洪 靜,郭婉雪,鄭學(xué)玲*,李盤欣,王紅新,黃亞男

1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院,河南 鄭州 450001 2.河南南街村(集團(tuán))有限公司,河南 漯河 462600

淀粉質(zhì)食品是人們生活中必不可少的一種食品,包括面條、米飯、饅頭、面包、米粉、油條和油糕等。淀粉的變化與這些食品品質(zhì)的變化息息相關(guān)。淀粉是人類飲食中最大的碳水化合物來(lái)源,由直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種分子組成。在蒸煮過(guò)程中,淀粉顆粒吸水膨脹并發(fā)生糊化,糊化的淀粉顆粒分子在冷卻后會(huì)以有序結(jié)構(gòu)重新結(jié)合,此過(guò)程被稱為淀粉的老化。淀粉老化是含淀粉類食品在儲(chǔ)藏過(guò)程中發(fā)生品質(zhì)劣化的主要原因。淀粉質(zhì)食品的品質(zhì)劣化主要表現(xiàn)為米飯變硬[1]、米線米粉易斷條[2]、面條硬度增加[3]、面包質(zhì)地風(fēng)味差[4]等。因此對(duì)淀粉質(zhì)食品的抗老化研究有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。大多數(shù)學(xué)者主要綜述了淀粉老化的影響因素和延緩淀粉老化的方法,沒(méi)有具體闡述不同加工方式之間的差異。鑒于此,作者綜述了不同加工方式的淀粉質(zhì)食品老化的影響因素和延緩老化的研究進(jìn)展,為探尋新型抗老化方法提供理論參考。

1 淀粉老化機(jī)理

淀粉老化是指淀粉經(jīng)加熱糊化后在冷卻過(guò)程中從無(wú)序轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻倪^(guò)程,可以將淀粉的老化分為兩個(gè)階段,短期老化和長(zhǎng)期老化[5]。短期老化是由直鏈淀粉導(dǎo)致的,高分子的直鏈淀粉之間會(huì)形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),小分子則會(huì)與脂肪形成結(jié)晶,淀粉間有序的交聯(lián)主要是直鏈淀粉分子間通過(guò)氫鍵形成雙螺旋,這個(gè)過(guò)程大約在幾小時(shí)或者十幾小時(shí)內(nèi)完成;長(zhǎng)期老化的原因則是支鏈淀粉的重新排列導(dǎo)致的,因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)天然淀粉中支鏈淀粉的含量高,多于直鏈淀粉的含量,所以在淀粉老化過(guò)程中形成的大多數(shù)晶體都與支鏈淀粉的鏈間締合相關(guān)[6]。淀粉質(zhì)食品儲(chǔ)藏過(guò)程中,其硬度會(huì)逐漸增加、持水能力下降,這主要就是支鏈淀粉短側(cè)鏈重結(jié)晶而形成長(zhǎng)期老化的結(jié)果[7]。有研究表明,淀粉的長(zhǎng)期老化和短期老化不是單獨(dú)發(fā)生的,是存在一定聯(lián)系的[8]。

2 不同加工方式淀粉質(zhì)食品的抗老化研究

淀粉質(zhì)食品有多種加工方式如蒸煮、焙烤、油炸、擠壓、膨化等,不同加工方式對(duì)食品的影響不同,如表 1所示。

表1 不同加工方式對(duì)淀粉質(zhì)食品老化的影響Table 1 Effects of different processing methods on aging of starchy food

2.1 煮制類食品(方便濕面)

方便濕面又稱為L(zhǎng)L面,是一種健康、綠色、保鮮的新型方便食品。方便濕面是將面粉與鹽水混合經(jīng)和面、壓片、切條、水煮、酸浸、真空包裝、滅菌制作而成[3]。方便濕面因淀粉回生和水分遷移導(dǎo)致品質(zhì)惡化和貨架期縮短,使其口感粗糙、彈性下降、容易斷條。方便濕面的老化過(guò)程受原料成分、加工方式、水分、儲(chǔ)藏時(shí)間等因素的影響[18]。小麥直鏈淀粉含量與方便濕面的軟硬度、色澤、口感呈極顯著負(fù)相關(guān)[19],蛋白質(zhì)與方便濕面的彈性、表面狀態(tài)呈顯著正相關(guān)[20];脂肪、灰分含量與方便濕面的軟硬度呈極顯著負(fù)相關(guān)。從加工過(guò)程看,水煮的方便濕面的水分含量高,不易長(zhǎng)期儲(chǔ)存,并且隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增加,方便濕面食用品質(zhì)會(huì)變差,出現(xiàn)口感綿軟的現(xiàn)象[21]。煮制最佳蒸煮時(shí)間的方便濕面比煮制時(shí)間較短的方便濕面老化速率較慢,這是由于高糊化度淀粉比低糊化度淀粉結(jié)晶速率低[22]。王珊等[23]采用高靜壓使方便濕面的最佳煮制時(shí)間縮短至185 s,并且提高了方便濕面的風(fēng)味、口感和保質(zhì)期。

2.2 蒸制類食品(饅頭)

饅頭是我國(guó)傳統(tǒng)的主食,是一種以水和面粉為原料,酵母為發(fā)酵劑的蒸制類食品。饅頭在儲(chǔ)藏過(guò)程中新鮮度會(huì)降低,會(huì)出現(xiàn)硬度升高、彈性下降、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值下降、掉渣等不良現(xiàn)象。饅頭食用品質(zhì)下降的主要原因就是淀粉老化[24]。淀粉老化十分復(fù)雜,受許多因素的影響。影響?zhàn)z頭老化的因素有淀粉、蛋白質(zhì)[25]、脂質(zhì)、水分、加工工藝等。直鏈淀粉的含量與饅頭老化呈正相關(guān)。此外,饅頭品質(zhì)也受破損淀粉含量的影響,適量破損淀粉可以提高面團(tuán)吸水量,提高其對(duì)酶的敏感性[26]。小麥粉中的蛋白質(zhì)主要表現(xiàn)為面筋蛋白,在和面過(guò)程中,面筋蛋白和水形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)淀粉分子的重排產(chǎn)生一定程度的影響。一般認(rèn)為,面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)會(huì)阻礙淀粉分子的運(yùn)動(dòng),從而延緩淀粉重結(jié)晶的進(jìn)行,對(duì)饅頭的老化起到一定程度的抑制[27]。攪拌時(shí)間也影響著饅頭的老化,攪拌時(shí)間可以控制面筋和水分的結(jié)合程度,從而改變面筋結(jié)構(gòu)影響蛋白質(zhì)和淀粉分布來(lái)影響淀粉老化。蘇利[27]研究了不同攪拌時(shí)間和熟化時(shí)間對(duì)饅頭品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)隨著熟化時(shí)間的增加,饅頭的硬度和老化程度先減小后趨于穩(wěn)定。

2.3 焙烤類制品(面包)

面包是以面粉為主要加工原料,具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的一類焙烤食品。老化導(dǎo)致面包口感粗糙、掉渣、風(fēng)味消失。這些系列變化不能用單一效應(yīng)來(lái)解釋,包括支鏈淀粉回生、無(wú)定形區(qū)域內(nèi)聚合物的重組、水分含量的損失、無(wú)定形和結(jié)晶區(qū)域之間的水分含量分布,以及碎屑宏觀結(jié)構(gòu)[28]。饅頭與面包均為發(fā)酵面制品,但是面包的原料成分比饅頭復(fù)雜得多,比饅頭更不易老化。面包的老化受原輔料、加工工藝、包裝及儲(chǔ)藏條件的影響。高筋面粉中的蛋白質(zhì)更容易吸水,從而使面包的老化速率降低。起酥油可改善面團(tuán)的延展性,降低老化速率。糖類具有吸濕性,具有保水能力從而防止面包變得干硬。水分含量和面包的老化速率也有著密切關(guān)系,研究表明面包水分含量在35%～37%時(shí)不容易老化。從加工工藝看,烘焙溫度或烘焙時(shí)間的降低,可以使被破壞的淀粉顆粒減少,導(dǎo)致面包在儲(chǔ)存期間支鏈淀粉的回生減少,使面包的硬度降低[29]。高溫烘焙時(shí),水分子的遷移程度更強(qiáng),導(dǎo)致面包硬度增加得更快。有研究表明烘焙溫度低于100 ℃ 時(shí),面包在儲(chǔ)藏過(guò)程中的老化速率降低。Bosmans等[30]研究發(fā)現(xiàn)預(yù)烘焙可以有效地延緩面包的老化。豆康寧等[31]研究發(fā)現(xiàn)隨著發(fā)酵次數(shù)的增多、發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),所制作出的面包抗老化效果更好,品質(zhì)更好。

2.4 油炸類制品(油條)

油條作為油炸類面制品,深受消費(fèi)者的喜愛(ài),是將小麥粉、水、鹽和膨松劑進(jìn)行混合,經(jīng)過(guò)面團(tuán)調(diào)制、醒發(fā)、制坯、油炸等一系列過(guò)程制作而成。油條在儲(chǔ)藏過(guò)程中由于淀粉的老化導(dǎo)致彈性下降、口感粗糙、硬度增加等問(wèn)題。目前針對(duì)油條的老化問(wèn)題研究較少。黨文謙等[32]研究發(fā)現(xiàn)油條的炸制工藝會(huì)影響油條的品質(zhì),與預(yù)炸相比,直炸的油條有更低的含油率、更高的比容和質(zhì)構(gòu)特性。胡喜萍[33]研究發(fā)現(xiàn)冷凍儲(chǔ)藏和添加可溶性大豆多糖可以抑制水分遷移,來(lái)延緩油條的老化。劉衛(wèi)光[34]研究發(fā)現(xiàn)添加膨化的玉米粉可以提高面團(tuán)中淀粉的凝膠強(qiáng)度,降低油條中淀粉的相對(duì)結(jié)晶度。張慧慧[14]研究發(fā)現(xiàn),添加甘油可以降低油條的老化速率,改善食用品質(zhì)。

2.5 擠壓膨化類制品(米粉)

擠壓膨化是一種可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)攪拌、加熱、殺菌、膨化等多種操作的技術(shù),擠壓可以有效地延緩淀粉的老化,此項(xiàng)技術(shù)損耗較小,是生產(chǎn)速食米粉的重要加工方式。方便營(yíng)養(yǎng)的速食米粉發(fā)展迅速,但是濕米粉水分和淀粉含量高,在儲(chǔ)藏過(guò)程中容易發(fā)生老化,導(dǎo)致斷條率增加、變硬、表面粗糙等問(wèn)題。影響米粉老化的因素包括原料成分、加工條件、水分和儲(chǔ)藏條件等。李雅琴[35]研究表明擠壓膨化處理能改變米粉顆粒的晶體結(jié)構(gòu),并大大降低其結(jié)晶度。包裝類型和儲(chǔ)存溫度也影響著米粉的品質(zhì),經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)尼龍袋有著更好的效果[36]。

3 淀粉質(zhì)食品的抗老化方法

目前淀粉抗老化方法主要從四方面進(jìn)行：原料成分、環(huán)境體系、外源添加物、物理技術(shù),具體方法如表2所示。

3.1 原料成分

淀粉質(zhì)食品的品質(zhì)與其原料成分息息相關(guān),體系內(nèi)的淀粉、蛋白質(zhì)、糖類等均會(huì)影響淀粉的老化。Ito等[56]研究發(fā)現(xiàn)較低直鏈淀粉含量的面粉可使面包中的淀粉凝膠質(zhì)地柔軟,回生率降低。鄧航[57]通過(guò)對(duì)各兩兩配粉配方最優(yōu)配比與基礎(chǔ)粉制得方便濕面品質(zhì)綜合數(shù)值進(jìn)行方差分析,發(fā)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)粉品質(zhì)有優(yōu)化效果的小麥粉品種：煙農(nóng)5158(添加量50%)、矮抗58(添加量30%)和濟(jì)麥22(添加量40%)。Li等[58]通過(guò)測(cè)定面條的基本成分、質(zhì)構(gòu)特性、蒸煮特性和水分分布來(lái)評(píng)價(jià)面條的品質(zhì),發(fā)現(xiàn)2M粉是制作濕面的最佳面粉類型。

3.2 環(huán)境體系

淀粉質(zhì)食品存在的環(huán)境會(huì)顯著影響食品的品質(zhì)。Xu等[59]發(fā)現(xiàn)更高的封裝溫度能夠?qū)崿F(xiàn)更大的真空度,通過(guò)減少水從饅頭向環(huán)境的遷移,有效地保留饅頭中的水分。因此,較高的水分抑制了淀粉在儲(chǔ)藏期間的回生過(guò)程。高濕或密封包裝可以維持面包的風(fēng)味以及防止因水分流失而變硬,對(duì)延緩面包老化起著重要作用[60]。通過(guò)控制淀粉質(zhì)食品的儲(chǔ)藏溫度可以有效地延緩淀粉的老化。當(dāng)?shù)矸圪|(zhì)食品低溫儲(chǔ)藏時(shí),體系中的自由水會(huì)形成冰晶,從而阻礙淀粉之間的交聯(lián)延緩老化。當(dāng)?shù)矸圪|(zhì)食品高溫儲(chǔ)藏時(shí),其擁有維持氫鍵的能量,可以延緩淀粉的老化。Yu等[61]研究表明速凍結(jié)合-18 ℃冷凍貯藏,可有效延緩淀粉老化。

3.3 外源添加物

外源添加物不僅可以有效提高淀粉質(zhì)食品的質(zhì)構(gòu)品質(zhì),還可以降低老化程度。常用的外源添加物有生物酶制劑、乳化劑、親水膠體等。

表2 淀粉質(zhì)食品的抗老化方法Table 2 Anti-aging method of starchy food

Ge等[62]研究發(fā)現(xiàn)KGM的加入引入了空間限制,減緩了淀粉分子之間的交聯(lián),導(dǎo)致各種基質(zhì)系統(tǒng)中的水流動(dòng)性增強(qiáng),從而延緩淀粉的老化。Kang等[63]研究發(fā)現(xiàn)脂類物質(zhì)的添加可以降低饅頭的結(jié)晶度從而改善其品質(zhì)。Bollanin等[64]研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶可以強(qiáng)化面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),降低面包的老化速率。He等[65]研究表明瓜爾膠和黃原膠可以和淀粉相互作用,降低了玉米淀粉的老化焓和相對(duì)結(jié)晶度。

3.4 物理技術(shù)

目前通過(guò)物理的方法也可以抑制淀粉的老化。紅外-微波復(fù)合烘焙面包樣品的硬度、結(jié)晶度低于微波烘焙面包樣品,這意味著復(fù)合加熱部分解決了微波烘焙的快速老化問(wèn)題[28]。Lin等[66]研究發(fā)現(xiàn)添加經(jīng)超聲波和酶處理紅豆蛋白后,蛋白質(zhì)與淀粉的相互作用增強(qiáng),從而延緩濕米粉的老化。發(fā)酵也是一種可以延緩淀粉老化的方式,Yang等[67]研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵改變了淀粉結(jié)晶區(qū)域,降低了蛋白質(zhì)、脂質(zhì)的含量,促進(jìn)了米粉中淀粉分子之間氫鍵形成,延緩了淀粉的老化。

4 展望

淀粉老化的問(wèn)題不可避免,造成食品的品質(zhì)劣變,但可以通過(guò)一些措施來(lái)減緩淀粉的老化。影響淀粉質(zhì)老化的因素有淀粉本身的性質(zhì)、水分、溫度、無(wú)機(jī)鹽、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和小分子糖類,根據(jù)影響淀粉老化的因素可以采取相應(yīng)的措施。目前比較普遍的延緩淀粉老化的方式是添加酶制劑、乳化劑、親水膠體和變性淀粉,但是酶制劑花費(fèi)較高且酶解程度不易控制,因此需要探尋出新型綠色的抗老化方法。