Крахмал, как важный компонент пищи, не только обеспечивает организм человека необходимой энергией, но и влияет на такие качественные характеристики, как текстура, вкусовые качества и приемлемость крахмалосодержащих продуктов. Большинство крахмалосодержащих продуктов подвергаются определенной обработке или приготовлению, в результате чего крахмал поглощает воду и расширяется, образуя пастообразную систему с определенной вязкостью, но при охлаждении и хранении молекулы крахмала подвергаются перестройке в своей пространственной конформации, образуя упорядоченную и стабильную гелеобразную структуру - явление, известное как старение или восстановление крахмала.

Старение крахмала обычно приводит к ухудшению качества крахмальных продуктов, таких как ухудшение текстуры, снижение прозрачности, шероховатость вкуса и т.д., что сокращает срок хранения крахмальных продуктов и снижает их приемлемость для потребителей. Например, в булочках, хлебе и пирожных, приготовленных на пару, из-за высокого содержания крахмала, при увеличении срока хранения они превращаются из мягких в твердые, теряют структуру и вкус.

Однако старение крахмала также желательно в некоторых областях переработки, например, при производстве сухих завтраков и обезвоженного картофельного пюре, где старение крахмала может изменить структурные и сенсорные свойства продукта и привести к образованию резистентного крахмала. В связи с этим рациональное регулирование степени старения крахмала и изучение характеристик старения системы имеет важное значение как для переработки крахмалосодержащих продуктов, так и для улучшения их пищевых качеств.

Краткое описание старения крахмала и его механизма

Старение крахмала - это термодинамический равновесный процесс, в котором частично или полностью пассированные молекулы крахмала постепенно переходят из высокоэнергетического неупорядоченного состояния в низкоэнергетическое упорядоченное состояние, т.е. молекулярные цепи крахмала объединяются, выравниваются и агрегируются за счет внутримолекулярных или межмолекулярных водородных связей, образуя упорядоченное расположение агрегированных структур.

Процесс старения крахмала можно разделить на кратковременное и долговременное старение. Краткосрочное старение происходит на начальном этапе после клейстеризации крахмала, когда утечка молекул прямоцепочечного крахмала подвергается направленной миграции с образованием трехмерной сетевой структуры; долгосрочное старение, с другой стороны, обычно занимает более нескольких недель, в основном из-за того, что крахмал с разветвленной цепью имеет сильно разветвленную структуру, которая подвергается сильному ингибированию при полимеризации, и процесс старения протекает медленнее. Длительное старение играет важную роль во всем процессе старения крахмала и является основной причиной изменения качества крахмальных систем.

Для невосковых крахмалов старение приводит к превращению крахмальной пасты в твердый гель с трехмерной сетевой структурой, тогда как для восковых крахмалов старение приводит к образованию мягкого геля, который содержит агрегаты, но не имеет трехмерной сетевой структуры.

Обычно прочность крахмальных гелей зависит от содержания в них прямоцепочечного крахмала. Сетевая структура прямоцепочечного крахмала обеспечивает эластичность и устойчивость крахмальных гелей к деформации, в то время как мягкие гели, содержащие только агрегаты, обладают лучшей проницаемостью, более высокой вязкостью и когезией. Снижение количества водородных связей между молекулами прямоцепочечного крахмала нарушает дальнодействующие взаимодействия внутри мягких гелей, что приводит к менее прочной сетевой структуре.

Старение крахмала - это непрерывный процесс, в ходе которого сначала происходит быстрая перекристаллизация молекул крахмала с прямой цепью, а затем медленная перекристаллизация молекул крахмала с разветвленной цепью. Старение прямоцепочечного крахмала определяет первоначальную твердость крахмального геля, а также вязкость и усвояемость крахмалосодержащих продуктов. Старение хлеба и тортов связано со временем хранения и кристалличностью крахмала, и в основном вызвано старением крахмала с разветвленной цепью.

Добавки и регулирование омоложения крахмала

Старение крахмалосодержащих продуктов во время хранения неизбежно, в настоящее время мир еще не полностью решил проблему старения продуктов, и старение нельзя полностью предотвратить, но можно задержать с помощью эффективных технических мер. В соответствии с механизмом старения крахмала и факторами, влияющими на него, для замедления старения можно использовать следующие соответствующие технологии контроля.

I. Добавьте ферментный препарат
Амилаза и протеаза широко используются в крахмалистых продуктах, а амилаза подразделяется на α-амилазу, β-амилазу, грибковую амилазу и так далее. Среди них наилучшим антивозрастным эффектом обладает α-амилаза. Благодаря образованию низкомолекулярного декстрина во время выпечки, α-амилаза препятствует длительному старению крахмала, вмешиваясь в процесс старения крахмала с разветвленной цепью. Однако чрезмерное количество α-амилазы может сделать крахмалистые продукты липкими, повлиять на текстуру и разрушить структуру.

Паласиос и др. применили α-амилазу к рису, что препятствовало старению риса из-за увеличения короткой боковой цепи разветвленного крахмала. Чэнь Цюпин и др. добавили соответствующее количество бактериальной α-амилазы в булочки на пару, что не только улучшило вкусовые качества булочек на пару, но и подавило явление старения булочек на пару во время хранения.Данг и др. извлекли β-амилазу из листьев рами и оказали антивозрастной пост-эффект на продукты с амилозой.

Амилаза G4 - это новый тип амилазы, которая может сокращать разветвленную цепь крахмала и производить тетрасахарид, тем самым уменьшая длину разветвленной боковой цепи крахмала. Кина и др. обработали пшеничный крахмал амилазой G4 и обнаружили значительный антивозрастной эффект. Кроме того, вы можете использовать фермент для разложения глютена или белка глютена и т.д., продукт разложения будет добавлен в крахмалистую пищу, также может играть хороший антивозрастной эффект.

Добавьте эмульгаторы
Добавление эмульгаторов в пищу может не только задержать старение крахмала, но и сыграть определенную роль в сохранении свежести. После пасты молекулы прямоцепочечного крахмала имеют структуру двойной спирали, в это время его внутренняя часть является гидрофобной, гидрофобные группы эмульгатора в его внутренней части, образование нерастворимого комплекса включения, может быть косвенно подавлено путем ингибирования перекристаллизации прямоцепочечного крахмала разветвленной цепочки крахмала перекристаллизации и таким образом играть роль в антивозрастной эффект.

Эмульгаторы также могут замедлять старение, непосредственно влияя на распределение воды в продукте. Пракайватчара и др. добавили четыре эмульгатора в безглютеновый продукт, и все они замедлили старение крахмала, а самая низкая энтальпия старения была обнаружена в образцах с моноэфиром глицерина 1% и глицерином.

Фадда и др. пришли к выводу, что эмульгаторы косвенно препятствуют старению крахмала, уменьшая способность теста поглощать воду и набухать, позволяя передавать больше воды белкам и делая тесто пушистым и мягким.

Ю и др. добавили стеариновую кислоту и альгинат натрия к пшеничному крахмалу, что повысило начальную температуру пастеризации и эффективно препятствовало старению крахмала.

Ли Лихуа и др. исследовали влияние двух эмульгаторов, стеароил лактата натрия и β-циклодекстрина, на предотвращение старения свежей влажной лапши и пришли к новому выводу, что комплекс из прямоцепочечного крахмала, эмульгатора и липидов препятствует старению свежей влажной лапши.

Добавьте гидроколлоиды
Гидроколлоиды - это в основном водорастворимые макромолекулы природных полисахаридов и их производные, которые при определенных условиях могут образовывать вязкие растворы или гели при полной гидратации. Благодаря этой характеристике они играют особую роль в пищевых продуктах, например, улучшают текстуру и контролируют влажность. К распространенным пищевым гидроколлоидам относятся гуаровая камедь, ксантановая камедь, каррагинан и т.д.

В целом, гидроколлоиды способствуют краткосрочному старению и замедляют долгосрочное старение в основном за счет влияния на взаимодействие между крахмалом с прямой цепью и крахмалом с разветвленной цепью, а ингибирование старения крахмала гидроколлоидами в значительной степени зависит от величины концентрации гидроколлоида.

Хэ Чэнъюнь и др. исследовали антивозрастное действие ксантановой камеди, альгината натрия и каррагинана на хлеб, приготовленный на пару, и путем ортогонального эксперимента было получено оптимальное соотношение компонентов.

Ай и др. добавили три вида добавок, а именно фермент, эмульгатор и гидроколлоид, в рисовые лепешки, и сравнение показало, что альгинат натрия был единственной добавкой, которая значительно снижала скорость затвердевания рисовых лепешек во время хранения.

Лю Хайян и др. пришли к выводу, что умеренное добавление коллоидов может значительно увеличить удельный объем хлеба, улучшить его текстурные свойства и эффективно препятствовать старению хлеба. Однако общих выводов о влиянии гидрофильных коллоидов на старение крахмала сделано не было.

В-четвертых, добавьте модифицированный крахмал
Различные виды модифицированного крахмала играют разную роль в качестве зерновых продуктов, а соответствующее количество модифицированного крахмала может замедлить старение и улучшить качество продукта. В некоторые модифицированные крахмалы часто вводят модифицированные гидрофильные группы, такие как ацетат, гидроксипропил и т.д. Эти гидрофильные группы могут контролировать поток воды и экссудацию в системе; в то же время они могут препятствовать дегидратации и конденсации водородных связей между молекулами крахмала, тем самым задерживая старение.

Кроме того, некоторые модифицированные крахмалы (например, картофельный модифицированный крахмал) обладают хорошими технологическими характеристиками, такими как хорошая водоудерживающая способность, большая набухаемость, хорошая устойчивость к низким температурам и мягкий вкус, что позволяет не только замедлить старение зерновых продуктов, но и улучшить их качество.

Xie Shaomei и др. обнаружили, что прежелатинизированный картофельный модифицированный крахмал может улучшить качество хлеба, и с увеличением его добавления антивозрастной эффект имел тенденцию к увеличению, а затем к уменьшению, но причина этой тенденции не была изучена.

Хуан Ли и др. изучили влияние гидроксипропилдикрахмалфосфата (HPDSP) на характеристики долгосрочного старения свежей и влажной рисовой лапши быстрого приготовления и обнаружили, что пиковая твердость группы образцов с добавлением 15% HPDSP снизилась на 46,9% по сравнению с группой заготовки; относительная кристалличность группы образцов составила 2.22%, что было намного ниже, чем у холостой группы (10,17%); и энтальпия регенерации группы образцов снизилась до 1,28 Дж / г, что было на 72,1% ниже, чем у холостой группы, показывая, что HPDSP может улучшить качество хлеба, но не было исследований о причине этой тенденции. 72.1%, можно увидеть, что HPDSP может значительно задержать старение свежей и влажной рисовой лапши быстрого приготовления.

V. Некрахмальные сахара
Некрахмальные сахара влияют на старение зерновых продуктов, взаимодействуя с молекулами крахмала и образуя комплексы, или через разницу в водоудерживающей способности крахмала.Zeng et al. обнаружили, что олигофруктоза оказывает хорошее влияние на старение пшеничного крахмала, замедляя его старение.

Банчатанакидж и др. обнаружили, что различные источники β-глюкана могут задерживать старение рисового крахмала, и механизм задержки старения заключается в поглощении воды, что ослабляет движение молекул крахмала; эффект различных источников β-глюкана в задержке старения отличается, а β-глюкан из ячменя и овса может быть растворен в воде, что может препятствовать движению молекул крахмала в большей степени, поэтому он имеет лучший эффект в задержке старения.

Клинмалай и др. обнаружили, что хитозан не влияет на содержание влаги в рисовой лапше, но снижает ее рН и белизну, задерживает увеличение твердости и вязкости геля рисовой лапши, а также эффективно поддерживает адгезию и эластичность геля рисовой лапши. Кроме того, пищевые волокна могут замедлять старение зерновых продуктов.

Шесть, другие методы борьбы с крахмальным старением
Помимо использования традиционных добавок для достижения антивозрастного эффекта, есть некоторые физические, биологические и другие методы, которые также могут быть достигнуты. Чжан и др. исследовали влияние полифенолов чая, водорастворимых экстрактов чая, полисахаридов чая и порошка зеленого чая из четырех видов производных чая на старение пшеничного крахмала, и результаты показали, что эти четыре вещества оказывают тормозящее действие на краткосрочное старение пшеничного крахмала и долгосрочное старение пшеничного крахмала.

Чуньюань Чжан исследовал эффект старения чайных полисахаридов на пшеничном крахмале и получил те же результаты.Niu et al. исследовали ингибирующий эффект гидролизата белка рисовых отрубей на рисовый крахмал. Сюй Чен и др. добавили проантоцианидины 5% к кукурузному крахмалу, что хорошо ингибировало старение крахмала.

Niu et al. получили, что гидролизат белка плазмы свиной крови оказывает потенциальное ингибирующее действие на кратковременное старение кукурузного крахмала. Тянь Яоци ингибировал старение рисового крахмала с помощью технологии сверхвысокого давления.

Ся Вэнь и др. использовали технологию ультрамикрофрезерования для разрушения поверхностной структуры гранул крахмала маниоки, что оказало определенное замедляющее действие на его кратковременное старение. Существуют также некоторые варианты применения композитных добавок, которые могут эффективно играть вспомогательную роль различных пищевых добавок, и по сравнению с добавлением какой-то одной добавки они обладают лучшим вкусом и текстурой, которые легче воспринимаются потребителями, а эффект антистарения крахмала также лучше.

Поэтому использование антивозрастных агентов и исследование новых антивозрастных агентов имеют большое значение для предотвращения старения крахмала.

Эта статья посвящена старению крахмала и влиянию различных добавок на регулирование старения крахмала, старение крахмала является необратимым процессом, который будет иметь большое влияние на качество пищи, модификация крахмала является очень сложной системой, текущие исследования по-прежнему очень ограничены, и по-прежнему используют традиционные способы и методы, с течением времени, эти методы не могут идти в ногу с развитием потребностей развития, поэтому должны быть некоторые новые исследования и исследования появляются! .

Некоторые аспекты ингибирования старения крахмала путем добавления различных веществ все еще остаются спорными, что требует изучения внутренней структуры крахмала для более глубокого понимания механизма старения, что также является направлением будущих разработок.