米制松糕回生機理的研究

紀 瑩，周恵明

(1.大連民族學院生命科學學院，遼寧大連116605;

2.江南大學食品學院，江蘇無錫 214122)

米制松糕回生機理的研究

紀 瑩1，周恵明2

(1.大連民族學院生命科學學院，遼寧大連116605;

2.江南大學食品學院，江蘇無錫 214122)

通過對米制松糕貯存過程的熱特性和結晶特性的研究，探討松糕的回生機理。從樣品的粘度特性分析可知，松糕的峰值粘度、低谷粘度、崩解值、最終粘度和回復值隨貯存時間的延長逐漸增大，峰值時間隨貯存時間的延長而逐漸減少，糊化溫度降低;松糕淀粉主要的紅外光譜說明淀粉顆粒中無定形分子迅速減少，有序分子逐漸增多，即淀粉的結晶度增加。通過熱力學性質的分析表明，早期的重結晶融化頂點溫度略高于后期的重結晶融化頂點溫度，隨著儲藏時間的延長，融化支鏈淀粉重結晶所需的熱焓增加，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紀的食品工業中占有重要地位，而解決其在貯存過程中存在的回生問題是其成功開拓市場的不可忽視的技術前提［1－4］。貯存過程中米制松糕柔軟性和粘彈性變差都是淀粉的回生現象。米制品回生的主要原因是淀粉的老化結晶，其中，支鏈淀粉的外側支鏈首先形成雙螺旋結構，再由此為基本單位疊加形成晶粒，并導致淀粉顆粒剛性的增加及宏觀體系力學性能向脆硬方向的轉化。由于對米制松糕的回生特性和回生機理的研究不夠深入，它的很多特性還屬于空白階段，因此對回生的控制難以達到預期的目的。

本文主要通過對米制松糕貯存過程的熱特性和結晶特性的研究，探討松糕的回生機理。研究松糕的回生特性對探索以淀粉為基質食品的貯存穩定性以及淀粉回生抑制等都有較大意義。

1 材料與方法

1.1 材料

粳米、糯米、白沙糖等均為市售。

1.2 儀器

RVA(Rapid Visco Analyzer，Model 3D) 快 速粘度測定儀(澳大利亞，Newport Scientific儀器公司)，傅里葉變換紅外光譜儀(美國，Thermo Nico－let儀器公司)，Pyris型差示掃描量熱儀(美國，PE公司)。

1.3 方法

1.3.1 松糕制作工藝

糯米粉和粳米粉按重量6∶4混合后，加入30%的白砂糖，再加入適量水搓勻后過篩，用模具成型后蒸熟。

1.3.2 粘度特性分析

用RVA快速粘度測定儀對樣品的粘滯特性進行分析，用TCW(Thermal clinefor windows)配套軟件記錄和分析數據。將樣品放入RVA專用鋁盒中，加入適量的水攪拌均勻，然后將鋁盒放入RVA測定儀中，開機測量。采用升溫/降溫循環程序:從室溫升高到50℃(0～1 min);從50℃升高到95℃(1～4.45 min);保持 95℃(4.45～7.15 min);從95 ℃冷卻到50 ℃(7.15～11 min);保持50℃(11～13 min);測得糊粘度曲線，粘滯性值用RVU(RVA粘度單位)表示。RVA譜特征采用峰值粘度(peak viscosity，PV)、低谷粘度(through viscosity，TV)、最終粘度(final viscosity，FV)、崩解值(breakdown，BD)、回復值(setback，SB)、峰值時間(peak time，PT)和糊化溫度(pasting temperature，TEM)等指標表示。

1.3.3 紅外吸收光譜分析

將2 mg樣品與150 mg純KBr研細均勻，置于模具中，在油壓機上壓成透明薄片，在400～4 000 cm－1之間用FT－IR光譜儀進行掃描。

1.3.4 熱力學性質分析

精確稱量樣品4.0 g直接放入鋁坩堝中，按重量1∶1加入去離子水，用差示掃描量熱儀進行測定。樣品以10℃·min－1的速度從20℃加熱到90℃，以空坩堝作參比。通過DSC配套的數據處理軟件分析可以得到以下數據:起始糊化溫度(T0)、峰值溫度(Tp)、糊化終止溫度(Tc)。

2 結果與討論

2.1 粘度特性分析

淀粉是松糕的主要食用成分，加熱、高溫、冷卻過程中，在一定剪切力的作用下，松糕的粘滯特性會發生一系列的變化。淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例、分子量大小、顆粒的結構等都有著密切的關系，直鏈淀粉和支鏈淀粉性質的差異會導致在糊化的升溫過程中直鏈淀粉溶出的難易程度不同，在冷卻過程中淀粉分子重新締合形成凝膠的能力不同，在糊化曲線上將反映出不同的特性。美國谷物化學協會(AACC)已把RVA圖譜作為評價蒸煮食品品質優劣的一項重要指標。本研究使用快速粘度分析儀(RVA)，測試不同貯存時間松糕的糊化特性，為探尋松糕中淀粉糊化和回生機理，抑制淀粉糊化和回生程度提供理論依據。淀粉是松糕的重要組成部分，淀粉的糊化特性直接影響松糕的組織結構，而淀粉的糊化特性取決于淀粉的物理結構、化學組成等，RVA粘度特性主要反應了松糕中淀粉的糊化特性［5］。

不同貯存時期松糕的RVA圖譜如圖1，松糕糊化過程中糊化溫度、峰值粘度、最低粘度等特征值見表1。

圖1 貯存時期松糕的RVA粘度曲線(從下到上，0～5 d)

表1 松糕糊化過程中的RVA參數表

由圖1和表1可知，松糕的峰值粘度、低谷粘度、崩解值、最終粘度和回復值隨貯存時間的延長逐漸增大，峰值時間隨貯存時間的延長而逐漸減少，糊化溫度降低。松糕貯存1 d后，RVA粘度的各項主要參數的變化程度較大，以后漸趨平穩，說明松糕中淀粉在短期內迅速回生，直鏈淀粉的回生在短期內迅速完成。貯存后期，松糕中淀粉的糊化溫度停留在80℃左右。糊化溫度因直鏈淀粉含量、結晶度和支鏈淀粉結構等的不同而存在差異。一般來說，直鏈含量高、結晶度高、支鏈外鏈較長的淀粉晶體結構緊密，晶體熔解所需熱量大，導致糊化溫度較高［6］。崩解值是最高粘度與熱漿粘度的差值，反映了淀粉糊在高溫下耐剪切的能力，是影響含淀粉食品加工的因素之一。松糕淀粉糊的崩解值較低，說明其熱粘度穩定性較高。回復值是冷膠粘度與熱漿粘度的差值，表示糊化淀粉在冷卻過程中重結晶的能力，反映了淀粉的回生程度，與直鏈淀粉的含量密切相關［7］。

由圖1可以看出，松糕的粘度曲線呈四個變化階段。第一階段:在開始加熱過程中，溫度未達到糊化溫度時，水分只是由粉粒上的孔隙進入粉粒內，與許多無定形部分的極性基團相結合，或者是簡單的吸著，粘度曲線平緩。第二階段:當溫度達到糊化起始溫度時，粉粒突然膨脹，大量吸水，溶液迅速成為粘稠的膠體溶液，粘度曲線呈迅速上升之勢。第三階段:淀粉糊化后如繼續加溫或保持溫度，會使膨脹的淀粉粒繼續分離支解，使得膠體質點減少，粘度下降，反映在粘度曲線上粘度達到最大值以后的下降階段。第四階段:由于溫度下降，分子運動減慢，水合并分散的淀粉分子重新締合，出現膠凝現象［8］。

2.2 紅外吸收光譜分析

近紅外光譜分析技術(Near Infrared Spect roscopy，NIRS)，是確定分子組成和結構的有力工具，也是檢測農產品及食品成分的一種較理想的方法［9］。根據未知物紅外光譜中吸收峰的強度、位置和形狀，可以確定該未知物分子中包含有哪些集團，從而推斷該未知物的結構。紅外光譜的應用非常廣泛，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等組成的有機物分子，這些分子的振動頻率處于電磁波譜的近紅外到紅外區段。因此，不同物質對近紅外輻射可產生特征性吸收，不同波段的吸收強度與該物質的分子結構及濃度存在對應關系，這就是近紅外光譜分析技術用來分析被測物中某種成分含量的理論依據。目前，紅外的反射光譜技術主要應用在食品成分分析、品質檢測以及在線的品質監測與控制。隨著研究的不斷深入，近年來，研究者將近紅外吸收光譜作為一種技術手段，分析淀粉的回生和結晶，取得了一定的研究成果。1995年，Van Soest等［10］應用近紅外技術，分析了馬鈴薯淀粉的結晶性，并且成功計算出結晶度，進一步加速了近紅外技術在農產品及其加工領域、食品工業領域的應用研究。

淀粉的紅外譜圖對淀粉晶形、淀粉鏈的構象以及螺旋結構的改變十分的敏感，故紅外光譜是分析鑒定淀粉分子結構與相關性質的有效途徑［11］。松糕貯存 0，1，2，3，4，5 d 后，冷凍干燥制品的紅外光譜如圖2。

圖2 松糕的紅外光譜圖(從下到上，0～5 d)

從圖2可知，松糕淀粉主要的紅外光譜帶主要集中在 1153，1082 ，1047，1022 ，930 cm－1處。松糕淀粉在1153 cm－1處的吸收峰歸屬于環內醚鍵C－O的伸縮振動，1082 cm－1處的吸收峰歸屬于環內醚鍵C－O的伸縮振動，1047，1022 cm－1處出現一個較強的伯醇C－O鍵伸縮振動吸收峰，在930 cm－1處是環醚類對稱振動峰。隨著貯存時間的延長，吸收峰的峰形或峰強度呈現某種變化趨勢。

松糕的紅外光譜圖中，處于波數為1047 cm－1的峰對淀粉內有序分子的含量十分敏感，而處于1022 cm－1的峰則對無定形態淀粉顆粒的含量敏感，因此1047 cm－1和1022 cm－1處峰高的比值，可用來判斷淀粉分子中有序形態和無定形態之間的相互轉化，即淀粉的結晶程度。圖2中體現了這樣一種結晶程度增加的趨勢，即隨著貯存時間的延長，1047 cm－1和1022 cm－1處峰高的比值逐漸增加，由0.87增加到0.90，說明淀粉顆粒中無定形分子迅速減少，有序分子逐漸增多，淀粉的結晶度增加，即松糕淀粉的回生程度增加。

2.3 熱力學性質的分析

DSC法是測定淀粉體系回生的經典方法，該法不僅可以測定體系的回生度，而且還可以根據晶體融化溫度的不同，區分支鏈淀粉結晶、直鏈淀粉與脂質復合物的結晶以及直鏈淀粉的結晶［12－13］。

任何物體當發生相轉變的同時，總是伴隨著熱量的吸收或釋放，差示掃描量熱法就是利用這一原理來測定淀粉體系的回生。隨著回生的增加，淀粉體系中晶體含量增加，融化晶體所需熱焓ΔH也增加，因此，通過ΔH可以度量體系的回生度。本試驗通過DSC對松糕中淀粉的回生進行研究，力圖較完整地揭示松糕淀粉回生現象的本質。

DSC可以測定晶體熔融時的吸熱和晶體形成時的放熱。通過熱焓的比較來測定晶體的含量，樣品熱焓越大，晶體含量越高。用差示掃描量熱儀(DSC)測定松糕糊化過程中熱流變化，可以得到相轉變過程中的起始糊化溫度T0、峰頂點溫度Tp、糊化終止溫度Tc以及熱焓ΔH等熱力學參數(見表2)。

表2 松糕25℃下貯存不同時間的DSC熱力學參數

從表2可知，早期的重結晶(晶核)融化頂點溫度為52.331℃，略高于后期的51.583，這表明前期晶核的組成和構相與后期的重結晶晶體略有差別。隨著貯存時間的延長，融化支鏈淀粉重結晶所需的熱焓ΔH越來越大，由0.747 J·g－1增加到1.352 J·g－1，說明淀粉的比熱增加，發生了熱轉變，松糕淀粉的回生程度隨時間增加。

3 結論

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規律排列的結晶化過程。貯存初期松糕中淀粉的重結晶主要是由直鏈淀粉引起的，貯存后期淀粉的重結晶則主要是由支鏈淀粉而引起的。抑制回生可以延長淀粉類食品的品質，但是回生不可能完全被抑制，只能采用各種有效措施來延緩。添加一定量的乳化劑、親水性膠體、多糖類、酶制劑、低聚糖等，可防止淀粉類食品的老化。

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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

中央高校基本科研業務費專項資金資助項目(DC10040109)。

紀瑩(1980－)，女，吉林通化人，講師，博士，主要從事谷物科學研究。

(責任編輯 鄒永紅)