Stivelse, som er en vigtig bestanddel af fødevarer, giver ikke kun essentiel energi til menneskekroppen, men påvirker også kvalitetsegenskaber som tekstur, mundfølelse og acceptabilitet af stivelsesholdige fødevarer. De fleste stivelsesholdige fødevarer gennemgår en eller anden form for forarbejdning eller tilberedning, som resulterer i, at stivelsen absorberer vand og udvider sig til et pastasystem med en vis viskositet, men under afkøling og opbevaring ændrer stivelsesmolekylerne deres rumlige konformation og danner en ordnet og stabil gelestruktur, et fænomen kendt som stivelsens ældning eller genvækst.

Stivelsesældning fører normalt til forringelse af stivelsesfødevarekvaliteten, såsom forringelse af tekstur, fald i gennemsigtighed, ruhed i smag osv., hvilket forkorter stivelsesfødevarernes holdbarhed og reducerer forbrugernes accept. For eksempel vil dampede boller, brød og kager på grund af det høje stivelsesindhold med længere opbevaringstid ændre sig fra bløde til hårde, løsne sig og miste smagen.

Stivelsens aldringsadfærd er dog også ønskelig i nogle forarbejdningsapplikationer, for eksempel i produktionen af morgenmadsprodukter og dehydreret kartoffelmos, hvor stivelsens aldring kan ændre produktets strukturelle og sensoriske egenskaber og kan føre til dannelsen af resistent stivelse. I lyset af dette er det vigtigt for både forarbejdningen af stivelsesholdige fødevarer og forbedringen af spisekvaliteten at finde ud af, hvordan man rationelt kan regulere stivelsens ældningsgrad og undersøge systemets ældningsegenskaber.

Kort beskrivelse af stivelsesældning og dens mekanisme

Stivelsesældning er en termodynamisk ligevægtsproces, hvor delvist eller helt indsatte stivelsesmolekyler gradvist omdannes fra en uordnet tilstand med høj energi til en ordnet tilstand med lav energi, dvs. at stivelsesmolekylkæderne kombineres, justeres og aggregeres gennem intramolekylær eller intermolekylær hydrogenbinding, hvilket udgør et ordnet arrangement af aggregerede strukturer.

Stivelsens aldringsproces kan opdeles i korttidsaldring og langtidsaldring. Blandt dem forekommer kortvarig aldring i den indledende fase efter stivelsespasta, hvor lækage af lige kæde stivelsesmolekyler gennemgår retningsbestemt migration for at danne en tredimensionel netværksstruktur; langvarig aldring tager derimod generelt mere end et par uger, hovedsageligt på grund af det faktum, at forgrenet kæde stivelse har en stærkt forgrenet struktur, som udsættes for stærk hæmning under polymerisering, og aldringsprocessen er langsommere. Langtidsældning spiller en stor rolle i hele stivelsesældningsprocessen og er den vigtigste årsag til kvalitetsændringer i stivelsessystemer.

For ikke-voksagtig stivelse fører ældning til, at stivelsespastaen omdannes til en fast gel med en tredimensionel netværksstruktur, mens ældning for voksagtig stivelse fører til dannelse af en blød gel, som indeholder aggregater, men ingen tredimensionel netværksstruktur.

Normalt er stivelsesgelers styrke relateret til indholdet af stivelse med lige kæder. Netværksstrukturen i stivelse med lige kæder giver stivelsesgeler elasticitet og deformationsresistent styrke, mens bløde geler, der kun indeholder aggregater, viser bedre permeabilitet, stærkere viskositet og sammenhængskraft. Nedsat tilgængelighed af hydrogenbindinger mellem stivelsesmolekyler med lige kæder forstyrrer langtrækkende interaktioner i de bløde geler, hvilket fører til en mindre sammenhængende netværksstruktur.

Stivelsesældning er en kontinuerlig proces, der i første omgang involverer hurtig omkrystallisering af stivelsesmolekyler med lige kæder efterfulgt af langsom omkrystallisering af stivelsesmolekyler med forgreninger. Ældning af stivelse med lige kæder bestemmer stivelsesgelens oprindelige hårdhed samt stivelsesholdige fødevarers viskositet og fordøjelighed. Ældning af brød og kager er relateret til opbevaringstid og stivelseskrystallinitet og skyldes hovedsageligt ældning af forgrenet stivelse.

Tilsætningsstoffer og regulering af stivelses anti-aging

Aldring af stivelsesholdige fødevarer under opbevaring er uundgåelig, på nuværende tidspunkt har verden ikke helt løst problemet med ældning af fødevarer, og aldring kan ikke hæmmes fuldstændigt, men kan forsinkes ved hjælp af effektive tekniske foranstaltninger. I henhold til stivelsens aldringsmekanisme og de faktorer, der påvirker den, kan følgende tilsvarende kontrolteknologi bruges til at bremse aldringen.

I. Tilsæt enzympræparat
Amylase og protease bruges i vid udstrækning i stivelsesholdige fødevarer, og amylase opdeles i α-amylase, β-amylase, svampeamylase og så videre. Blandt dem er den bedste anti-aging-effekt α-amylase. På grund af dannelsen af lavmolekylært dextrin under bagning hæmmer α-amylase langtidsældning af stivelse ved at forstyrre ældningsprocessen for forgrenet stivelse. Men for store mængder α-amylase kan gøre stivelsesholdige fødevarer klæbrige, påvirke konsistensen og få strukturen til at kollapse.

Palacios et al. anvendte α-amylase til ris, hvilket hæmmede ældningen af ris på grund af stigningen i den korte sidekæde af forgrenet stivelse. Chen Qiuping et al. tilsatte en passende mængde bakteriel α-amylase til dampede boller, hvilket ikke kun forbedrede den sensoriske kvalitet af dampede boller, men også hæmmede ældningen af dampede boller under opbevaring. Dang et al. ekstraherede β-amylase fra Ramie-blade, hvilket også havde en anti-aging-effekt på amylose-fødevarer.

G4-amylase er en ny type amylase, som kan klippe den forgrenede stivelseskæde kort og producere tetrasakkarid, hvilket reducerer længden af den forgrenede stivelsessidekæde. Kina et al. behandlede hvedestivelse med G4-amylase og fandt en betydelig anti-aldringseffekt. Derudover kan du også bruge enzymet til at nedbryde gluten eller glutenprotein osv., nedbrydningsproduktet vil blive tilsat stivelsesholdig mad, kan også spille en god anti-aging effekt.

Tilsæt emulgatorer
Tilsætning af emulgatorer til fødevarer kan ikke kun forsinke stivelsens ældning, men også spille en rolle i bevarelsen af friskhed. Efter pastaen af lige kædede stivelsesmolekyler var dobbelt helixstruktur, på dette tidspunkt er dets indre hydrofobt, de hydrofobe grupper af emulgator i dets indre, dannelsen af uopløseligt inklusionskompleks, kan indirekte hæmmes ved at hæmme omkrystallisering af lige kæde stivelse forgrenet kæde stivelse omkrystallisering og dermed spille en rolle i anti-aging effekten.

Emulgatorer kan også forsinke ældningen ved direkte at påvirke fordelingen af vand i fødevaren. Prakaywatchara et al. tilsatte fire emulgatorer til glutenfri, som alle hæmmede stivelsens ældning, og den laveste ældningsenthalpi blev fundet i prøver med 1% glycerolmonoester og glycerol.

Fadda et al. konkluderede, at emulgatorer indirekte forhindrede stivelsens ældning ved at mindske dejens evne til at absorbere vand og svulme op, så mere vand kunne overføres til proteinerne og gøre dejen luftig og blød.

Yu et al. tilsatte stearinsyre og natriumalginat til hvedestivelse, hvilket øgede den indledende temperatur ved indsætning og effektivt hæmmede stivelsens ældning.

Li Lihua et al. undersøgte effekten af to emulgatorer, natriumstearoyllaktat og β-cyclodextrin, på anti-aldring af friske våde nudler og kom frem til en ny konklusion om, at det lige kædede stivelses-emulgator-lipidkompleks hæmmede aldringen af friske våde nudler.

Tilsæt hydrokolloider
Hydrokolloider er for det meste vandopløselige naturlige polysaccharidmakromolekyler og deres derivater, som kan danne tyktflydende opløsninger eller geler, når de er fuldt hydrerede under visse forhold, og denne egenskab får dem til at spille en særlig rolle i fødevarer, såsom forbedring af tekstur og vandkontrol. Almindelige fødevarehydrokolloider omfatter guargummi, xanthangummi, carrageenan og så videre.

Generelt fremmer hydrokolloider kortvarig ældning og forsinker langsigtet ældning hovedsageligt ved at påvirke interaktionerne mellem stivelse med lige kæde og stivelse med lige kæde og stivelse med forgrenet kæde og stivelse med forgrenet kæde, og hydrokolloidernes hæmning af stivelsesældning afhænger i høj grad af størrelsen på hydrokolloidkoncentrationen.

He Chengyun et al. undersøgte de anti-aldrende effekter af xanthangummi, natriumalginat og carrageenan på dampet brød, og det optimale blandingsforhold blev opnået ved ortogonalt eksperiment.

Ai et al. tilsatte tre typer tilsætningsstoffer, nemlig enzym, emulgator og hydrokolloid, til riskager, og sammenligningen afslørede, at natriumalginat var det eneste tilsætningsstof, der signifikant reducerede hærdningshastigheden af riskager under opbevaring.

Liu Haiyan et al. konkluderede, at en moderat tilsætning af kolloider kan øge brødets specifikke volumen betydeligt, forbedre brødets teksturelle egenskaber og effektivt hæmme brødets ældning. Der er dog ikke draget nogen generelle konklusioner om effekten af hydrofile kolloider på stivelsesældning.

For det fjerde tilsættes modificeret stivelse
Forskellige former for modificeret stivelse spiller forskellige roller i kvaliteten af kornprodukter, og den rette mængde modificeret stivelse kan forsinke ældningen og forbedre produktkvaliteten. Noget modificeret stivelse indføres ofte i modificerede hydrofile grupper, såsom acetat, hydroxypropyl osv. Disse hydrofile grupper kan kontrollere vandgennemstrømningen og ekssudationen i systemet; samtidig kan de også forhindre dehydrering og kondensering af hydrogenbindingen mellem stivelsesmolekylerne og dermed forsinke ældningen.

Derudover har nogle modificerede stivelser (f.eks. kartoffelstivelse) gode forarbejdningsegenskaber, såsom god vandbinding, stor hævelse, god stabilitet ved lave temperaturer og mild smag, hvilket ikke kun kan forsinke ældningen af kornprodukter, men også forbedre deres kvalitet.

Xie Shaomei et al. fandt, at prægelatineret kartoffelmodificeret stivelse kunne forbedre brødkvaliteten, og med stigningen i tilsætningen viste anti-aldringseffekten en tendens til at stige og derefter falde, men årsagen til tendensen blev ikke undersøgt.

Huang Li et al. undersøgte effekten af hydroxypropyldi-stivelsesfosfat (HPDSP) på de langsigtede aldringsegenskaber for friske og våde instant risnudler og fandt, at den maksimale hårdhed af prøvegruppen med tilsætning af 15% HPDSP faldt med 46,9% sammenlignet med den blanke gruppe; den relative krystallinitet af prøvegruppen var 2.22%, hvilket var meget lavere end for den blanke gruppe (10,17%); og entalpien for regenerering af prøvegruppen faldt til 1,28 J / g, hvilket var 72,1% lavere end for den blanke gruppe, hvilket viser, at HPDSP kunne forbedre brødets kvalitet, men der var ingen forskning om årsagen til denne tendens. 72.1% kan det ses, at HPDSP kan forsinke aldringen af friske og våde instant risnudler betydeligt.

V. Ikke-stivelsesholdige sukkerarter
Ikke-stivelsessukker har en effekt på ældningen af kornprodukter ved at interagere med stivelsesmolekyler for at danne komplekser eller gennem forskellen i stivelsens vandbindingskapacitet. Zeng et al. fandt, at oligofruktose har en god effekt på ældningen af hvedestivelse for at bremse ældningen af hvedestivelse.

Banchathanakij et al. fandt, at forskellige kilder til β-glucan kan forsinke ældningen af risstivelse, og mekanismen til at forsinke ældningen er at absorbere vand, hvilket svækker stivelsesmolekylernes bevægelse; effekten af forskellige kilder til β-glucan til at forsinke ældningen er forskellig, og β-glucan fra byg og havre kan opløses i vand, hvilket kan forhindre stivelsesmolekylerne i at bevæge sig i større grad, så det har en bedre effekt på at forsinke ældningen.

Klinmalai et al. fandt, at chitosan ikke havde nogen effekt på fugtindholdet i risnudler, men reducerede deres pH og hvidhed, forsinkede stigningen i hårdhed og viskositet af risnudelgelen og effektivt opretholdt vedhæftningen og elasticiteten af risnudelgelen. Derudover kan kostfibre også forsinke ældningen af kornprodukter.

Seks, andre anti-stivelses-aldringsmetoder
Ud over brugen af traditionelle tilsætningsstoffer for at opnå anti-aldringseffekten er der nogle fysiske, biologiske og andre metoder, der også kan opnås. Zhang et al. undersøgte effekten af te-polyphenoler, vandopløselige te-ekstrakter, te-polysaccharider og grøn te-pulver af fire slags te-derivater på ældningen af hvedestivelse, og resultaterne viser, at de fire stoffer på den kortvarige ældning af hvedestivelse og den langsigtede ældning af hvedestivelse har en hæmmende effekt.

Chunyuan Zhang undersøgte aldringseffekten af te-polysaccharider på hvedestivelse og opnåede de samme resultater. Niu et al. undersøgte den hæmmende effekt af risklidproteinhydrolysat på risstivelse. Xu Chen et al. tilføjede 5% proanthocyanidiner til majsstivelse og hæmmede stivelsens ældning.

Niu et al. fandt ud af, at hydrolysat af svineplasmaprotein har en potentiel hæmmende effekt på kortvarig ældning af majsstivelse. Tian Yaoqi hæmmede ældningen af risstivelse ved hjælp af ultrahøjtryksteknologi.

Xia Wen et al. brugte ultra-mikrofræsningsteknologi til at ødelægge overfladestrukturen af kassavastivelsesgranulat, hvilket havde en vis forsinkende effekt på dets kortvarige aldring. Der er også nogle anvendelser af sammensatte tilsætningsstoffer, som effektivt kan spille den komplementære rolle for forskellige fødevaretilsætningsstoffer, og sammenlignet med tilsætning af et bestemt enkelt tilsætningsstof har det en bedre smag og tekstur, som lettere accepteres af forbrugerne, og effekten af stivelses anti-aging er også bedre.

Derfor er brugen af anti-aging-midler og forskningen i nye anti-aging-midler af stor betydning for at hæmme stivelsens aldring.

Dette papir fokuserer på stivelsesaldring og effekten af forskellige tilsætningsstoffer på regulering af stivelsesaldring, stivelsesaldring er en irreversibel proces, som vil have stor indflydelse på fødevarekvaliteten, stivelsesmodifikation er et meget komplekst system, den nuværende forskning er stadig meget begrænset og bruger stadig de traditionelle måder og metoder, med tiden kan disse metoder ikke følge med i udviklingen af udviklingsbehovene, så der bør være nogle nye undersøgelser og undersøgelser vises! .

Nogle aspekter af at hæmme stivelsens ældning ved at tilsætte forskellige stoffer er stadig kontroversielle, hvilket kræver forskning i stivelsens indre struktur for at få en dybere forståelse af ældningsmekanismen, hvilket også er retningen for den fremtidige udvikling.