Stärke ist ein wichtiger Bestandteil von Lebensmitteln und liefert dem menschlichen Körper nicht nur lebenswichtige Energie, sondern beeinflusst auch Qualitätsmerkmale wie Textur, Mundgefühl und Akzeptanz von stärkehaltigen Lebensmitteln. Die meisten stärkehaltigen Lebensmittel werden in irgendeiner Form verarbeitet oder gekocht, was zur Folge hat, dass die Stärke Wasser absorbiert und sich ausdehnt, um ein pastöses System mit einer bestimmten Viskosität zu bilden. Während des Abkühlens und der Lagerung verändern die Stärkemoleküle jedoch ihre räumliche Anordnung, um eine geordnete und stabile Gelstruktur zu bilden - ein Phänomen, das als Stärkealterung oder -nachwuchs bekannt ist.

Die Alterung von Stärke führt in der Regel zu einer Verschlechterung der Qualität von stärkehaltigen Lebensmitteln, wie z. B. Verschlechterung der Textur, Abnahme der Transparenz, Rauheit des Geschmacks usw., was die Haltbarkeit von stärkehaltigen Lebensmitteln verkürzt und die Akzeptanz der Verbraucher verringert. Zum Beispiel werden gedämpfte Brötchen, Brot und Gebäck aufgrund des hohen Stärkegehalts mit zunehmender Lagerdauer weich und hart, verlieren ihre Struktur und ihren Geschmack.

Das Alterungsverhalten von Stärke ist jedoch auch bei einigen Verarbeitungsanwendungen erwünscht, z. B. bei der Herstellung von Frühstückszerealien und dehydriertem Kartoffelpüree, wo die Alterung von Stärke die strukturellen und sensorischen Eigenschaften des Produkts verändern und zur Bildung von resistenter Stärke führen kann. Daher ist es sowohl für die Verarbeitung stärkehaltiger Lebensmittel als auch für die Verbesserung der Verzehrqualität wichtig, den Alterungsgrad von Stärke rationell zu regulieren und die Alterungseigenschaften des Systems zu untersuchen.

Kurze Beschreibung der Alterung von Stärke und ihres Mechanismus

Die Alterung von Stärke ist ein thermodynamischer Gleichgewichtsprozess, bei dem sich teilweise oder vollständig verklebte Stärkemoleküle allmählich von einem energiereichen ungeordneten Zustand in einen energiearmen geordneten Zustand verwandeln, d. h., die Molekülketten der Stärke werden durch intramolekulare oder intermolekulare Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verbunden, ausgerichtet und aggregiert, wodurch eine geordnete Anordnung von Aggregatstrukturen entsteht.

Der Alterungsprozess von Stärke kann in Kurzzeitalterung und Langzeitalterung unterteilt werden. Die Kurzzeitalterung findet in der Anfangsphase nach dem Einkleistern der Stärke statt, in der die Leckage der geradkettigen Stärkemoleküle eine gerichtete Migration zu einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur durchläuft; die Langzeitalterung hingegen dauert im Allgemeinen mehr als ein paar Wochen, was vor allem darauf zurückzuführen ist, dass verzweigtkettige Stärke eine stark verzweigte Struktur hat, die während der Polymerisation stark gehemmt wird, und der Alterungsprozess langsamer ist. Die Langzeitalterung spielt eine wichtige Rolle im gesamten Alterungsprozess von Stärke und ist die Hauptursache für Qualitätsveränderungen in Stärkesystemen.

Bei nicht wachshaltigen Stärken führt die Alterung zur Umwandlung des Stärkekleisters in ein festes Gel mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur, während bei wachshaltigen Stärken die Alterung zur Bildung eines weichen Gels führt, das Aggregate, aber keine dreidimensionale Netzwerkstruktur enthält.

In der Regel hängt die Festigkeit von Stärkegelen mit dem Gehalt an geradkettiger Stärke zusammen. Die Netzwerkstruktur der geradkettigen Stärke verleiht Stärkegelen Elastizität und verformungsbeständige Festigkeit, während Weichgele, die nur Aggregate enthalten, eine bessere Durchlässigkeit, stärkere Viskosität und Kohäsion aufweisen. Die geringere Verfügbarkeit von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen geradkettigen Stärkemolekülen stört die weitreichenden Wechselwirkungen innerhalb der Weichgele, was zu einer weniger kohäsiven Netzwerkstruktur führt.

Die Alterung von Stärke ist ein kontinuierlicher Prozess, bei dem zunächst eine schnelle Rekristallisation der geradkettigen Stärkemoleküle und anschließend eine langsame Rekristallisation der verzweigtkettigen Stärkemoleküle stattfindet. Die Alterung von geradkettigen Stärken bestimmt die anfängliche Härte des Stärkegels sowie die Viskosität und Verdaulichkeit von stärkehaltigen Lebensmitteln. Die Alterung von Brot und Kuchen hängt mit der Lagerzeit und der Stärkekristallinität zusammen und wird hauptsächlich durch die Alterung der verzweigtkettigen Stärke verursacht.

Zusatzstoffe und Regulierung der Anti-Aging-Stärke

Die Alterung von stärkehaltigen Lebensmitteln während der Lagerung ist unvermeidlich. Derzeit hat die Welt das Problem der Lebensmittelalterung noch nicht vollständig gelöst, und die Alterung kann nicht vollständig verhindert, aber durch wirksame technische Maßnahmen verzögert werden. Je nach dem Alterungsmechanismus von Stärke und den Faktoren, die ihn beeinflussen, können die folgenden Kontrolltechnologien eingesetzt werden, um den Alterungsprozess zu verlangsamen.

I. Enzympräparat hinzufügen
Amylase und Protease sind in stärkehaltigen Lebensmitteln weit verbreitet, und Amylase wird in α-Amylase, β-Amylase, Pilzamylase usw. unterteilt. Unter ihnen hat die α-Amylase die beste Anti-Aging-Wirkung. Aufgrund der Bildung von Dextrin mit niedrigem Molekulargewicht während des Backens hemmt α-Amylase die langfristige Alterung von Stärke, indem sie den Alterungsprozess von verzweigtkettiger Stärke stört. Allerdings können übermäßige Mengen an α-Amylase stärkehaltige Lebensmittel klebrig machen, was die Textur beeinträchtigt und die Struktur zusammenbrechen lässt.

Palacios et al. wendeten α-Amylase auf Reis an, was die Alterung von Reis aufgrund der Zunahme der kurzen Seitenkette der verzweigten Stärke hemmte. Chen Qiuping et al. fügten gedämpften Brötchen eine angemessene Menge bakterieller α-Amylase hinzu, was nicht nur die sensorische Qualität der gedämpften Brötchen verbesserte, sondern auch das Alterungsphänomen der gedämpften Brötchen während der Lagerung hemmte.Dang et al. extrahierten β-Amylase aus Ramie-Blättern, die ebenfalls eine Anti-Aging-Nachwirkung auf Amylose-Lebensmittel hatte.

G4-Amylase ist eine neue Art von Amylase, die die verzweigte Kette der Stärke kurz schneiden und Tetrasaccharid erzeugen kann, wodurch die Länge der verzweigten Stärke-Seitenkette verringert wird. Kina et al. behandelten Weizenstärke mit G4-Amylase und fanden einen signifikanten Anti-Aging-Effekt. Darüber hinaus kann das Enzym auch zum Abbau von Gluten oder Glutenprotein usw. verwendet werden; das Abbauprodukt wird stärkehaltigen Lebensmitteln zugesetzt und kann ebenfalls einen guten Anti-Aging-Effekt haben.

Emulgatoren hinzufügen
Der Zusatz von Emulgatoren zu Lebensmitteln kann nicht nur die Alterung von Stärke verzögern, sondern auch eine Rolle bei der Erhaltung der Frische spielen. Nach der Paste von geradkettigen Stärkemolekülen wurden Doppelhelix-Struktur, zu diesem Zeitpunkt seine interne ist hydrophob, die hydrophoben Gruppen von Emulgator in seine interne, die Bildung von unlöslichen Einschluss-Komplex, kann indirekt durch die Hemmung der Rekristallisation von geradkettigen Stärke verzweigtkettige Stärke Rekristallisation gehemmt werden und somit eine Rolle bei der Anti-Aging-Effekt spielen.

Auch Emulgatoren können die Alterung verzögern, indem sie die Wasserverteilung im Lebensmittel direkt beeinflussen. Prakaywatchara et al. fügten glutenfreien Lebensmitteln vier Emulgatoren hinzu, die alle die Alterung der Stärke hemmten, und die niedrigste Alterungsenthalpie wurde bei Proben mit 1%-Glycerinmonoester und Glycerin festgestellt.

Fadda et al. kamen zu dem Schluss, dass Emulgatoren indirekt die Alterung der Stärke behinderten, indem sie die Fähigkeit des Teigs, Wasser aufzunehmen und zu quellen, verringerten, so dass mehr Wasser auf die Proteine übertragen werden konnte und der Teig fluffig und weich wurde.

Yu et al. fügten der Weizenstärke Stearinsäure und Natriumalginat hinzu, was die Anfangstemperatur des Kleisters erhöhte und die Alterung der Stärke wirksam verhinderte.

Li Lihua et al. untersuchten die Auswirkungen von zwei Emulgatoren, Natriumstearoyllactat und β-Cyclodextrin, auf die Alterungsbeständigkeit frischer nasser Nudeln und kamen zu dem Ergebnis, dass der geradkettige Stärke-Emulgator-Lipid-Komplex die Alterung frischer nasser Nudeln hemmt.

Hydrokolloide hinzufügen
Hydrokolloide sind zumeist wasserlösliche natürliche Polysaccharid-Makromoleküle und ihre Derivate, die bei vollständiger Hydratisierung unter bestimmten Bedingungen viskose Lösungen oder Gele bilden können und aufgrund dieser Eigenschaft eine besondere Rolle in Lebensmitteln spielen, z. B. zur Verbesserung der Textur und zur Wasserregulierung. Zu den gebräuchlichen Lebensmittel-Hydrokolloiden gehören Guarkernmehl, Xanthan, Carrageen und so weiter.

Im Allgemeinen fördern Hydrokolloide die kurzfristige Alterung und verzögern die langfristige Alterung hauptsächlich durch die Beeinflussung der Wechselwirkungen zwischen geradkettiger Stärke-geradkettiger Stärke und verzweigtkettiger Stärke-verzweigtkettiger Stärke, und die Hemmung der Stärkealterung durch Hydrokolloide hängt weitgehend von der Größe der Hydrokolloidkonzentration ab.

He Chengyun et al. untersuchten die Anti-Aging-Wirkung von Xanthangummi, Natriumalginat und Carrageen auf gedämpftes Brot, und das optimale Mischungsverhältnis wurde durch ein orthogonales Experiment ermittelt.

Ai et al. fügten Reiskuchen drei Arten von Zusatzstoffen hinzu, nämlich Enzyme, Emulgatoren und Hydrokolloide, und der Vergleich ergab, dass Natriumalginat der einzige Zusatzstoff war, der die Aushärtungsgeschwindigkeit von Reiskuchen während der Lagerung deutlich verringerte.

Liu Haiyan et al. kamen zu dem Schluss, dass ein moderater Zusatz von Kolloiden das spezifische Volumen des Brotes deutlich erhöhen, die texturellen Eigenschaften des Brotes verbessern und die Brotalterung wirksam verhindern kann. Über die Wirkung hydrophiler Kolloide auf die Alterung von Stärke wurden jedoch keine allgemeinen Schlussfolgerungen gezogen.

Viertens: Modifizierte Stärke hinzufügen
Verschiedene Arten von modifizierter Stärke spielen eine unterschiedliche Rolle für die Qualität von Getreideerzeugnissen, und die richtige Menge an modifizierter Stärke kann die Alterung verzögern und die Produktqualität verbessern. Ein Teil der modifizierten Stärke wird häufig in modifizierte hydrophile Gruppen wie Acetat, Hydroxypropyl usw. eingebaut. Diese hydrophilen Gruppen können den Wasserfluss und die Exsudation im System kontrollieren; gleichzeitig können sie auch die Dehydratisierung und Kondensation der Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Stärkemolekülen behindern und so die Alterung verzögern.

Darüber hinaus haben einige modifizierte Stärken (z. B. modifizierte Kartoffelstärke) gute Verarbeitungseigenschaften, wie z. B. ein gutes Wasserrückhaltevermögen, ein großes Quellvermögen, eine gute Kältestabilität und einen milden Geschmack, wodurch sich nicht nur die Alterung von Getreideprodukten verzögern, sondern auch deren Qualität verbessern lässt.

Xie Shaomei et al. fanden heraus, dass vorgelatinierte, modifizierte Kartoffelstärke die Brotqualität verbessern kann, und dass die Anti-Aging-Wirkung mit zunehmender Zugabe tendenziell zunimmt und dann abnimmt, aber der Grund für diesen Trend wurde nicht untersucht.

Huang Li et al. untersuchten die Wirkung von Hydroxypropyl-Di-Stärke-Phosphat (HPDSP) auf die langfristigen Alterungseigenschaften von frischen und feuchten Instant-Reisnudeln und stellten fest, dass die Spitzenhärte der Probengruppe mit dem Zusatz von 15% HPDSP um 46,9% im Vergleich zu der der Blindgruppe abnahm; die relative Kristallinität der Probengruppe betrug 2.22%, die viel niedriger war als die der leeren Gruppe (10.17%); und die Regenerationsenthalpie der Probengruppe sank auf 1,28 J / g, die 72,1% niedriger war als die der leeren Gruppe, was zeigt, dass HPDSP die Qualität des Brotes verbessern könnte, aber es gab keine Forschung über den Grund für diesen Trend. 72,1%, kann man sehen, dass HPDSP kann deutlich verzögern die Alterung von frischen und nassen Instant-Reisnudeln.

V. Nicht-Stärke-Zucker
Nicht-Stärke-Zucker wirken sich auf die Alterung von Getreideprodukten aus, indem sie mit Stärkemolekülen interagieren und Komplexe bilden, oder durch die unterschiedliche Wasserhaltekapazität von Stärke.Zeng et al. fanden heraus, dass Oligofruktose eine gute Wirkung auf die Alterung von Weizenstärke hat und die Alterung von Weizenstärke verlangsamt.

Banchathanakij et al. fanden heraus, dass verschiedene Quellen von β-Glucan die Alterung von Reisstärke verzögern können, und der Mechanismus der Verzögerung der Alterung besteht darin, Wasser zu absorbieren, was die Bewegung der Stärkemoleküle schwächt; die Wirkung verschiedener Quellen von β-Glucan bei der Verzögerung der Alterung ist unterschiedlich, und das β-Glucan aus Gerste und Hafer kann in Wasser gelöst werden, was die Stärkemoleküle stärker an der Bewegung hindern kann, so dass es eine bessere Wirkung auf die Verzögerung der Alterung hat.

Klinmalai et al. fanden heraus, dass Chitosan keinen Einfluss auf den Feuchtigkeitsgehalt von Reisnudeln hat, aber den pH-Wert und den Weißgrad senkt, den Anstieg der Härte und Viskosität des Reisnudelgels verzögert und die Haftung und Elastizität des Reisnudelgels wirksam aufrechterhält. Darüber hinaus können Ballaststoffe auch die Alterung von Getreideprodukten verzögern.

Sechs, andere Anti-Stärke-Alterungsmethoden
Neben der Verwendung traditioneller Zusatzstoffe zur Erzielung der Anti-Aging-Wirkung können auch einige physikalische, biologische und andere Methoden eingesetzt werden. Zhang et al. untersuchten die Wirkung von Tee-Polyphenolen, wasserlöslichen Tee-Extrakten, Tee-Polysacchariden und Grüntee-Pulver von vier Arten von Tee-Derivaten auf die Alterung von Weizenstärke, und die Ergebnisse zeigen, dass die vier Substanzen auf die kurzfristige Alterung von Weizenstärke und die langfristige Alterung von Weizenstärke hemmende Wirkung haben.

Chunyuan Zhang untersuchte den Alterungseffekt von Tee-Polysacchariden auf Weizenstärke und kam zu denselben Ergebnissen.Niu et al. untersuchten die hemmende Wirkung von Reiskleieproteinhydrolysat auf Reisstärke. Xu Chen et al. fügten 5% Proanthocyanidine zu Maisstärke hinzu und hemmten die Alterung der Stärke.

Niu et al. stellten fest, dass das Hydrolysat von Schweineplasmaprotein die kurzfristige Alterung von Maisstärke hemmen kann. Tian Yaoqi hemmte die Alterung von Reisstärke mit Hilfe der Ultrahochdrucktechnik.

Xia Wen et al. verwendeten die Ultra-Mikro-Mahltechnik, um die Oberflächenstruktur von Maniokstärkekörnern zu zerstören, was eine gewisse Verzögerung der kurzfristigen Alterung bewirkte. Es gibt auch einige Anwendungen von zusammengesetzten Zusatzstoffen, die die komplementäre Rolle verschiedener Lebensmittelzusatzstoffe übernehmen können. Im Vergleich zu einem einzelnen Zusatzstoff haben sie einen besseren Geschmack und eine bessere Textur, was von den Verbrauchern leichter akzeptiert wird, und auch die Anti-Aging-Wirkung der Stärke ist besser.

Daher sind die Verwendung von Anti-Aging-Mitteln und die Erforschung neuer Anti-Aging-Mittel von großer Bedeutung, um die Alterung der Stärke zu verhindern.

Dieses Papier konzentriert sich auf Stärke Alterung und die Wirkung der verschiedenen Zusatzstoffe auf die Regulierung der Stärke Alterung, Stärke Alterung ist ein irreversibler Prozess, der einen großen Einfluss auf die Qualität von Lebensmitteln haben wird, ist Stärke Modifikation ein sehr komplexes System, die aktuelle Forschung ist immer noch sehr begrenzt, und verwenden Sie immer noch die traditionellen Wege und Methoden, mit dem Lauf der Zeit, können diese Methoden nicht Schritt halten mit der Entwicklung der Bedürfnisse der Entwicklung, so sollte es einige neue Untersuchungen und Studien erscheinen! .

Einige Aspekte der Hemmung der Stärkealterung durch Zugabe verschiedener Substanzen sind noch umstritten, was die Erforschung der inneren Struktur der Stärke erfordert, um ein tieferes Verständnis des Alterungsmechanismus zu erlangen, was auch die Richtung der zukünftigen Entwicklung ist.