食品组分对淀粉糊化性质影响的研究进展

李 华，朱宣宣

河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001

淀粉是许多食物的主要成分，也是人类饮食的主要能量来源[1]。淀粉可以分为直链淀粉和支链淀粉，其中直链淀粉是由α-1,4糖苷键连接构成，支链淀粉是由α-1,6糖苷键连接构成[2]。由于天然淀粉本身存在乳化能力和凝胶能力低、易糊化、易老化、稳定性不足等缺点，使其应用范围受到限制。研究发现，食品不同组分可以有效弥补天然淀粉的缺点，改善其糊化特性[3-4]。

当不同组分添加到淀粉中，由于食品组分与淀粉的相互作用可以赋予其一些新的性能，并可以影响食品体系的色泽、风味、营养、质构和安全等[5]。因此作者综述了食品不同组分(脂质、蛋白质、多酚、膳食纤维和矿物质等)对淀粉糊化特性影响的研究进展，以期为改善淀粉糊化性质提供理论依据。

1 脂质对淀粉糊化性质的影响

淀粉中添加脂质可以形成淀粉-脂质复合物，具有新的功能特性，因此生物大分子脂质与淀粉之间的相互作用已成为目前淀粉改性的研究热点[6-7]。

1.1 脂质种类对淀粉糊化性质的影响

不同种类的脂质具有不同的结构特征，这种结构特征的差异使得不同种类脂质对淀粉糊化性质的影响有所差异。谢新华等[8]将不同种类的脂肪酸(月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸和硬脂酸)添加到小麦淀粉中，发现4种脂肪酸均能降低小麦淀粉的峰值黏度、起始黏度，提高了最终黏度，其中月桂酸对小麦淀粉糊化特性的影响最明显，可能与月桂酸和淀粉形成的复合物比较多有关。Zhou等[9]研究了硬脂酸和亚油酸对大米淀粉糊化性质的影响，结果表明脂肪酸的加入降低了淀粉的峰值黏度，且硬脂酸对淀粉峰值黏度的影响比亚油酸大。莫呈鹏等[10]研究了肉豆蔻酸、棕榈酸和硬脂酸对玉米淀粉糊化性质的影响，发现添加棕榈酸和硬脂酸均能提高玉米淀粉的峰值黏度、最终黏度，而肉豆蔻酸降低了峰值黏度和最终黏度。Kawai等[11]研究了不同脂肪酸(月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸)对马铃薯淀粉糊化性质的影响，结果表明脂肪酸均使淀粉的糊化温度升高，其中月桂酸效果最明显。

1.2 脂质添加量对淀粉糊化性质的影响

牛斌等[12]研究了不同月桂酸的添加量对小麦淀粉糊化性质的影响，发现随着月桂酸添加量的增加，小麦淀粉的起始黏度和最终黏度先增加后逐渐不变。Tang等[13]发现脂质添加量的增加会降低小麦淀粉的起始黏度，增加最终黏度。杨伟军等[14]研究表明，在脂肪酸添加量小于4%时，大米淀粉的糊化温度、峰值温度、终止温度和焓变值均降低，达到4%后，基本没有变化。

2 蛋白质对淀粉糊化性质的影响

蛋白质作为食品中的主要成分，与淀粉共存时对其糊化特性有重要影响，同时决定食品质构与消化特性[15-16]。

2.1 蛋白质种类对淀粉糊化性质的影响

2.2 蛋白质添加量对淀粉糊化性质的影响

张敏等[20]研究发现，随着大米蛋白添加量的增加，小麦淀粉峰值黏度、起始黏度、衰减值、最终黏度和回生值分别降低了1 263、129、1 134、316、187 mPa·s。刘军平等[21]研究发现，与没有添加大米蛋白的大米淀粉相比,添加大米蛋白后淀粉黏度下降,回生值上升。Chen等[22]研究表明，随着大豆蛋白添加量的增加，玉米淀粉峰值黏度逐渐增加，糊化温度降低。修琳等[23]发现随着绿豆蛋白添加比例的增大，荞麦淀粉的峰值黏度、衰减值显著降低，最终黏度、回生值呈先升高后降低趋势，在绿豆蛋白添加量0.5%时达到最大。这可能是因为淀粉与蛋白质通过静电作用使淀粉、蛋白质颗粒相互吸引，从而降低了淀粉的吸水速度，使得淀粉糊化的过程变缓，糊化温度升高[24]。Ribotta等[25]研究发现，添加豌豆蛋白后木薯淀粉起始黏度提高，是由于豌豆蛋白的添加使淀粉网络从弹性状转变为更黏稠的状态。

3 多酚对淀粉糊化性质的影响

多酚是一类具有多种生理活性的化合物，对人体健康非常有益。近年来，多酚常作为一种功能、营养物质被添加到淀粉食品中，通过改善淀粉的糊化特性提高产品质量[26-27]。

3.1 多酚种类对淀粉糊化性质的影响

多酚普遍存在于植物中，在不同植物来源的多酚中，多酚种类以及含量存在着较大的差异，这种差异使得多酚对淀粉糊化性质的影响有所差异。Zhu等[28]研究发现了酚酸、黄酮类、香豆素在内的 25 种多酚均能不同程度地降低小麦淀粉的起始黏度和最终黏度，但对淀粉的峰值黏度影响不同，甚至作用相反。Guzar 等[29]研究了红茶与绿茶提取物对大米淀粉糊化特性的影响，发现红茶提取物能更显著地降低淀粉的最终黏度，可能是由于红茶中的多酚比绿茶中的多酚结构更大、更复杂。任顺成等[30]研究了7种不同多酚对玉米淀粉糊化性质的影响，结果表明儿茶素、咖啡酸、没食子酸、绿原酸和阿魏酸可显著地降低其起始黏度，其中绿原酸影响最为显著，单宁酸对淀粉的谷值黏度没有显著影响，而原花青素显著地增加了淀粉的起始黏度。不同的多酚对玉米的起始黏度影响不同，这可能与多酚分子的结构和官能基团的位置有关。Beta 等[31]研究发现阿魏酸和儿茶素都降低了玉米淀粉和高粱淀粉的峰值黏度、最终黏度和回生值，增加了两者的衰减值。

3.2 多酚添加量对淀粉糊化性质的影响

Xiao等[32]研究绿茶多酚添加量对大米淀粉糊化特性的影响，发现绿茶多酚添加量达到10%时淀粉的糊化焓明显降低。Wu等[33]研究发现随着茶多酚添加量的增加，大米淀粉的最终黏度显著下降；可能是大米淀粉和茶多酚在糊化过程中通过氢键相互作用导致了黏度的不规律变化[34]。冷雪等[35]研究发现，随茶多酚添加量增大，糯玉米淀粉改性的辛烯基琥珀酸淀粉酯(OSA淀粉)糊黏度降低，其中添加量为15%时，其峰值黏度、起始黏度及最终黏度降至最低，而糯玉米淀粉并未呈现一定规律性。 何财安等[36]研究发现，随着苦荞多酚含量的增加，苦荞淀粉的糊化焓呈现出先增大后降低的趋势，添加4%苦荞多酚时糊化焓最低；随着苦荞多酚含量的增加，小麦淀粉的糊化焓显著降低，可能是由于多酚中的疏水基团与淀粉支链分子侧链的相互作用所致。

4 膳食纤维对淀粉糊化性质的影响

膳食纤维不仅有降血脂、调节血糖、润肠通便、预防结肠癌发生等生理功能，还可以添加到淀粉食品中，使淀粉的糊化性质发生变化[37-38]。

4.1 膳食纤维种类对淀粉糊化性质的影响

Liu等[39]将玉米抗性淀粉与4种可溶性膳食纤维(壳聚糖、亚麻籽胶、黄原胶、魔芋胶)混合，结果表明壳聚糖的加入降低了玉米淀粉糊的黏度，而亚麻籽胶、黄原胶、魔芋胶的加入则提高了玉米淀粉糊的黏度。蔡旭冉等[40]研究了瓜尔胶和黄原胶对马铃薯淀粉糊化性质的影响，发现瓜尔胶的加入使淀粉的黏度提高，而黄原胶降低了淀粉的黏度。赵悄然[41]研究发现，亚麻籽胶和罗望子胶的加入均使糯米淀粉糊的峰值黏度和最终黏度提高，其中罗望子胶的效果更明显。

4.2 膳食纤维添加量对淀粉糊化性质的影响

有研究表明膳食纤维对淀粉糊化性质的影响与浓度有关，如玉米淀粉和小麦淀粉的糊化温度随细菌纤维素原纤维添加量的增加而降低，且在添加量最大(10%)时使其降低了20 ℃[42]。Adamczyk等[43]研究发现，马铃薯淀粉的峰值黏度和最终黏度随着苹果和燕麦膳食纤维的增加而降低。周艳青等[44]研究表明，随着米糠膳食纤维添加量的增加，粳糯米粉的峰值黏度、最终黏度、衰减值和回生值都是先减少后增大，其中添加量2%时达到最低，分别下降 20.2%、13.8%、26.4% 和 9.6%。牛飞飞等[45]研究发现，胡萝卜膳食纤维的添加量低于10%时，马铃薯淀粉峰值黏度变化不大，添加量大于10%时，峰值黏度急剧下降。

5 矿物质对淀粉糊化性质的影响

矿物质是机体正常运转所必需的物质。在人体内，它们起着构建肌体，控制代谢过程、离子平衡、细胞压力，维持神经肌肉兴奋性的作用。由于缺乏适当的酶系统，矿物质不能在人体内合成。近年来，矿物质作为一种营养物质被添加到食品(包括淀粉)中，不仅可以提高食品的营养价值，还能提高食品的感官品质[46-47]。

5.1 矿物质种类对淀粉糊化性质的影响

周艳青等[48]研究表明，海藻酸钠与氯化钙均能增加大米淀粉的峰值温度和糊化焓。Wang等[49]研究了LiCl、KNO3、KCl等9种盐对玉米淀粉糊化性质的影响，发现9种盐均增加了淀粉的糊化温度和糊化焓，其中阴离子SCN-作用最显著，阳离子Li+作用最显著。王春晓[50]研究表明，加入不同种类的盐会降低玉米淀粉的糊化焓，其中阳离子二价盐的糊化焓明显弱于一价盐，可能是它们更容易与淀粉中的水分子结合，导致淀粉疏水作用力变强。Pietrzyk等[51]研究了氧化玉米淀粉与矿物元素(钾、镁、铁离子)络合对其糊化性质的影响，结果表明淀粉黏度(峰值黏度、起始黏度和最终黏度)均降低，其中钾离子对淀粉的影响更大。

5.2 矿物质添加量对淀粉糊化性质的影响

Day等[52]研究发现，与对照组相比，随着NaCl添加量增大，小麦淀粉糊化的峰值时间随之增大，峰值黏度随之降低。 谢新华等[53]研究发现，NaCO3的加入增大了玉米淀粉的糊化温度、峰值黏度和衰减值，随着Na2CO3添加量的增加，3个指标均随之升高。杜先锋等[54]研究表明，加入NaCl会提高葛根淀粉糊化温度和糊化焓，其上升的幅度与NaCl的添加量呈正相关性。李洪军等[55]研究了5种无机盐(氯化钠、氯化钙、氯化铝、硫酸钠和磷酸钠)对葛根淀粉糊化性质的影响，发现随着无机盐添加量的增加，淀粉的黏度逐渐降低。

6 小分子有机物对淀粉糊化性质的影响

小分子有机物(如氨基酸、糖等)不仅具有良好的生理功能，如抗氧化、抗菌、增强免疫力等，还可添加到淀粉食品中，使淀粉的热特性、流变和质构发生变化[56-57]。

Cui等[58]研究了不同氨基酸(苯丙氨酸Phe、蛋氨酸Met、赖氨酸Lys、精氨酸Arg、天冬氨酸Asp和谷氨酸Glu)对马铃薯淀粉糊化性质的影响，带电荷氨基酸(Lys、Asp、Arg和Glu)的添加降低了糊化温度，而中性氨基酸(Phe和Met)的添加提高了糊化温度。另外，在马铃薯淀粉中添加酸性氨基酸(Asp和Glu)，其糊化温度有所提高；而添加碱性氨基酸(Arg)后，其糊化温度降低[59]。同时，Lockwood等[60]发现赖氨酸(Lys)和天冬氨酸(Asp)均可以提高甘薯淀粉的糊化温度。

Allan等[61]研究发现，随着木糖、核糖和阿拉伯糖浓度增加，小麦淀粉糊化温度增加，可能是在淀粉无定形区形成糖-淀粉分子间相互作用，从而增加了淀粉糊化的难度。Galkowska[62]利用差示扫描量热法研究了葡萄糖、果糖、蔗糖对马铃薯淀粉糊化性质的影响，结果表明3种糖显著提高了马铃薯淀粉的糊化温度和糊化焓。

7 结论与展望

食品不同组分可以有效改善淀粉的特性，因此常被广泛应用于淀粉食品中。目前食品组分的种类、添加量和添加条件是影响淀粉糊化性质的主要因素。这些因素一方面改变了淀粉的糊化，进而影响了淀粉的特性；另一方面也改变了淀粉分子间的相互作用，破坏了淀粉分子之间的三维网络结构，使得食品组分与淀粉之间发生了不同程度的氢键或静电作用，进而影响了食品组分与淀粉之间的相互作用。这说明食品组分对淀粉性质的影响不仅与食品组分和淀粉自身的性质有关，还与两者之间的相互作用密切相关。

目前，学者研究食品组分对淀粉糊化性质的影响基本都是采用基础测定方法，今后应该从分子层面研究食品组分对淀粉糊化性质的影响，另外食品多组分与淀粉共存时的作用机制还需要进行更深入地研究。