米制松糕回生机理的研究

纪 莹，周恵明

(1.大连民族学院生命科学学院，辽宁大连116605;

2.江南大学食品学院，江苏无锡 214122)

米制松糕回生机理的研究

纪 莹1，周恵明2

(1.大连民族学院生命科学学院，辽宁大连116605;

2.江南大学食品学院，江苏无锡 214122)

通过对米制松糕贮存过程的热特性和结晶特性的研究，探讨松糕的回生机理。从样品的粘度特性分析可知，松糕的峰值粘度、低谷粘度、崩解值、最终粘度和回复值随贮存时间的延长逐渐增大，峰值时间随贮存时间的延长而逐渐减少，糊化温度降低;松糕淀粉主要的红外光谱说明淀粉颗粒中无定形分子迅速减少，有序分子逐渐增多，即淀粉的结晶度增加。通过热力学性质的分析表明，早期的重结晶融化顶点温度略高于后期的重结晶融化顶点温度，随着储藏时间的延长，融化支链淀粉重结晶所需的热焓增加，表明淀粉回生程度增加。

松糕;淀粉;回生

米制品方便主食在新世纪的食品工业中占有重要地位，而解决其在贮存过程中存在的回生问题是其成功开拓市场的不可忽视的技术前提［1－4］。贮存过程中米制松糕柔软性和粘弹性变差都是淀粉的回生现象。米制品回生的主要原因是淀粉的老化结晶，其中，支链淀粉的外侧支链首先形成双螺旋结构，再由此为基本单位叠加形成晶粒，并导致淀粉颗粒刚性的增加及宏观体系力学性能向脆硬方向的转化。由于对米制松糕的回生特性和回生机理的研究不够深入，它的很多特性还属于空白阶段，因此对回生的控制难以达到预期的目的。

本文主要通过对米制松糕贮存过程的热特性和结晶特性的研究，探讨松糕的回生机理。研究松糕的回生特性对探索以淀粉为基质食品的贮存稳定性以及淀粉回生抑制等都有较大意义。

1 材料与方法

1.1 材料

粳米、糯米、白沙糖等均为市售。

1.2 仪器

RVA(Rapid Visco Analyzer，Model 3D) 快 速粘度测定仪(澳大利亚，Newport Scientific仪器公司)，傅里叶变换红外光谱仪(美国，Thermo Nico－let仪器公司)，Pyris型差示扫描量热仪(美国，PE公司)。

1.3 方法

1.3.1 松糕制作工艺

糯米粉和粳米粉按重量6∶4混合后，加入30%的白砂糖，再加入适量水搓匀后过筛，用模具成型后蒸熟。

1.3.2 粘度特性分析

用RVA快速粘度测定仪对样品的粘滞特性进行分析，用TCW(Thermal clinefor windows)配套软件记录和分析数据。将样品放入RVA专用铝盒中，加入适量的水搅拌均匀，然后将铝盒放入RVA测定仪中，开机测量。采用升温/降温循环程序:从室温升高到50℃(0～1 min);从50℃升高到95℃(1～4.45 min);保持 95℃(4.45～7.15 min);从95 ℃冷却到50 ℃(7.15～11 min);保持50℃(11～13 min);测得糊粘度曲线，粘滞性值用RVU(RVA粘度单位)表示。RVA谱特征采用峰值粘度(peak viscosity，PV)、低谷粘度(through viscosity，TV)、最终粘度(final viscosity，FV)、崩解值(breakdown，BD)、回复值(setback，SB)、峰值时间(peak time，PT)和糊化温度(pasting temperature，TEM)等指标表示。

1.3.3 红外吸收光谱分析

将2 mg样品与150 mg纯KBr研细均匀，置于模具中，在油压机上压成透明薄片，在400～4 000 cm－1之间用FT－IR光谱仪进行扫描。

1.3.4 热力学性质分析

精确称量样品4.0 g直接放入铝坩埚中，按重量1∶1加入去离子水，用差示扫描量热仪进行测定。样品以10℃·min－1的速度从20℃加热到90℃，以空坩埚作参比。通过DSC配套的数据处理软件分析可以得到以下数据:起始糊化温度(T0)、峰值温度(Tp)、糊化终止温度(Tc)。

2 结果与讨论

2.1 粘度特性分析

淀粉是松糕的主要食用成分，加热、高温、冷却过程中，在一定剪切力的作用下，松糕的粘滞特性会发生一系列的变化。淀粉中直链淀粉和支链淀粉的比例、分子量大小、颗粒的结构等都有着密切的关系，直链淀粉和支链淀粉性质的差异会导致在糊化的升温过程中直链淀粉溶出的难易程度不同，在冷却过程中淀粉分子重新缔合形成凝胶的能力不同，在糊化曲线上将反映出不同的特性。美国谷物化学协会(AACC)已把RVA图谱作为评价蒸煮食品品质优劣的一项重要指标。本研究使用快速粘度分析仪(RVA)，测试不同贮存时间松糕的糊化特性，为探寻松糕中淀粉糊化和回生机理，抑制淀粉糊化和回生程度提供理论依据。淀粉是松糕的重要组成部分，淀粉的糊化特性直接影响松糕的组织结构，而淀粉的糊化特性取决于淀粉的物理结构、化学组成等，RVA粘度特性主要反应了松糕中淀粉的糊化特性［5］。

不同贮存时期松糕的RVA图谱如图1，松糕糊化过程中糊化温度、峰值粘度、最低粘度等特征值见表1。

图1 贮存时期松糕的RVA粘度曲线(从下到上，0～5 d)

表1 松糕糊化过程中的RVA参数表

由图1和表1可知，松糕的峰值粘度、低谷粘度、崩解值、最终粘度和回复值随贮存时间的延长逐渐增大，峰值时间随贮存时间的延长而逐渐减少，糊化温度降低。松糕贮存1 d后，RVA粘度的各项主要参数的变化程度较大，以后渐趋平稳，说明松糕中淀粉在短期内迅速回生，直链淀粉的回生在短期内迅速完成。贮存后期，松糕中淀粉的糊化温度停留在80℃左右。糊化温度因直链淀粉含量、结晶度和支链淀粉结构等的不同而存在差异。一般来说，直链含量高、结晶度高、支链外链较长的淀粉晶体结构紧密，晶体熔解所需热量大，导致糊化温度较高［6］。崩解值是最高粘度与热浆粘度的差值，反映了淀粉糊在高温下耐剪切的能力，是影响含淀粉食品加工的因素之一。松糕淀粉糊的崩解值较低，说明其热粘度稳定性较高。回复值是冷胶粘度与热浆粘度的差值，表示糊化淀粉在冷却过程中重结晶的能力，反映了淀粉的回生程度，与直链淀粉的含量密切相关［7］。

由图1可以看出，松糕的粘度曲线呈四个变化阶段。第一阶段:在开始加热过程中，温度未达到糊化温度时，水分只是由粉粒上的孔隙进入粉粒内，与许多无定形部分的极性基团相结合，或者是简单的吸着，粘度曲线平缓。第二阶段:当温度达到糊化起始温度时，粉粒突然膨胀，大量吸水，溶液迅速成为粘稠的胶体溶液，粘度曲线呈迅速上升之势。第三阶段:淀粉糊化后如继续加温或保持温度，会使膨胀的淀粉粒继续分离支解，使得胶体质点减少，粘度下降，反映在粘度曲线上粘度达到最大值以后的下降阶段。第四阶段:由于温度下降，分子运动减慢，水合并分散的淀粉分子重新缔合，出现胶凝现象［8］。

2.2 红外吸收光谱分析

近红外光谱分析技术(Near Infrared Spect roscopy，NIRS)，是确定分子组成和结构的有力工具，也是检测农产品及食品成分的一种较理想的方法［9］。根据未知物红外光谱中吸收峰的强度、位置和形状，可以确定该未知物分子中包含有哪些集团，从而推断该未知物的结构。红外光谱的应用非常广泛，可以用于定性分析，也可以用于定量分析。

粳米和糯米是由C、H、O、N等组成的有机物分子，这些分子的振动频率处于电磁波谱的近红外到红外区段。因此，不同物质对近红外辐射可产生特征性吸收，不同波段的吸收强度与该物质的分子结构及浓度存在对应关系，这就是近红外光谱分析技术用来分析被测物中某种成分含量的理论依据。目前，红外的反射光谱技术主要应用在食品成分分析、品质检测以及在线的品质监测与控制。随着研究的不断深入，近年来，研究者将近红外吸收光谱作为一种技术手段，分析淀粉的回生和结晶，取得了一定的研究成果。1995年，Van Soest等［10］应用近红外技术，分析了马铃薯淀粉的结晶性，并且成功计算出结晶度，进一步加速了近红外技术在农产品及其加工领域、食品工业领域的应用研究。

淀粉的红外谱图对淀粉晶形、淀粉链的构象以及螺旋结构的改变十分的敏感，故红外光谱是分析鉴定淀粉分子结构与相关性质的有效途径［11］。松糕贮存 0，1，2，3，4，5 d 后，冷冻干燥制品的红外光谱如图2。

图2 松糕的红外光谱图(从下到上，0～5 d)

从图2可知，松糕淀粉主要的红外光谱带主要集中在 1153，1082 ，1047，1022 ，930 cm－1处。松糕淀粉在1153 cm－1处的吸收峰归属于环内醚键C－O的伸缩振动，1082 cm－1处的吸收峰归属于环内醚键C－O的伸缩振动，1047，1022 cm－1处出现一个较强的伯醇C－O键伸缩振动吸收峰，在930 cm－1处是环醚类对称振动峰。随着贮存时间的延长，吸收峰的峰形或峰强度呈现某种变化趋势。

松糕的红外光谱图中，处于波数为1047 cm－1的峰对淀粉内有序分子的含量十分敏感，而处于1022 cm－1的峰则对无定形态淀粉颗粒的含量敏感，因此1047 cm－1和1022 cm－1处峰高的比值，可用来判断淀粉分子中有序形态和无定形态之间的相互转化，即淀粉的结晶程度。图2中体现了这样一种结晶程度增加的趋势，即随着贮存时间的延长，1047 cm－1和1022 cm－1处峰高的比值逐渐增加，由0.87增加到0.90，说明淀粉颗粒中无定形分子迅速减少，有序分子逐渐增多，淀粉的结晶度增加，即松糕淀粉的回生程度增加。

2.3 热力学性质的分析

DSC法是测定淀粉体系回生的经典方法，该法不仅可以测定体系的回生度，而且还可以根据晶体融化温度的不同，区分支链淀粉结晶、直链淀粉与脂质复合物的结晶以及直链淀粉的结晶［12－13］。

任何物体当发生相转变的同时，总是伴随着热量的吸收或释放，差示扫描量热法就是利用这一原理来测定淀粉体系的回生。随着回生的增加，淀粉体系中晶体含量增加，融化晶体所需热焓ΔH也增加，因此，通过ΔH可以度量体系的回生度。本试验通过DSC对松糕中淀粉的回生进行研究，力图较完整地揭示松糕淀粉回生现象的本质。

DSC可以测定晶体熔融时的吸热和晶体形成时的放热。通过热焓的比较来测定晶体的含量，样品热焓越大，晶体含量越高。用差示扫描量热仪(DSC)测定松糕糊化过程中热流变化，可以得到相转变过程中的起始糊化温度T0、峰顶点温度Tp、糊化终止温度Tc以及热焓ΔH等热力学参数(见表2)。

表2 松糕25℃下贮存不同时间的DSC热力学参数

从表2可知，早期的重结晶(晶核)融化顶点温度为52.331℃，略高于后期的51.583，这表明前期晶核的组成和构相与后期的重结晶晶体略有差别。随着贮存时间的延长，融化支链淀粉重结晶所需的热焓ΔH越来越大，由0.747 J·g－1增加到1.352 J·g－1，说明淀粉的比热增加，发生了热转变，松糕淀粉的回生程度随时间增加。

3 结论

淀粉是米制松糕的重要成分，淀粉回生是糊化淀粉分子形成有规律排列的结晶化过程。贮存初期松糕中淀粉的重结晶主要是由直链淀粉引起的，贮存后期淀粉的重结晶则主要是由支链淀粉而引起的。抑制回生可以延长淀粉类食品的品质，但是回生不可能完全被抑制，只能采用各种有效措施来延缓。添加一定量的乳化剂、亲水性胶体、多糖类、酶制剂、低聚糖等，可防止淀粉类食品的老化。

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Study on the Mechanism of Starch Retrogradation of MiGao

JI Ying1，ZHOU Hui－ming2
(1.College of Life Sciences，Dalian Nationalities University，Dalian Liaoning 116605，China;2.School of Food Science and Technology，Southern Yangtze University，Wuxi Jinangxu 214122，China)

The object of the research is to characterize changes in starch of MiGao during storage.The most significant change in the pasting curve is the increase in peak viscosity over time measured with a Rapid Visco Analyser.FT － IR indicates a reduced amount of amorphous material，giving a more organised starch because retrogradation commenced.Differential scanning calorimetry is used to follow changes of starch retrogradation in MiGao crumb，as we expected，retrogradation enthalpy increased with the storage time.All the results show that the main mechanism underlying the changes in properties is suggested be slow amylopectin crystallization.

MiGao;starch;retrogradation

TS213.3

A

1009－315X(2012)05－0449－04

2011－12－26;最后

2012－02－28

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(DC10040109)。

纪莹(1980－)，女，吉林通化人，讲师，博士，主要从事谷物科学研究。

(责任编辑 邹永红)