El almidón, como componente importante de los alimentos, no sólo proporciona energía esencial al cuerpo humano, sino que también afecta a atributos de calidad como la textura, la sensación en boca y la aceptabilidad de los alimentos ricos en almidón. La mayoría de los alimentos ricos en almidón se someten a algún tipo de procesamiento o cocción, lo que provoca que el almidón absorba agua y se expanda para formar un sistema pastoso con cierta viscosidad, pero durante el enfriamiento y el almacenamiento, las moléculas de almidón sufren una reorganización en su conformación espacial para formar una estructura de gel ordenada y estable, fenómeno conocido como envejecimiento o recrecimiento del almidón.

El envejecimiento del almidón suele provocar el deterioro de la calidad de los alimentos a base de almidón, como el deterioro de la textura, la disminución de la transparencia, la aspereza del sabor, etc., lo que acorta la vida útil de los alimentos a base de almidón y reduce la aceptabilidad de los consumidores. Por ejemplo, en los bollos, panes y pasteles cocidos al vapor, debido al alto contenido de almidón, con la prolongación del tiempo de almacenamiento, pasarán de blandos a duros, perderán organización y perderán sabor.

Sin embargo, el comportamiento de envejecimiento del almidón también es deseable en algunas aplicaciones de procesamiento, por ejemplo, en la producción de cereales para el desayuno y puré de patatas deshidratado, donde el envejecimiento del almidón puede cambiar las propiedades estructurales y sensoriales del producto y puede conducir a la formación de almidón resistente. En vista de ello, cómo regular racionalmente el grado de envejecimiento del almidón y examinar las características de envejecimiento del sistema es importante tanto para el procesado de alimentos ricos en almidón como para la mejora de la calidad alimentaria.

Breve descripción del envejecimiento del almidón y su mecanismo

El envejecimiento del almidón es un proceso de equilibrio termodinámico en el que las moléculas de almidón parcial o totalmente pegadas se transforman gradualmente de un estado desordenado de alta energía a un estado ordenado de baja energía, es decir, las cadenas moleculares de almidón se combinan, alinean y agregan mediante enlaces de hidrógeno intramoleculares o intermoleculares, constituyendo una disposición ordenada de estructuras agregadas.

El proceso de envejecimiento del almidón puede dividirse en envejecimiento a corto plazo y envejecimiento a largo plazo. Entre ellos, el envejecimiento a corto plazo se produce en la etapa inicial tras el pegado del almidón, en la que la fuga de moléculas de almidón de cadena recta experimenta una migración direccional para formar una estructura de red tridimensional; el envejecimiento a largo plazo, por otra parte, suele durar más de unas pocas semanas, debido principalmente a que el almidón de cadena ramificada tiene una estructura muy ramificada, que está sometida a una fuerte inhibición durante la polimerización, y el proceso de envejecimiento es más lento. El envejecimiento a largo plazo desempeña un papel importante en todo el proceso de envejecimiento del almidón y es la causa principal de los cambios de calidad en los sistemas de almidón.

Para los almidones no cerosos, el envejecimiento conduce a la transformación de la pasta de almidón en un gel firme con una estructura de red tridimensional, mientras que para los almidones cerosos, el envejecimiento conduce a la formación de un gel blando, que contiene agregados pero no estructura de red tridimensional.

Normalmente, la resistencia de los geles de almidón está relacionada con el contenido de almidón de cadena recta. La estructura en red del almidón de cadena recta proporciona elasticidad y resistencia a la deformación a los geles de almidón, mientras que los geles blandos que sólo contienen agregados muestran una mejor permeabilidad, una viscosidad más fuerte y cohesión. La menor disponibilidad de enlaces de hidrógeno entre las moléculas de almidón de cadena recta altera las interacciones de largo alcance dentro de los geles blandos, lo que da lugar a una estructura de red menos cohesiva.

El envejecimiento del almidón es un proceso continuo que inicialmente implica una rápida recristalización de las moléculas de almidón de cadena recta, seguida de una lenta recristalización de las moléculas de almidón de cadena ramificada. El envejecimiento de los almidones de cadena recta determina la dureza inicial del gel de almidón, así como la viscosidad y la digestibilidad de los alimentos ricos en almidón. El envejecimiento de panes y pasteles está relacionado con el tiempo de almacenamiento y la cristalinidad del almidón, y se debe principalmente al envejecimiento de los almidones de cadena ramificada.

Aditivos y regulación del antienvejecimiento del almidón

El envejecimiento de los alimentos que contienen almidón durante el almacenamiento es inevitable, en la actualidad, el mundo no ha resuelto completamente el problema del envejecimiento de los alimentos, y el envejecimiento no se puede inhibir completamente, pero se puede retrasar con medidas técnicas eficaces. Según el mecanismo de envejecimiento del almidón y los factores que lo afectan, se puede utilizar la siguiente tecnología de control correspondiente para retardar el envejecimiento.

I. Añadir la preparación enzimática
La amilasa y la proteasa se utilizan ampliamente en los alimentos ricos en almidón, y la amilasa se divide en α-amilasa, β-amilasa, amilasa fúngica y así sucesivamente. Entre ellas, la que mejor efecto antienvejecimiento tiene es la α-amilasa. Debido a la generación de dextrina de bajo peso molecular durante la cocción, la α-amilasa inhibe el envejecimiento a largo plazo del almidón al interferir en el proceso de envejecimiento del almidón de cadena ramificada. Sin embargo, cantidades excesivas de α-amilasa pueden hacer que los alimentos ricos en almidón se vuelvan pegajosos, afectando a la textura y colapsando la estructura.

Palacios et al. aplicaron α-amilasa al arroz, lo que inhibió el envejecimiento del arroz debido al aumento de la cadena lateral corta del almidón ramificado. Chen Qiuping et al. añadieron una cantidad adecuada de α-amilasa bacteriana a bollos cocidos al vapor, lo que no sólo mejoró la calidad sensorial de los bollos cocidos al vapor, sino que también inhibió el fenómeno de envejecimiento de los bollos cocidos al vapor durante el almacenamiento.Dang et al. extrajeron β-amilasa de las hojas de Ramie también tuvo un post-efecto anti-envejecimiento en los alimentos de amilosa.

La amilasa G4 es un nuevo tipo de amilasa, que puede cortar la cadena ramificada del almidón y producir tetrasacáridos, reduciendo así la longitud de la cadena lateral ramificada del almidón. Kina et al. trataron el almidón de trigo con amilasa G4 y descubrieron un efecto antienvejecimiento significativo. Además, también puede utilizar la enzima para descomponer el gluten o proteína de gluten, etc, el producto de descomposición se añadirá a los alimentos con almidón, también puede desempeñar un buen efecto anti-envejecimiento.

Añadir emulsionantes
La adición de emulsionantes a los alimentos no sólo puede retrasar el envejecimiento del almidón, sino también desempeñar un papel en la preservación de la frescura. Después de la pasta de moléculas de almidón de cadena recta eran estructura de doble hélice, en este momento su interior es hidrófobo, los grupos hidrófobos de emulsionante en su interior, la formación de complejo de inclusión insoluble, puede ser indirectamente inhibida por la inhibición de la recristalización de almidón de cadena recta de almidón de cadena ramificada recristalización y así desempeñar un papel en el efecto anti-envejecimiento.

Los emulsionantes también pueden retrasar el envejecimiento al afectar directamente a la distribución del agua en el alimento.Prakaywatchara et al. añadieron cuatro emulsionantes a los alimentos sin gluten, todos los cuales inhibieron el envejecimiento del almidón y la menor entalpía de envejecimiento se encontró en las muestras con monoéster de glicerol 1% y glicerol.

Fadda et al. concluyeron que los emulsionantes dificultaban indirectamente el envejecimiento del almidón al disminuir la capacidad de la masa para absorber agua e hincharse, lo que permitía transferir más agua a las proteínas y hacer que la masa fuera esponjosa y blanda.

Yu et al. añadieron ácido esteárico y alginato sódico al almidón de trigo, lo que aumentó la temperatura inicial de pegado e inhibió eficazmente el envejecimiento del almidón.

Li Lihua et al. investigaron los efectos de dos emulsionantes, estearoil lactato sódico y β-ciclodextrina, sobre el antienvejecimiento de los fideos húmedos frescos, y llegaron a la nueva conclusión de que el complejo almidón-emulsionante-lípido de cadena recta inhibía el envejecimiento de los fideos húmedos frescos.

Añadir hidrocoloides
Los hidrocoloides son en su mayoría macromoléculas de polisacáridos naturales solubles en agua y sus derivados, que pueden formar soluciones viscosas o geles cuando están totalmente hidratados en determinadas condiciones, y esta característica hace que desempeñen un papel especial en los alimentos, como la mejora de la textura y el control del agua. Los hidrocoloides alimentarios más comunes son la goma guar, la goma xantana, la carragenina, etc.

En general, los hidrocoloides promueven el envejecimiento a corto plazo y retrasan el envejecimiento a largo plazo principalmente al afectar a las interacciones entre el almidón de cadena recta-almidón de cadena recta y el almidón de cadena ramificada-almidón de cadena ramificada, y la inhibición del envejecimiento del almidón por los hidrocoloides depende en gran medida del tamaño de la concentración de hidrocoloides.

He Chengyun et al. investigaron los efectos antienvejecimiento de la goma xantana, el alginato sódico y la carragenina en el pan cocido al vapor, y la proporción óptima de compuestos se obtuvo mediante un experimento ortogonal.

Ai et al. añadieron tres tipos de aditivos, a saber, enzimas, emulsionantes e hidrocoloides, a las tortas de arroz, y la comparación reveló que el alginato de sodio era el único aditivo que reducía significativamente la velocidad de endurecimiento de las tortas de arroz durante el almacenamiento.

Liu Haiyan et al. concluyeron que la adición moderada de coloides puede aumentar significativamente el volumen específico del pan, mejorar sus propiedades texturales e inhibir eficazmente su envejecimiento. Sin embargo, no se han extraído conclusiones generales sobre el efecto de los coloides hidrófilos en el envejecimiento del almidón.

Cuarto, añadir almidón modificado
Los distintos tipos de almidón modificado desempeñan diferentes papeles en la calidad de los productos de cereales, y la cantidad adecuada de almidón modificado puede retrasar el envejecimiento y mejorar la calidad del producto. A menudo se introducen en el almidón modificado grupos hidrófilos modificados, como acetato, hidroxipropilo, etc. Estos grupos hidrófilos pueden controlar el flujo de agua y la exudación en el sistema; al mismo tiempo, también pueden dificultar la deshidratación y condensación del enlace de hidrógeno entre las moléculas de almidón, retrasando así el envejecimiento.

Además, algunos almidones modificados (por ejemplo, el almidón modificado de patata) tienen buenas características de procesado, como buena retención de agua, gran capacidad de hinchamiento, buena estabilidad a bajas temperaturas y sabor suave, que no sólo pueden retrasar el envejecimiento de los productos de cereales, sino también mejorar su calidad.

Xie Shaomei et al. descubrieron que el almidón modificado de patata pregelatinizado podía mejorar la calidad del pan, y con el aumento de su adición, el efecto antienvejecimiento mostraba una tendencia a aumentar y luego a disminuir, pero no se estudió la razón de esta tendencia.

Huang Li et al. estudiaron el efecto del fosfato de hidroxipropildialmidón (HPDSP) en las características de envejecimiento a largo plazo de los fideos de arroz instantáneos frescos y húmedos, y descubrieron que el pico de dureza del grupo de muestra con la adición de 15% HPDSP disminuía en 46,9% en comparación con el del grupo en blanco; la cristalinidad relativa del grupo de muestra era de 2.22%, muy inferior a la del grupo en blanco (10,17%); y la entalpía de regeneración del grupo de muestra disminuyó a 1,28 J / g, que era 72,1% inferior a la del grupo en blanco, lo que demuestra que el HPDSP podía mejorar la calidad del pan, pero no se investigó la razón de esta tendencia. 72,1%, se puede ver que HPDSP puede retrasar significativamente el envejecimiento de los fideos de arroz instantáneos frescos y húmedos.

V. Azúcares sin almidón
Los azúcares no amiláceos tienen un efecto sobre el envejecimiento de los productos de cereales al interactuar con las moléculas de almidón para formar complejos, o a través de la diferencia en la capacidad de retención de agua del almidón.Zeng et al. descubrieron que la oligofructosa tiene un buen efecto sobre el envejecimiento del almidón de trigo para ralentizar el envejecimiento del almidón de trigo.

Banchathanakij et al. descubrieron que diferentes fuentes de β-glucano pueden retrasar el envejecimiento del almidón de arroz, y el mecanismo de retraso del envejecimiento consiste en absorber agua, lo que debilita el movimiento de las moléculas de almidón; el efecto de diferentes fuentes de β-glucano en el retraso del envejecimiento es diferente, y el β-glucano de cebada y avena puede disolverse en agua, lo que puede impedir en mayor medida el movimiento de las moléculas de almidón, por lo que tiene un mejor efecto en el retraso del envejecimiento.

Klinmalai et al. descubrieron que el quitosano no tenía ningún efecto sobre el contenido de humedad de los fideos de arroz, pero reducía su pH y blancura, retrasaba el aumento de dureza y viscosidad del gel de fideos de arroz y mantenía eficazmente la adherencia y elasticidad del gel de fideos de arroz. Además, la fibra dietética también puede retrasar el envejecimiento de los productos de cereales.

Seis, otros métodos antienvejecimiento del almidón
Además del uso de aditivos tradicionales para conseguir el efecto antienvejecimiento, también se pueden conseguir algunos métodos físicos, biológicos y de otro tipo. Zhang et al. estudiaron el efecto de los polifenoles del té, los extractos hidrosolubles del té, los polisacáridos del té y el polvo de té verde de cuatro tipos de derivados del té sobre el envejecimiento del almidón de trigo, y los resultados muestran que las cuatro sustancias sobre el envejecimiento a corto plazo del almidón de trigo y el envejecimiento a largo plazo del almidón de trigo tienen efecto inhibidor.

Chunyuan Zhang estudió el efecto de envejecimiento de los polisacáridos del té sobre el almidón de trigo y obtuvo los mismos resultados.Niu et al. estudiaron el efecto inhibidor del hidrolizado de proteína de salvado de arroz sobre el almidón de arroz. Xu Chen et al. añadieron proantocianidinas 5% al almidón de maíz e inhibieron bien el envejecimiento del almidón.

Niu et al. obtuvieron que el hidrolizado de proteínas plasmáticas porcinas tiene un potencial efecto inhibidor sobre el envejecimiento a corto plazo del almidón de maíz. Tian Yaoqi inhibió el envejecimiento del almidón de arroz utilizando tecnología de ultra alta presión.

Xia Wen et al. utilizaron la tecnología de ultramolienda para destruir la estructura superficial de los gránulos de almidón de yuca, lo que tuvo un cierto efecto retardador sobre su envejecimiento a corto plazo. También hay algunas aplicaciones de aditivos compuestos, que pueden desempeñar eficazmente el papel complementario de varios aditivos alimentarios, y en comparación con la adición de un determinado aditivo único, tiene un mejor sabor y textura, que es más fácilmente aceptado por los consumidores, y el efecto del antienvejecimiento del almidón también es mejor.

Por lo tanto, el uso de agentes antienvejecimiento y la investigación de nuevos agentes antienvejecimiento son de gran importancia para inhibir el envejecimiento del almidón.

¡Este trabajo se centra en el envejecimiento del almidón y el efecto de diferentes aditivos en la regulación del envejecimiento del almidón, el envejecimiento del almidón es un proceso irreversible, que tendrá un gran impacto en la calidad de los alimentos, la modificación del almidón es un sistema muy complejo, la investigación actual es todavía muy limitada, y todavía utilizan las formas y métodos tradicionales, con el paso del tiempo, estos métodos no pueden mantenerse al día con el desarrollo de las necesidades del desarrollo, por lo que debe haber algunas nuevas investigaciones y estudios aparecen! .

Algunos aspectos de la inhibición del envejecimiento del almidón mediante la adición de distintas sustancias siguen siendo controvertidos, lo que exige investigar la estructura interna del almidón para conocer en profundidad el mecanismo de envejecimiento, que es también la dirección del desarrollo futuro.