淀粉老化及老化机理

淀粉的吸水溶胀能力降低, 从而使更多的水分向蛋白
转移, 因而增加了食品的柔软度, 客观上延缓了面包 老化。
4.3 亲水性胶体 除淀粉酶制剂和乳化剂外, 一些亲水性胶体也具有良好 的保鲜、防老化性能。
亲水性胶体之所以具有保鲜性能主要有以下原因:
第一, 具有良好的成膜性, 能够防止食品在加工或贮
藏过程中水分的散失; 第二, 多数胶体本身是多糖, 其 羟基能与淀粉链上的羟基及周围的水分形成大量的氢 键, 起到阻止淀粉回生的作用; 第三, 胶体大多数都具 有很高的吸水、持水能力, 从而大大提高了食品的含
。在葡聚糖的合成过程中, 支链酶的作用是引入分支
点, 同时伴随着合成酶一起起作用, α- 1.6- 分支点是 在由 α- 1.4 连接断裂形成的葡聚糖直链的生物合成 过程中构成的。
支链淀粉是在储存过程中不易于重新结合的分子, 这主要是因为支链形成的立体形的空间位阻对有序构 象干扰的一种直接后果。通过支链酶将分支点引入到
天然淀粉的直线型直链淀粉中, 以及将 α- 1.6 分支进
一步引进到已经具有分支的支链淀粉部分, 都能有效 地抑制淀粉的回生。
4.2 乳化剂 乳化剂作为最主要的一类食品添加剂, 在淀粉类食品抗 老化方面有着显著的作用效果, 是最理想的抗老化剂
百度文库和保鲜剂。
乳化剂能够同淀粉分子发生相互作用形成稳定的复 合物, 这一点在保持淀粉类食品品质方面有着特殊的 意义, 但乳化剂同直链淀粉及支链淀粉有着不同的作
酶量过大时还会出现塌架问题。
(2)β- 淀粉酶。 β- 淀粉酶是一种端切酶, 可以从淀粉分子的非还原端开 始, 依次切下两个葡萄糖单位, 即一个麦芽糖分子, 从
而缩短直链淀粉及支链淀粉直线分支的长度 减少其
重结晶趋势, 对瓤心起到抗老化作用。同时水解产生 的麦芽糖, 可作为发酵时酵母的食物, 具有提高产气 能力、增大发酵食品体积、改善结构的作用。
分渗透并进入淀粉颗粒内部, 并与淀粉分子相互作用
。
相溶性理论认为, 不同单、双寡糖对淀粉回生影响 取决于糖分子与水分子间的相容性, 相容性好, 糖分 子可起到类似水的作用, 对分子链有一定的稀释作用, 延缓了分子链的迁移率,降低回生速率; 相反若糖分子 与水分子相容性不好, 则会加速回生。
多糖有淀粉多糖和非淀粉 多糖。多糖的分子量、化学 结构及在水溶液中的构象对
在淀粉老化的早期, 主要是直链淀粉的重结晶, 高分子
时间 ( 几小时或十几小时) 内完成。
淀粉间有序的交联主要是 直链淀粉分子间通过氢键形
成双螺旋, 这种双螺旋结构在
直链淀粉凝胶中起着连接点 的作用。在直链淀粉双螺旋 富集区中, 双螺旋可以通过氢 键堆积形成结晶。

淀粉的长期老化 分子间的结合, 由于所具有的高度支叉结构而受到较
3影响淀粉老化的主要因素
3.1 淀粉分子结构 在许多个葡萄糖分子组成的淀粉中, 按分子结构不同可 分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉仅含有 α- 1, 4
糖苷键的多聚葡萄糖化合物, 呈螺旋状, 在溶液中空
间障碍相对较小, 易于取向, 发生凝沉; 支链淀粉是在 分枝处经由 α- 1, 6 糖苷键连接, 呈树枝状, 在溶液中 空间障碍大, 不易凝沉。
速率降低, 且不同分子量级分回生速率也不同在 5 ℃
保温 100 d , 大多数直链淀粉回生沉淀, 45 ℃时, 只 有较少小分子级分回生并沉淀。
淀粉溶液温度下降速度对其回生作用也有很大的影 响, 缓慢冷却可以使淀粉分子有时间取向排列, 故加 重回生程度; 而迅速冷却, 使淀粉分子来不及取向, 可
水总量, 对食品失水老化起到延缓作用。
5变性淀粉
在天然淀粉所具有的固有特性的基础上，为改善 淀粉的性能、扩大其应用范围，利用物理、化学或酶 法处理，在淀粉分子上引入新的官能团或改变淀粉分
子大小和淀粉颗粒性质，从而改变淀粉的天然特性（
如：糊化温度、热粘度及其稳定性、冻融稳定性、凝 胶力、成膜性、透明性等），使其更适合于一定应用 的要求。这种经过二次加工，改变性质的淀粉统称为 变性淀粉。
因而直链淀粉在淀粉 粒中被固定下来, 向淀
粉周围自由水中溶出的
直链淀粉减少, 防止了 因淀粉粒之间的再结晶 而发生老化。
支链淀粉的直链状螺旋结构少, 与乳化剂形成复合 物的能力较小, 但乳化剂可以借助氢键加成到淀粉表 面上,即支链淀粉的外部分枝上, 而发生支链淀粉与乳
化剂的相互作用。
乳化剂除与直链淀粉形成不溶性复合物而产生抗老 化作用外, 还直接影响面团中水分的分布, 间接延缓 老化。乳化剂在面团搅拌阶段吸附在淀粉粒表面, 使
1 概述
新制作的谷物食品, 如面包、馒头、蛋糕等, 都具
有内部组织结构松软、有弹性、口感良好的特点。但
随着贮存时间的延长, 就会由软变硬, 组织变得松
散、粗糙, 弹性和风味也随之消失, 这就是食品的老
化现象, 世界上每年都因老化问题浪费大量的粮食。
随着人们生活节奏的加快及主食工业化的趋势, 延 长食品的货架期显得尤为迫切, 因而如何使食品长时 间保持优良的食用性能成为人们的关注焦点
(1)α- 淀粉酶 。 α- 淀粉酶是一种内切酶, 以随机的方式从淀粉分子内部 水解 α- 1.4 糖苷键, 从而改变直链淀粉及支链淀粉直
线性侧链的聚合度, 使淀粉水解产生可溶性糊精。
这种糊精的含量与食品的老化速率的下降呈正相关 其错综复杂的排列方式可有效干扰淀粉的结晶。但过 量的糊精会使面包馒头等食品瓤心发粘, 影响口感加
变性的目的一是为了适应各种工业应用的要求。如:高 温技术（罐头杀菌）要求淀粉高温粘度稳定性好，冷冻 食品要求淀粉冻融稳定性好，果冻食品要求透明性好、 成膜性好等。二是为了开辟淀粉的新用途，扩大应用范
围。如：纺织上使用淀粉；羟乙基淀粉、羟丙基淀粉代
替血浆；高交联淀粉代替外科手套用滑石粉等。
目前，变性淀粉的品种、规格达两千多种，变性淀 粉的分类一般是根据处理方式来进行。有物理变性、 化学变性、酶法变性、复合变性。
ⅲ 最后阶段 随着温度继续上升, 淀粉颗粒增大到数百倍甚至上千倍, 大部分淀粉颗粒逐渐消失,体系粘度逐渐升高, 最后变
成透明或半透明淀粉胶液, 这时淀粉完全糊化。糊化
的淀粉分子链比较舒展, 体系中有充分的游离水和结 合水, 绵软而且富有弹性。
2.2.2 淀粉的老化
淀粉的老化是一个淀粉分子从无序到有序的过程。完
3.2 分子聚合度 直链淀粉分子中分子量大的取向困难; 分子量小的易于 扩散; 只有分子量适中的直链淀粉分子才易于凝沉。
对于支链分子而言, 支链分子较小, 支链长度较均一
及支化点较少等均会提高初始回生速率。
3.3 水分
支链淀粉的重结晶时, 以前被无定形区均匀包裹的水分
子部分扩散进入结晶层, 部分由于无定形区变成重结 晶区包裹水分子的能力降低而滲析出来。由此可见, 一方面自由水作为增塑剂, 促进淀粉分子链的迁移, 另一方面作为结合水参与支链淀粉分子的重结晶
以减少回生程度。
3.5 直链淀粉与支链淀粉的比例 不同来源的淀粉分子组成、直链淀粉与支链淀粉的比 例等均有较大差异。因此, 不同种类的淀粉其回生情 况必定不同。支链淀粉含量高的较难凝沉。
3.6 糖类 糖类包括单、双寡糖, 淀粉多糖, 非淀粉多糖。 单、双寡糖因其分子较小, 在淀粉糊化过程中, 可随水
大量实验事实表明, 谷物食 品的老化主要是由于淀粉老 化引起的, 有效地解决淀粉 老化问题, 谷物食品的老化
问题也就迎刃而解。
2 淀粉的理化特性
2.1淀粉的结构 淀粉是植物在生长过程中贮备的营养物质, 是 谷物籽粒最基本的成分之一, 占干基总重的 50%~ 80%不等。
40×显微镜下看到的玉米淀粉颗粒
将由淀粉回生带来的不良影响降至最低。我们利用以
下几种方法来解决淀粉回生问题, 取得了满意的效果
4.1 淀粉水解酶 研究表明, 直链淀粉分子长短及直、支链的比例与回生 速率呈高度相关。因此, 我们可以利用淀粉酶对淀粉 进行一定程度地降解, 通过改变链长, 增强分子链排 列的无序性来延缓回生, 具有良好的应用效果。
全糊化的淀粉, 当温度降到一定程度之后,由于分子热 运动能量的不足, 体系处于热力学非平衡状态, 分子 链间借氢键相互吸引与排列, 使体系自由焓降低, 最 终形成结晶。
一般认为淀粉的老化可以 分为两个阶段: 短期老化和 长期老化。

淀粉的短期老化 的直链淀粉之间形成交联网络 ( 随后结晶) , 小分子 则与脂肪形成结晶。该过程可以在淀粉糊化后较短的
用方式。
我们一般都把直链淀粉看作是以线型分子式存在的
, 但糊化的直链淀粉并不是线型的, 而是在分子内氢
键的作用下发生链卷曲, 形成 α- 螺旋状结构, 这种 α螺旋状结构的内部形成一个疏水腔,具有疏水作用。 乳化剂的疏水基团进入 α- 螺旋结构内并在这里与淀 粉以疏水方式结合起来, 形成一种稳定的强复合物。
(3)葡萄糖淀粉酶。 同 β- 淀粉酶一样, 葡萄糖淀粉酶也是一种外切酶, 作用 于淀粉时, 从非还原端开始逐次切下一个葡萄糖分子,
它不仅能分解 α- 1.4苷键, 而且能分解 α- 1.6 和 α1.3 苷键, 但速度慢的多。其抗老化原理与 β- 淀粉酶 相似。
(4)支链酶。 支链酶是一种新型酶制剂, 能够催化糖原中的 α- 1.6糖苷键的合成, 从而生成具有分支的葡聚糖支链淀粉
ⅰ 第一阶段 加热初期, 颗粒吸收少量水分, 体积膨胀较少, 颗粒表 面变软并逐渐发粘, 但没有溶解, 水溶液粘度也没有 增加, 如果此时脱水干燥仍可恢复为颗粒状态。
ⅱ第二阶段 随着温度升高到一定程度, 淀粉颗粒急剧膨胀, 粘度大 大提高, 并有部分直链淀粉溶于水中, 这种现象发生
的温度称为糊化温度。
支链淀粉与直链淀粉相比不易回生。溶解的支链淀粉
强的抑制, 在一般条件下不形成胶体。只有在极端条
件下, 如温度很高或冰点温度, 支链淀粉分子侧链间 才会结合, 使糊化后的淀粉颗粒内支链淀粉重结晶,发 生回生作用。
一般引起食品品质劣变的老化回生都是由淀粉的长 期老化所引起, 是一个长期缓慢的过程。 对于支链淀粉的重结晶过程, 按晶体的增长过程可 以分为 3 个阶段: 晶体的生成 ( 成核) ;晶体的生长; 晶 体的完善或成熟。
从化学组成来看, 淀粉是由众多葡萄糖残基单元组 成的多糖, 分子量从几万至几百万, 按分子结构不同 可分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉分子卷曲盘旋
呈左螺旋状态, 每一螺旋周期中包含 6 个 α- D- 吡喃
葡萄糖残基, 而支链淀粉分子具有高度的支叉结构。
直链分子和支链分子的侧链都是直线形分子,趋向
于平行排列, 相邻羟基间经氢键结合, 成散射状结晶
束结构, 颗粒中水分子也参与氢键结合。氢键使淀粉 具有较强的颗粒结构。支链淀粉分子庞大, 串过多个 结晶区和无定形区, 为淀粉的颗粒结构起到骨架作用。
2.2 淀粉的糊化、老化
2.2.1淀粉糊化
淀粉颗粒一般不溶于冷水, 在含水体系中加热至一定温 度可发生糊化。淀粉颗粒由吸水溶胀到完全糊化可分 为三个阶段。
另外, 溶液浓度大, 分子碰撞机会多, 易于凝沉; 溶 液溶度小, 分子碰撞机会少, 不易凝沉。质量分数为 30 % ～60 % 溶液最易于发生回生作用,水分在 10 g
/ 100 g以下的干燥状态的淀粉难以回生。
3.4 温度
温度对直链淀粉的回生特征影响显著, 3.5 mg/mL 直链
淀粉水溶液在 5 ℃至 45 ℃之间, 当温度提高时回生
（1）物理变性 预糊化(α-化)淀粉、γ射线、超高频辐射处理淀粉、机
械研磨处理淀粉、湿热处理淀粉等。
（2）化学变性
用各种化学试剂处理得到的变性淀粉。其中有两大
类：一类是使淀粉分子量下降，如酸解淀粉、氧化淀 粉、焙烤糊精等；另一类是使淀粉分子量增加，如交 联淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、接枝淀粉等。
其与淀粉分子间相互作用特
征均有重要影响。
此外，不同的无机盐对老化性质的影响不同，有的 能促进老化，有的能抑制老化。淀粉老化速度受 pH 值的影响，在 pH 7 时，老化速度最快，在 pH 大于
10 或小于 7 时，老化速度很慢。
4 抗老化途径
从某种意义上说, 已糊化淀粉的回生趋势是很难避 免的, 但是在清楚了解淀粉的回生机理之后, 就能够 充分利用这些机理, 采用有效措施来延缓馒头老化,