A keményítő, mint az élelmiszerek fontos összetevője, nemcsak az emberi szervezet számára biztosít alapvető energiát, hanem befolyásolja az olyan minőségi jellemzőket is, mint a keményítőtartalmú élelmiszerek textúrája, szájíze és elfogadhatósága. A legtöbb keményítőtartalmú élelmiszer valamilyen feldolgozáson vagy főzésen megy keresztül, amelynek eredményeképpen a keményítő vizet vesz fel és egy bizonyos viszkozitású pasztarendszerré duzzad, de a hűtés és tárolás során a keményítőmolekulák térbeli konformációjukban átrendeződnek, hogy rendezett és stabil gélszerkezetet alkossanak, ez a jelenség a keményítő öregedése vagy újranövesztése.

A keményítő öregedése általában a keményítőtartalmú élelmiszerek minőségének romlásához vezet, mint például a textúra romlása, az átlátszóság csökkenése, az íz durvasága stb., ami lerövidíti a keményítőtartalmú élelmiszerek eltarthatóságát és csökkenti a fogyasztók elfogadhatóságát. Például a párolt zsemlék, kenyerek és péksütemények, a magas keményítőtartalom miatt, a tárolási idő meghosszabbításával, puhából keményre változnak, laza szervezetűvé válnak és elveszítik az ízüket.

A keményítő öregedési viselkedése azonban bizonyos feldolgozási alkalmazásokban is kívánatos, például a reggeli gabonafélék és a dehidratált burgonyapüré előállítása során, ahol a keményítő öregedése megváltoztathatja a termék szerkezeti és érzékszervi tulajdonságait, és rezisztens keményítő kialakulásához vezethet. Ennek fényében mind a keményítőtartalmú élelmiszerek feldolgozása, mind az étkezési minőség javítása szempontjából fontos, hogy miként lehet racionálisan szabályozni a keményítő öregedési fokát és vizsgálni az öregedési jellemzőket.

A keményítő öregedésének rövid leírása és mechanizmusa

A keményítő öregedése olyan termodinamikai egyensúlyi folyamat, amelynek során a részben vagy teljesen beillesztett keményítőmolekulák a nagy energiájú rendezetlen állapotból fokozatosan átalakulnak egy alacsony energiájú rendezett állapotba, azaz a keményítő molekulaláncok intramolekuláris vagy intermolekuláris hidrogénkötések révén egyesülnek, igazodnak és aggregálódnak, aggregált szerkezetek rendezett elrendeződését alkotva.

A keményítő öregedési folyamata rövid távú és hosszú távú öregedésre osztható. Közülük a rövid távú öregedés a keményítő pasztázását követő kezdeti szakaszban következik be, ahol az egyenes láncú keményítőmolekulák szivárgása irányított vándorláson megy keresztül, hogy háromdimenziós hálózati szerkezetet képezzen; a hosszú távú öregedés viszont általában több mint néhány hétig tart, főként azért, mert az elágazó láncú keményítő erősen elágazó szerkezetű, amely a polimerizáció során erős gátlásnak van kitéve, és az öregedési folyamat lassabb. A hosszú távú öregedés jelentős szerepet játszik a keményítő teljes öregedési folyamatában, és a keményítőrendszerek minőségi változásának fő oka.

A nem viaszos keményítők esetében az öregedés a keményítőpaszta szilárd, háromdimenziós hálózati struktúrával rendelkező géllé alakul át, míg a viaszos keményítők esetében az öregedés lágy gél kialakulásához vezet, amely aggregátumokat tartalmaz, de nincs háromdimenziós hálózati struktúra.

A keményítőgélek szilárdsága általában az egyenes láncú keményítő tartalmával függ össze. Az egyenes láncú keményítő hálózati szerkezete biztosítja a keményítőgélek rugalmasságát és deformációnak ellenálló szilárdságát, míg a csak aggregátumokat tartalmazó lágy gélek jobb áteresztőképességet, erősebb viszkozitást és kohéziót mutatnak. Az egyenes láncú keményítőmolekulák közötti hidrogénkötések csökkent elérhetősége megzavarja a hosszú távú kölcsönhatásokat a lágy gélekben, ami kevésbé összetartó hálózati szerkezethez vezet.

A keményítő öregedése folyamatos folyamat, amely kezdetben az egyenes láncú keményítőmolekulák gyors átkristályosodásával, majd az elágazó láncú keményítőmolekulák lassú átkristályosodásával jár. Az egyenes láncú keményítők öregedése határozza meg a keményítőgél kezdeti keménységét, valamint a keményítőtartalmú élelmiszerek viszkozitását és emészthetőségét. A kenyerek és sütemények öregedése a tárolási idővel és a keményítő kristályosságával függ össze, és elsősorban az elágazó láncú keményítők öregedése okozza.

Adalékanyagok és a keményítő öregedésgátlásának szabályozása

A keményítőtartalmú élelmiszerek tárolás közbeni öregedése elkerülhetetlen, jelenleg a világ nem oldotta meg teljesen az élelmiszerek öregedésének problémáját, és az öregedés nem gátolható meg teljesen, de hatékony technikai intézkedésekkel késleltethető. A keményítő öregedési mechanizmusának és az azt befolyásoló tényezőknek megfelelően a következő megfelelő ellenőrzési technológia alkalmazható az öregedés lassítására.

I. Enzimkészítmény hozzáadása
Az amilázt és a proteázt széles körben használják a keményítőtartalmú élelmiszerekben, az amilázt pedig α-amilázra, β-amilázra, gombás amilázra és így tovább. Közülük a legjobb öregedésgátló hatású az α-amiláz. A sütés során keletkező alacsony molekulatömegű dextrin miatt az α-amiláz gátolja a keményítő hosszú távú öregedését azáltal, hogy beavatkozik az elágazó láncú keményítő öregedési folyamatába. A túlzott mennyiségű α-amiláz azonban ragacsossá teheti a keményítőtartalmú élelmiszereket, befolyásolva a textúrát és összeomlasztva a szerkezetet.

Palacios és munkatársai α-amilázt alkalmaztak rizshez, ami az elágazó keményítő rövid oldalláncának növekedése miatt gátolta a rizs öregedését. Chen Qiuping és munkatársai megfelelő mennyiségű bakteriális α-amilázt adtak a párolt zsemléhez, ami nemcsak a párolt zsemle érzékszervi minőségét javította, hanem gátolta a párolt zsemle tárolás közbeni öregedési jelenségét is.Dang és munkatársai a Ramie levelekből kivont β-amiláznak szintén öregedésgátló utóhatása volt az amilóz élelmiszereknél.

A G4 amiláz egy új típusú amiláz, amely képes a keményítő elágazó láncát rövidre vágni és tetraszacharidot előállítani, ezáltal csökkentve az elágazó keményítő oldallánc hosszát. Kina és munkatársai búzakeményítőt kezeltek G4 amilázzal, és jelentős öregedésgátló hatást tapasztaltak. Ezenkívül az enzimet a glutén vagy a gluténfehérje stb. lebontására is használhatja, a bomlásterméket a keményítőtartalmú élelmiszerekhez adják, szintén jó öregedésgátló hatást játszhat.

Emulgeálószerek hozzáadása
Az emulgeálószerek hozzáadása az élelmiszerekhez nemcsak a keményítő öregedését késleltetheti, hanem a frissesség megőrzésében is szerepet játszik. Miután a paszta egyenes láncú keményítő molekulák kettős spirál szerkezetűek voltak, ebben az időben a belső hidrofób, a hidrofób csoportok emulgeálószer a belső, a kialakulása oldhatatlan zárvány komplex, lehet közvetve gátolja az átkristályosodás gátlásával átkristályosodás egyenes láncú keményítő elágazó láncú keményítő átkristályosodás és így szerepet játszanak az anti-aging hatás.

Az emulgeálószerek szintén késleltethetik az öregedést azáltal, hogy közvetlenül befolyásolják a víz eloszlását az élelmiszerben.Prakaywatchara et al. négy emulgeálószert adtak a gluténmenteshez, amelyek mindegyike gátolta a keményítő öregedését, és a legalacsonyabb öregedési entalpiát a 1% glicerin-monoésztert és glicerint tartalmazó mintákban találták.

Fadda és munkatársai arra a következtetésre jutottak, hogy az emulgeálószerek közvetve akadályozzák a keményítő öregedését azáltal, hogy csökkentik a tészta vízfelvevő és duzzadó képességét, így több víz kerülhet a fehérjékhez, és a tészta bolyhos és puha lesz.

Yu és munkatársai sztearinsavat és nátrium-alginátot adtak a búzakeményítőhöz, ami megnövelte a pasztázás kezdeti hőmérsékletét és hatékonyan gátolta a keményítő öregedését.

Li Lihua és munkatársai két emulgeálószer, a nátrium-sztearoil-laktát és a β-ciklodextrin hatását vizsgálták a friss nedves tészta öregedésgátlására, és arra az új következtetésre jutottak, hogy az egyenes láncú keményítő-emulgeálószer-lipid komplex gátolta a friss nedves tészta öregedését.

Hidrokolloidok hozzáadása
A hidrokolloidok többnyire vízben oldódó természetes poliszacharid makromolekulák és származékaik, amelyek bizonyos körülmények között teljesen hidratálva viszkózus oldatokat vagy géleket képezhetnek, és ez a tulajdonságuk miatt különleges szerepet játszanak az élelmiszerekben, például a textúra javításában és a vízszabályozásban. Az általános élelmiszer-hidrokolloidok közé tartozik a guargumi, a xantán gumi, a karragén és így tovább.

Általánosságban elmondható, hogy a hidrokolloidok a rövid távú öregedést elősegítik, a hosszú távú öregedést pedig főként az egyenes láncú keményítő-egyenes láncú keményítő és az elágazó láncú keményítő-elágazó láncú keményítő közötti kölcsönhatások befolyásolásával lassítják, és a keményítő öregedésének hidrokolloidok általi gátlása nagymértékben függ a hidrokolloid koncentrációjának nagyságától.

He Chengyun és munkatársai a xantángumi, a nátrium-alginát és a karragén gőzölt kenyérre gyakorolt öregedésgátló hatását vizsgálták, és az optimális vegyületarányt ortogonális kísérlettel kapták meg.

Ai és munkatársai háromféle adalékanyagot, nevezetesen enzimet, emulgeálószert és hidrokolloidot adtak a rizspogácsához, és az összehasonlítás során kiderült, hogy a nátrium-alginát volt az egyetlen olyan adalékanyag, amely jelentősen csökkentette a rizspogácsa tárolás közbeni megkeményedési sebességét.

Liu Haiyan és munkatársai arra a következtetésre jutottak, hogy a kolloidok mérsékelt hozzáadása jelentősen növelheti a kenyér fajlagos térfogatát, javíthatja a kenyér texturális tulajdonságait, és hatékonyan gátolja a kenyér öregedését. A hidrofil kolloidok keményítő öregedésére gyakorolt hatásáról azonban nem vontak le általános következtetéseket.

Negyedszer, adjunk hozzá módosított keményítőt
A különböző típusú módosított keményítők különböző szerepet játszanak a gabonatermékek minőségében, és a megfelelő mennyiségű módosított keményítő késleltetheti az öregedést és javíthatja a termék minőségét. Néhány módosított keményítőt gyakran vezetnek be módosított hidrofil csoportokba, mint például acetát, hidroxipropil stb. Ezek a hidrofil csoportok szabályozhatják a víz áramlását és a rendszerben történő exudációt; ugyanakkor akadályozhatják a keményítőmolekulák közötti hidrogénkötés dehidratációját és kondenzációját is, így késleltetve az öregedést.

Ezenkívül egyes módosított keményítők (pl. a burgonyával módosított keményítő) jó feldolgozási tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például jó vízvisszatartó képesség, nagy duzzadóképesség, jó alacsony hőmérsékleti stabilitás és enyhe íz, ami nemcsak késleltetheti a gabonatermékek öregedését, hanem javíthatja azok minőségét is.

Xie Shaomei és munkatársai megállapították, hogy az előkocsonyásított burgonya módosított keményítő javíthatja a kenyér minőségét, és a hozzáadás növelésével az öregedésgátló hatás növekvő, majd csökkenő tendenciát mutatott, de a tendencia okát nem vizsgálták.

Huang Li és munkatársai a hidroxipropil-dikeményítő-foszfát (HPDSP) hatását vizsgálták a friss és nedves instant rizstészta hosszú távú öregedési jellemzőire, és megállapították, hogy a 15% HPDSP hozzáadásával a mintacsoport csúcskeménysége 46,9%-tel csökkent az üres csoportéhoz képest; a mintacsoport relatív kristályossága 2 volt.22%, ami sokkal alacsonyabb volt, mint az üres csoporté (10,17%); és a mintacsoport regenerációs entalpiája 1,28 J / g-ra csökkent, ami 72,1%-vel alacsonyabb volt, mint az üres csoporté, ami azt mutatja, hogy a HPDSP javíthatja a kenyér minőségét, de nem volt kutatás ennek a tendenciának az okáról. 72,1%, látható, hogy a HPDSP jelentősen késleltetheti a friss és nedves instant rizstészta öregedését.

V. Nem keményítőtartalmú cukrok
A nem keményítőcukrok a keményítőmolekulákkal kölcsönhatásba lépve komplexeket képezve, vagy a keményítő víztartó képességének különbségén keresztül hatnak a gabonatermékek öregedésére.Zeng és munkatársai megállapították, hogy az oligofruktóz jó hatással van a búzakeményítő öregedésére, és lassítja a búzakeményítő öregedését.

Banchathanakij és munkatársai megállapították, hogy a β-glükán különböző forrásai késleltetik a rizskeményítő öregedését, és az öregedés késleltetésének mechanizmusa a víz elnyelése, ami gyengíti a keményítőmolekulák mozgását; a különböző β-glükánforrások hatása az öregedés késleltetésére eltérő, és az árpából és a zabból származó β-glükán vízben oldódik, ami nagyobb mértékben akadályozza a keményítőmolekulák mozgását, így jobb hatással van az öregedés késleltetésére.

Klinmalai és munkatársai megállapították, hogy a kitozán nem volt hatással a rizstészta nedvességtartalmára, de csökkentette a pH-t és a fehérséget, késleltette a rizstészta gél keménységének és viszkozitásának növekedését, és hatékonyan fenntartotta a rizstészta gél tapadását és rugalmasságát. Ezenkívül az élelmi rostok késleltethetik a gabonatermékek öregedését is.

Hat, más keményítő elleni öregedési módszerek
A hagyományos adalékanyagok használata mellett az öregedésgátló hatás elérése érdekében vannak fizikai, biológiai és egyéb módszerek is. Zhang és munkatársai négyféle teaszármazék tea polifenolok, tea vízben oldódó kivonatok, tea poliszacharidok és zöld tea por hatását vizsgálták a búzakeményítő öregedésére, és az eredmények azt mutatják, hogy a négy anyag a búzakeményítő rövid távú öregedésére és a búzakeményítő hosszú távú öregedésére gátló hatással bír.

Chunyuan Zhang a tea poliszacharidok búzakeményítőre gyakorolt öregítő hatását vizsgálta, és ugyanezeket az eredményeket kapta.Niu és munkatársai a rizskorpa fehérje hidrolizátum rizskeményítőre gyakorolt gátló hatását tanulmányozták. Xu Chen és munkatársai 5% proantocianidint adtak kukoricakeményítőhöz, ami jól gátolta a keményítő öregedését.

Niu és munkatársai megállapították, hogy a sertésplazmafehérje-hidrolizátum potenciálisan gátló hatással van a kukoricakeményítő rövid távú öregedésére. Tian Yaoqi ultranagynyomású technológiával gátolta a rizskeményítő öregedését.

Xia Wen és munkatársai ultramikro-őrlési technológiát alkalmaztak a maniókakeményítő granulátum felületi szerkezetének megsemmisítésére, ami bizonyos késleltető hatással volt a rövid távú öregedésre. Vannak olyan kompozit adalékanyagok alkalmazásai is, amelyek hatékonyan képesek a különböző élelmiszer-adalékanyagok kiegészítő szerepét játszani, és egy bizonyos egyetlen adalékanyag hozzáadásához képest jobb ízű és textúrájú, amelyet a fogyasztók könnyebben elfogadnak, és a keményítő öregedésgátló hatása is jobb.

Ezért az öregedésgátló szerek használata és az új öregedésgátló szerek kutatása nagy jelentőséggel bír a keményítő öregedésének gátlása érdekében.

Ez a tanulmány a keményítő öregedésére és a különböző adalékanyagok hatására összpontosít a keményítő öregedésének szabályozására, a keményítő öregedése egy visszafordíthatatlan folyamat, amely nagy hatással lesz az élelmiszerek minőségére, a keményítő módosítása egy nagyon összetett rendszer, a jelenlegi kutatás még mindig nagyon korlátozott, és még mindig a hagyományos módszereket és módszereket használja, az idő múlásával ezek a módszerek nem tudnak lépést tartani a fejlődés igényeinek fejlődésével, ezért új vizsgálatoknak és tanulmányoknak kell megjelenniük! .

A keményítő öregedésének különböző anyagok hozzáadásával történő gátlásának egyes aspektusai még mindig ellentmondásosak, ami a keményítő belső szerkezetének kutatását igényli az öregedési mechanizmus mélyebb megértéséhez, ami egyben a jövőbeli fejlődés iránya is.