小分子糖對(duì)淀粉回生的影響的研究進(jìn)展

◎ 曾思敏，曾 習(xí)

（武漢商學(xué)院烹飪與食品工程學(xué)院，湖北 武漢 430056）

淀粉回生是指在加熱糊化過(guò)程中，分子呈現(xiàn)高能無(wú)序態(tài)，在降溫過(guò)程中，分子在空間構(gòu)象上重排后形成結(jié)晶，分子鏈間達(dá)到有序穩(wěn)定態(tài)。淀粉制品在老化后感官特性會(huì)發(fā)生變化，如硬度、口感、黏彈性和透明度等。這些特性的變化對(duì)于大部分淀粉類(lèi)食品是不利的。淀粉是食品加工與生產(chǎn)的重要原料，對(duì)于淀粉回生的研究有著深遠(yuǎn)的實(shí)際意義[1-3]。

影響淀粉老化的因素有很多，如糖對(duì)于淀粉回生有較為重要的影響。關(guān)于糖影響淀粉回生的機(jī)制的研究在逐步深入，CG Biliaderis和DJ Prokopowich的相容性理論[4]較為全面地解釋了糖對(duì)淀粉回生的影響。糖與水結(jié)構(gòu)的相容性是影響復(fù)合凝膠基質(zhì)中支鏈淀粉穩(wěn)定性的一個(gè)決定性因素，這是由溶液中主要糖構(gòu)象的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)決定的。相容則可降低分子鏈的重排，不相容則會(huì)加速回生速率。小分子糖可以增加淀粉糊的黏度，抑制淀粉結(jié)構(gòu)的有序化[5]。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于小分子糖對(duì)淀粉老化的影響的研究進(jìn)行綜述。

1 小分子糖作用機(jī)理

在淀粉糊化的過(guò)程中，單雙糖的分子較小，能夠隨水滲透并進(jìn)入淀粉內(nèi)部，由相容性理論[4]，相容性好則可抑制淀粉回生。并且在凝膠化現(xiàn)象學(xué)模型[6]中發(fā)現(xiàn)，加入糖類(lèi)并不代表淀粉進(jìn)入了限水狀態(tài)，而是阻礙了淀粉對(duì)水分的吸收。在小分子糖對(duì)淀粉回生的影響的研究中，單糖和二糖，即葡萄糖、果糖和蔗糖的研究最多，其機(jī)理也在逐步完善。

2 實(shí)驗(yàn)方法的研究

在糖對(duì)淀粉回生的影響的研究中，隨著研究的逐步深入，實(shí)驗(yàn)方法也在逐步的完善與提升，會(huì)嘗試更為準(zhǔn)確的不同的實(shí)驗(yàn)方法，最終找到可以使實(shí)驗(yàn)結(jié)果最直觀和準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)方法。動(dòng)力學(xué)分析是淀粉凝膠分析的一大直接證據(jù)，它讓分析淀粉凝膠化變得更為科學(xué)與直觀。Zhang X等[7]對(duì)木薯淀粉進(jìn)行研究，通過(guò)快速粘度分析儀（RVA）分析和差示掃描熱量法（DSC）實(shí)驗(yàn)，研究糖對(duì)木薯淀粉的影響，發(fā)現(xiàn)葡萄糖和蔗糖的加入增加了木薯淀粉的屈服應(yīng)力和稠度系數(shù)，但也降低了木薯淀粉凝膠的觸變性。實(shí)驗(yàn)中存在著偶然性，只能在所實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)確定其正確性，而數(shù)學(xué)的邏輯是絕對(duì)的，一旦證明則是真理。將數(shù)學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合可以使實(shí)驗(yàn)更具有邏輯性，在一定程度上規(guī)避其偶然性。QianLi[8]運(yùn)用數(shù)字圖像分析法，分析了不同糖對(duì)玉米淀粉的凝膠化過(guò)程的影響。在研究中提出，所有的糖對(duì)淀粉凝膠化過(guò)程中的淀粉晶體結(jié)構(gòu)都有一定的保護(hù)作用。隨著蔗糖濃度的增加，對(duì)淀粉晶體結(jié)構(gòu)的保護(hù)作用也會(huì)隨之提高，但其研究范圍為蔗糖在0%～20%的濃度中。運(yùn)用動(dòng)力學(xué)可以更好地分析淀粉的凝膠化，數(shù)字圖像分析法可以使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更為精準(zhǔn)與直觀。目前，糖對(duì)淀粉老化影響的研究方法主要有DSC、RVA、X射線衍射法、流變和質(zhì)構(gòu)等，對(duì)淀粉的糊化焓、回生值、凝膠特性和重結(jié)晶特性等進(jìn)行研究，判斷糖對(duì)淀粉回生的影響。

3 不同小分子糖的影響研究

通過(guò)添加糖影響淀粉回生時(shí)，通常會(huì)考慮淀粉本身的特性，但直鏈淀粉不應(yīng)在考慮的主要因素之中。Aee L H等[9]通過(guò)差式掃描熱量法、壓縮和縱向振蕩測(cè)量的實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)蔗糖影響玉米淀粉凝膠化和還原進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)蔗糖與直鏈淀粉之間的作用不如蔗糖與淀粉酶之間的相互作用重要。這對(duì)I’Anson K J淀粉的支鏈與直鏈的研究提供了重要依據(jù)。

單糖與二糖對(duì)各類(lèi)淀粉的回生影響均有一定的研究進(jìn)展。較多的是關(guān)于小麥淀粉、薯類(lèi)淀粉和水稻淀粉的研究。在研究中發(fā)現(xiàn)雙糖對(duì)淀粉晶體的保護(hù)效果大于單糖[10]。I’Anson K J[11]研究了糖對(duì)小麥淀粉凝膠老化的影響，采用流變和X射線的方法研究發(fā)現(xiàn)核糖、蔗糖和葡萄糖可以降低凝膠的硬度和淀粉B型結(jié)晶的水平，且遵循核糖＞蔗糖＞葡萄糖。Suna C[12]研究了不同濃度下的蔗糖、葡萄糖、果糖和木糖對(duì)于甘薯淀粉的粘彈性的影響，表明淀粉老化過(guò)程中的動(dòng)態(tài)模值的下降順序?yàn)槟咎牵酒咸烟牵竟牵菊崽牵虼四咎强勺畲蟪潭壬涎泳徃适淼矸鄣睦匣Ｔ谛》肿犹菍?duì)木薯淀粉的影響研究中[4]，通過(guò)RVA和動(dòng)力學(xué)分析得出小分子糖的加入可增加木薯淀粉的糊化活化能和成糊溫度。不同的小分子糖效果也不同，遵循蔗糖＞海藻糖＞葡萄糖的順序。糖對(duì)糯米淀粉的研究中[13]發(fā)現(xiàn)單糖降低了淀粉的最終黏度，雙糖則相反。小分子糖對(duì)糯米淀粉糊化特性和質(zhì)構(gòu)特性影響效果順序是：海藻糖＞蔗糖＞葡萄糖＞果糖。宋云平等[14]在海藻糖抑制淀粉回生的研究中發(fā)現(xiàn)-20℃下保存可延緩淀粉老化，并且海藻糖抑制淀粉在凍融過(guò)程中的回生。在Kohyama K[15]馬鈴薯淀粉糊化、回生的研究中，指出隨著糖濃度的增加，凝膠化峰值溫度和凝膠化程度也會(huì)提升。即增加了淀粉的糊化溫度和糊化焓值，抑制了馬鈴薯淀粉的老化，作用的順序?yàn)檎崽牵酒咸烟牵竟恰奶菍?duì)不同種類(lèi)的淀粉回生影響研究來(lái)看，在不同種類(lèi)的淀粉中，糖對(duì)淀粉回生的影響稍有不同，但大同小異。在一定濃度的淀粉溶液中，一定濃度的果糖對(duì)于淀粉回生抑制效果最低，一定濃度的蔗糖和海藻糖對(duì)于淀粉回生抑制效果最佳。在一定濃度范圍內(nèi)，糖的濃度越高，對(duì)于淀粉回生的抑制效果越好。

但是，不能一概而論地認(rèn)為所有糖都可以抑制各個(gè)種類(lèi)淀粉的回生。而是要考慮淀粉存放的溫度、糖的性質(zhì)和濃度、實(shí)驗(yàn)物質(zhì)的系統(tǒng)水分含量等因素。Evageliou V等[16]在研究蔗糖、葡萄糖和果糖對(duì)氧化淀粉凝膠化的影響中發(fā)現(xiàn)，在冷卻的過(guò)程中，按照果糖＜葡萄糖＜蔗糖的順序，淀粉凝膠化速率降低了。但是，在保持5 ℃時(shí)，淀粉凝膠化速率順序發(fā)生了顛倒，果糖引起了快速凝膠化，而蔗糖的作用最小Sopade P A[17]對(duì)于淀粉在糖混合物中的凝膠化研究表明，在水與淀粉中，葡萄糖對(duì)增加淀粉的凝膠化程度和凝膠溫度的效果比果糖更顯著。但在淀粉-蜂蜜混合物中，對(duì)凝膠化溫度應(yīng)用指數(shù)方程發(fā)現(xiàn)凝膠化過(guò)程中，果糖對(duì)增加淀粉凝膠化的影響比葡萄糖更為明顯。Jang J.K[18]研究蔗糖對(duì)于小麥淀粉的玻璃化、糊化和回生的影響中表明在不同的溫度中，蔗糖對(duì)小麥淀粉的回生會(huì)有不同的影響。對(duì)玉米淀粉的研究中[19]發(fā)現(xiàn)在4 ℃或-20 ℃下，加入糖醇可促進(jìn)淀粉的再結(jié)晶，但是同時(shí)降低了冰融溫度和玻璃化溫度。在糖對(duì)大米淀粉老化的影響的研究中[20]，發(fā)現(xiàn)加入木糖可延遲淀粉的再結(jié)晶，但加入果糖表現(xiàn)出的是加速淀粉的再結(jié)晶。在研究中只針對(duì)一種淀粉研究幾種糖的濃度對(duì)于淀粉老化的影響是不能廣泛使用的，是以偏概全的。不同濃度下的淀粉和淀粉-糖，研究結(jié)果是具有差異性的，不能以有范圍的實(shí)驗(yàn)來(lái)斷定和概括為糖抑制淀粉回生或者加速淀粉回生，這是缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性的。

4 結(jié)語(yǔ)

在研究進(jìn)展較好的單糖和二糖中發(fā)現(xiàn)，一定濃度范圍的蔗糖和海藻糖對(duì)于一定濃度的淀粉有抑制回生的作用。但在研究中要考慮到糖的性質(zhì)、淀粉性質(zhì)等多種因素，不能一概而論。在將淀粉老化應(yīng)用于食品中時(shí)，不能單看其主要淀粉的類(lèi)型，還要考慮綜合體系的水-糖成分等。在多糖的研究中茶多糖對(duì)于淀粉老化的抑制效果較為顯著，在之后的研究中可對(duì)茶多糖抑制淀粉的回生進(jìn)行深入研究。聚糖可提供較多功能性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但目前研究結(jié)果表明其對(duì)淀粉老化的影響較小。