小分子糖对淀粉回生的影响的研究进展

◎ 曾思敏，曾 习

（武汉商学院烹饪与食品工程学院，湖北 武汉 430056）

淀粉回生是指在加热糊化过程中，分子呈现高能无序态，在降温过程中，分子在空间构象上重排后形成结晶，分子链间达到有序稳定态。淀粉制品在老化后感官特性会发生变化，如硬度、口感、黏弹性和透明度等。这些特性的变化对于大部分淀粉类食品是不利的。淀粉是食品加工与生产的重要原料，对于淀粉回生的研究有着深远的实际意义[1-3]。

影响淀粉老化的因素有很多，如糖对于淀粉回生有较为重要的影响。关于糖影响淀粉回生的机制的研究在逐步深入，CG Biliaderis和DJ Prokopowich的相容性理论[4]较为全面地解释了糖对淀粉回生的影响。糖与水结构的相容性是影响复合凝胶基质中支链淀粉稳定性的一个决定性因素，这是由溶液中主要糖构象的立体化学结构决定的。相容则可降低分子链的重排，不相容则会加速回生速率。小分子糖可以增加淀粉糊的黏度，抑制淀粉结构的有序化[5]。本文对国内外关于小分子糖对淀粉老化的影响的研究进行综述。

1 小分子糖作用机理

在淀粉糊化的过程中，单双糖的分子较小，能够随水渗透并进入淀粉内部，由相容性理论[4]，相容性好则可抑制淀粉回生。并且在凝胶化现象学模型[6]中发现，加入糖类并不代表淀粉进入了限水状态，而是阻碍了淀粉对水分的吸收。在小分子糖对淀粉回生的影响的研究中，单糖和二糖，即葡萄糖、果糖和蔗糖的研究最多，其机理也在逐步完善。

2 实验方法的研究

在糖对淀粉回生的影响的研究中，随着研究的逐步深入，实验方法也在逐步的完善与提升，会尝试更为准确的不同的实验方法，最终找到可以使实验结果最直观和准确的实验方法。动力学分析是淀粉凝胶分析的一大直接证据，它让分析淀粉凝胶化变得更为科学与直观。Zhang X等[7]对木薯淀粉进行研究，通过快速粘度分析仪（RVA）分析和差示扫描热量法（DSC）实验，研究糖对木薯淀粉的影响，发现葡萄糖和蔗糖的加入增加了木薯淀粉的屈服应力和稠度系数，但也降低了木薯淀粉凝胶的触变性。实验中存在着偶然性，只能在所实验范围内确定其正确性，而数学的逻辑是绝对的，一旦证明则是真理。将数学与实验相结合可以使实验更具有逻辑性，在一定程度上规避其偶然性。QianLi[8]运用数字图像分析法，分析了不同糖对玉米淀粉的凝胶化过程的影响。在研究中提出，所有的糖对淀粉凝胶化过程中的淀粉晶体结构都有一定的保护作用。随着蔗糖浓度的增加，对淀粉晶体结构的保护作用也会随之提高，但其研究范围为蔗糖在0%～20%的浓度中。运用动力学可以更好地分析淀粉的凝胶化，数字图像分析法可以使实验数据更为精准与直观。目前，糖对淀粉老化影响的研究方法主要有DSC、RVA、X射线衍射法、流变和质构等，对淀粉的糊化焓、回生值、凝胶特性和重结晶特性等进行研究，判断糖对淀粉回生的影响。

3 不同小分子糖的影响研究

通过添加糖影响淀粉回生时，通常会考虑淀粉本身的特性，但直链淀粉不应在考虑的主要因素之中。Aee L H等[9]通过差式扫描热量法、压缩和纵向振荡测量的实验方法，对蔗糖影响玉米淀粉凝胶化和还原进行了研究，发现蔗糖与直链淀粉之间的作用不如蔗糖与淀粉酶之间的相互作用重要。这对I’Anson K J淀粉的支链与直链的研究提供了重要依据。

单糖与二糖对各类淀粉的回生影响均有一定的研究进展。较多的是关于小麦淀粉、薯类淀粉和水稻淀粉的研究。在研究中发现双糖对淀粉晶体的保护效果大于单糖[10]。I’Anson K J[11]研究了糖对小麦淀粉凝胶老化的影响，采用流变和X射线的方法研究发现核糖、蔗糖和葡萄糖可以降低凝胶的硬度和淀粉B型结晶的水平，且遵循核糖＞蔗糖＞葡萄糖。Suna C[12]研究了不同浓度下的蔗糖、葡萄糖、果糖和木糖对于甘薯淀粉的粘弹性的影响，表明淀粉老化过程中的动态模值的下降顺序为木糖＞葡萄糖＞果糖＞蔗糖，因此木糖可最大程度上延缓甘薯淀粉的老化。在小分子糖对木薯淀粉的影响研究中[4]，通过RVA和动力学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温度。不同的小分子糖效果也不同，遵循蔗糖＞海藻糖＞葡萄糖的顺序。糖对糯米淀粉的研究中[13]发现单糖降低了淀粉的最终黏度，双糖则相反。小分子糖对糯米淀粉糊化特性和质构特性影响效果顺序是：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发现-20℃下保存可延缓淀粉老化，并且海藻糖抑制淀粉在冻融过程中的回生。在Kohyama K[15]马铃薯淀粉糊化、回生的研究中，指出随着糖浓度的增加，凝胶化峰值温度和凝胶化程度也会提升。即增加了淀粉的糊化温度和糊化焓值，抑制了马铃薯淀粉的老化，作用的顺序为蔗糖＞葡萄糖＞果糖。从糖对不同种类的淀粉回生影响研究来看，在不同种类的淀粉中，糖对淀粉回生的影响稍有不同，但大同小异。在一定浓度的淀粉溶液中，一定浓度的果糖对于淀粉回生抑制效果最低，一定浓度的蔗糖和海藻糖对于淀粉回生抑制效果最佳。在一定浓度范围内，糖的浓度越高，对于淀粉回生的抑制效果越好。

但是，不能一概而论地认为所有糖都可以抑制各个种类淀粉的回生。而是要考虑淀粉存放的温度、糖的性质和浓度、实验物质的系统水分含量等因素。Evageliou V等[16]在研究蔗糖、葡萄糖和果糖对氧化淀粉凝胶化的影响中发现，在冷却的过程中，按照果糖＜葡萄糖＜蔗糖的顺序，淀粉凝胶化速率降低了。但是，在保持5 ℃时，淀粉凝胶化速率顺序发生了颠倒，果糖引起了快速凝胶化，而蔗糖的作用最小Sopade P A[17]对于淀粉在糖混合物中的凝胶化研究表明，在水与淀粉中，葡萄糖对增加淀粉的凝胶化程度和凝胶温度的效果比果糖更显著。但在淀粉-蜂蜜混合物中，对凝胶化温度应用指数方程发现凝胶化过程中，果糖对增加淀粉凝胶化的影响比葡萄糖更为明显。Jang J.K[18]研究蔗糖对于小麦淀粉的玻璃化、糊化和回生的影响中表明在不同的温度中，蔗糖对小麦淀粉的回生会有不同的影响。对玉米淀粉的研究中[19]发现在4 ℃或-20 ℃下，加入糖醇可促进淀粉的再结晶，但是同时降低了冰融温度和玻璃化温度。在糖对大米淀粉老化的影响的研究中[20]，发现加入木糖可延迟淀粉的再结晶，但加入果糖表现出的是加速淀粉的再结晶。在研究中只针对一种淀粉研究几种糖的浓度对于淀粉老化的影响是不能广泛使用的，是以偏概全的。不同浓度下的淀粉和淀粉-糖，研究结果是具有差异性的，不能以有范围的实验来断定和概括为糖抑制淀粉回生或者加速淀粉回生，这是缺乏严谨性的。

4 结语

在研究进展较好的单糖和二糖中发现，一定浓度范围的蔗糖和海藻糖对于一定浓度的淀粉有抑制回生的作用。但在研究中要考虑到糖的性质、淀粉性质等多种因素，不能一概而论。在将淀粉老化应用于食品中时，不能单看其主要淀粉的类型，还要考虑综合体系的水-糖成分等。在多糖的研究中茶多糖对于淀粉老化的抑制效果较为显著，在之后的研究中可对茶多糖抑制淀粉的回生进行深入研究。聚糖可提供较多功能性营养物质，但目前研究结果表明其对淀粉老化的影响较小。