀粉分子内氢键卷曲形成α-螺旋结构,乳化剂的疏水基团插入α-螺旋结构内,疏水性地结合直链淀粉,形成稳定的直链淀粉-脂质复合物,从而阻止糊化过程中直链淀粉的浸出膨胀。
对于长期回生,因为支链淀粉直链状螺旋结构较少,不能直接和乳化剂形成配合物,而是利用氢键吸附乳化剂在支链淀粉表面来改变其水相分布,间接地延缓了长期回生。并且短期回生中形成的直链淀粉-脂质复合物是一种V型单螺旋结构,该复合物可以作为晶体核与支链淀粉形成共结晶,阻碍淀粉聚集重排,一定程度上也能影响长期回生。
此外单甘脂、硬脂酸乳酸钠(SSL)等一些离子型乳化剂的疏水基团倾向于蛋白质的非极性侧链,通过氢桥与蛋白质的酰胺基团形成分子间矩阵,减少糊化过程中水溶性淀粉的浸出,降低面包制品的硬度。
乳化剂中最典型的抗回生剂是单甘脂,Lee证实添加双乙酰酒石酸单甘脂(DATEM)的大米粉比用SSL和蔗糖酯处理后的样品具有更小的峰值黏度,有效抑制了米饼硬度的增加,同时降低生面团和米饼的比重,达到软化米制品的效果。Lai等研究结果也表明单甘脂的加入可以显著降低籼米与粳米1︰1混合的米粉硬度。