鮮濕米粉抗老化研究進展

錢 鑫 周文化 李良怡 譚玉珩 胡 瀚 張雨鑫

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410004；2.特醫(yī)食品加工湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410004；3.國家稻谷深加工及副產(chǎn)物實驗室，湖南 長沙 410004)

鮮濕米粉因口感柔軟滑爽等特征深受消費者的喜愛。其加工方式主要是通過在秈米中添加發(fā)酵劑浸泡發(fā)酵，再經(jīng)磨漿、糊化、擠絲(切條)等一系列工序制成。相比傳統(tǒng)干米粉，鮮濕米粉可以直接加工食用，方便且口感佳[1]。但鮮濕米粉也存在一些問題，如經(jīng)過一段時間存放后，新鮮米粉就會逐漸老化(又稱回生)，表現(xiàn)出口感變硬、韌性變差、脆且易斷、復(fù)水性變差等特征[2]，而且不能長期存放，在一定條件下容易滋生微生物如蠟樣芽孢桿菌等，導(dǎo)致鮮濕米粉的市場占有率低。文章擬主要介紹鮮濕米粉老化的機理，以及影響其老化的因素，并根據(jù)鮮濕米粉老化的問題進行進一步的解決，綜述現(xiàn)有的鮮濕米粉抗老化的主要方法(物理法、酶法、食品添加劑法)的研究進展，以期為今后解決鮮濕米粉老化產(chǎn)生不良品質(zhì)的問題提供依據(jù)。

1 鮮濕米粉老化概述

1.1 鮮濕米粉老化機理

鮮濕米粉的老化涉及到淀粉的老化，而淀粉老化的機理迄今為止還沒有完全準確的說法。但目前對于淀粉老化機理的研究，主要歸因于淀粉分子在混合體系中不斷遷移，水分的二次分配和糊化淀粉的重結(jié)晶。針對淀粉的老化，國內(nèi)外也有許多報道對淀粉老化特性進行研究，按照直鏈淀粉分子的快速重結(jié)晶和支鏈淀粉分子的緩慢重結(jié)晶，將淀粉的老化劃分為短期老化和長期老化[3-4]。在鮮濕米粉加工過程中，淀粉糊化后會經(jīng)歷短期老化(圖1)，如將新鮮的大米研磨打漿后，米漿經(jīng)過加熱糊化冷卻到接近于室溫的溫度，淀粉分子間會相互凝結(jié)而沉淀變成不透明狀，形成良好的凝膠特性，并賦予米粉較好的食用品質(zhì)。而鮮濕米粉在貯藏過程中因存放時間過長所引起淀粉的長期老化，這種老化對鮮濕米粉的品質(zhì)是不利的。鮮濕米粉的長期老化使淀粉的化學(xué)性質(zhì)變差，結(jié)合水的能力會明顯下降，難于復(fù)水并變硬，且隨著淀粉老化程度增大，鮮濕米粉混合體系的硬度不斷上升，彈性逐漸降低，斷條率增加，導(dǎo)致米粉的食用品質(zhì)降低，從而影響人體的消化吸收。長期老化從淀粉微觀結(jié)構(gòu)進行分析，涉及到支鏈淀粉的重結(jié)晶，并受支鏈淀粉分子大小、長短以及直鏈淀粉與支鏈淀粉之間相互作用的影響[5]，體系中潤脹的淀粉顆粒與直鏈淀粉和支鏈淀粉聚集結(jié)合成一個有序的微晶束結(jié)構(gòu)，從而引起米粉的質(zhì)構(gòu)老化[6]。從某種意義上來說，淀粉老化的現(xiàn)象是不可避免的，但是可以通過一定的措施來延緩淀粉的老化，減輕淀粉老化對鮮濕米粉帶來的負面影響。

圖1 鮮濕米粉老化過程模擬圖

1.2 鮮濕米粉老化的影響因素

目前，據(jù)統(tǒng)計影響鮮濕米粉老化的因素有很多，主要受貯藏條件、水分含量、淀粉組成、加工條件等因素的影響，其相關(guān)研究結(jié)果如表1所示。

1.2.1 貯藏條件 鮮濕米粉的貯藏條件是影響老化的主要因素之一。鮮濕米粉在貯藏過程中易受溫度、濕度和時間的影響而產(chǎn)生淀粉老化的現(xiàn)象。其中，溫度對淀粉老化的影響最為顯著。淀粉類食物達到糊化溫度后，會隨著環(huán)境溫度降低逐漸開始發(fā)生老化現(xiàn)象。一般在淀粉的糊化溫度和凍結(jié)溫度之間，淀粉會隨著環(huán)境溫度的降低，老化程度逐漸加深，尤其在2～4 ℃貯藏時最易發(fā)生老化[8]46。同樣濕度對鮮濕米粉的老化品質(zhì)也有一定的影響作用，良好的相對濕度條件可以促進淀粉分子形成凝膠結(jié)構(gòu)。相反，濕度條件過低會造成米粉向空氣中失水，導(dǎo)致品質(zhì)變差[10]。

1.2.2 含水量 鮮濕米粉主要由淀粉組成，淀粉質(zhì)食物含水量的高低可以直接影響淀粉的老化速率。鮮濕米粉相比其他淀粉質(zhì)食物來說，含水量較高一般為60%～80%，而高含水量是維持鮮濕米粉表面光澤和獨特食用口感的關(guān)鍵[23]。有關(guān)研究[11]表明，含水量在30%～70%時，淀粉易發(fā)生老化。而鮮濕米粉的含水量剛好在易老化的范圍內(nèi)，因此在貯藏過程中淀粉易老化而使其食用品質(zhì)明顯下降。所以在生產(chǎn)研究鮮濕米粉的過程中，應(yīng)該合理地控制鮮濕米粉中的含水量，才能最大限度地防止鮮濕米粉的老化。

1.2.3 淀粉組成 不同品種大米制成的鮮濕米粉直鏈淀粉含量有明顯差別，從而對鮮濕米粉的品質(zhì)有顯著的影響[24]。淀粉的老化受直鏈淀粉分子特性和支鏈淀粉分子特性的影響[25]。有相關(guān)研究[12-13]表明，直鏈淀粉含量越高，淀粉的老化速率會越快。總體來說，直鏈淀粉比支鏈淀粉更容易發(fā)生老化且影響鮮濕米粉的綜合品質(zhì)，這也反映了在米粉生產(chǎn)工藝中選取適度直鏈淀粉含量的大米品種的重要性。

1.2.4 加工條件 據(jù)報道，大米經(jīng)發(fā)酵處理制成的米粉淀粉顆粒糊化溫度降低，能夠形成致密的凝膠結(jié)構(gòu)更大程度地吸水溶脹，并且具有更高的抗分解性[18]，回生速度較慢[26]。另外，也有一些研究[19]發(fā)現(xiàn)，利用酸浸處理鮮濕米粉可以減緩其老化，延長保質(zhì)期。

1.2.5 其他因素 添加糖類(葡萄糖、蔗糖、麥芽糖以及水溶性麥芽糊精等)可以減小淀粉凝膠的程度，延緩老化速度。糖分子的分子量越小，淀粉的老化速度越延緩。一些脂類的物質(zhì)也能延緩淀粉的老化[22]。除此之外，pH、一些無機鹽離子、蛋白質(zhì)和植物膠也能抑制淀粉的老化[8]8。

2 鮮濕米粉抗老化方法的研究進展

2.1 物理法抗老化

通過控制鮮濕米粉的加工或貯藏條件來達到延緩老化的常見方法為物理抗老化。姜國富等[27]研究表明，米粉的老化工藝在45～70 ℃下進行時，米粉的品質(zhì)比較好。陳志瑜等[28]研究含水量對大米淀粉老化回生的影響時，發(fā)現(xiàn)鮮濕米粉最宜含水量約為65%，此時能保證鮮濕米粉在貯藏過程中一直保持較好品質(zhì)。祝紅等[7]研究表明，鮮濕米粉在25 ℃左右的溫度貯藏，米粉質(zhì)構(gòu)特性、蒸煮損失和顏色變化等品質(zhì)指標較好。此外，有研究表明淀粉類食物經(jīng)過微波、高溫高壓或超微粉碎處理后，不易發(fā)生老化。如：羅永丹等[29]發(fā)現(xiàn)微波處理能夠影響鮮濕米粉的保鮮品質(zhì)，鮮濕米粉經(jīng)過微波處理40 s左右后不易老化，延長了其保質(zhì)期，且產(chǎn)品的食用品質(zhì)較好；田耀旗[30]在對比超高壓糊化和熱糊化的淀粉樣品中，在30 ℃、600 MPa超高靜壓處理條件下處理30 min，可顯著降低淀粉的回生速率，并且直鏈淀粉溶出越高，淀粉回生速率越大；夏文等[31]利用超微粉碎技術(shù)破壞淀粉顆粒表面結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)能一定程度上延緩淀粉的短期老化。但在生產(chǎn)實際應(yīng)用中，鮮濕米粉一般在室溫下貯藏，難免不會受到不可控因素的影響，如溫度和水分含量等，難以控制其老化程度。且要考慮鮮濕米粉在生產(chǎn)貯藏過程中的成本以及銷售運輸?shù)姆奖阈?，僅采用物理法來抑制鮮濕米粉老化的技術(shù)還不是很成熟，并不適合工業(yè)生產(chǎn)上大規(guī)模的使用，具有一定的局限性。

2.2 酶法抗老化

酶法抗老化用于鮮濕米粉中是現(xiàn)代科技發(fā)展的大背景下生物保鮮抗老化研究的熱點問題。酶法抗老化具有專一性強、催化效率高、抗老化效果顯著的優(yōu)勢，所以在鮮濕米粉生產(chǎn)過程中常被人們所使用。但也有研究[8]12發(fā)現(xiàn)酶法抗老化存在一些弊端，如過量的α-淀粉酶在一定程度上會破壞淀粉結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鮮濕米粉的食用品質(zhì)變差。用于鮮濕米粉抗老化的酶主要分為淀粉酶和非淀粉酶，如表2所示。目前來說，應(yīng)用β-淀粉酶抗老化的研究相對比較多，使用效果也較好，而α-淀粉酶的使用有一定的局限性[32-34]。還有研究[35-37]發(fā)現(xiàn)麥芽糖淀粉酶和一些非淀粉質(zhì)的酶如谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶和脂肪酶也具有一定的抗老化作用。

表2 酶法抗老化在鮮濕米粉中的應(yīng)用

另外，也有研究[38]發(fā)現(xiàn)，環(huán)葡聚糖水解酶和葡聚糖分支酶可以通過對淀粉的改性，顯著抑制淀粉的老化。研究[39]發(fā)現(xiàn)，在淀粉抗老化試驗中，從葡聚糖分支酶中克隆編碼高效的基因rAqGBE在大腸桿菌中進行表達，可以使馬鈴薯淀粉的回生特性降低。

綜上考慮，使用酶法抗老化不僅可以提高鮮濕米粉的抗老化效果，還可以在一定程度上改善鮮濕米粉的質(zhì)構(gòu)特性，提高口感質(zhì)量。但酶法抗老化也仍然存在一些問題，如酶法抗老化工藝繁瑣，酶的價格昂貴，添加量與酶解程度難以控制，這些原因限制了酶在工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用，成為現(xiàn)階段工業(yè)化生產(chǎn)鮮濕米粉中待解決的難題。

2.3 食品添加劑抗老化

食品添加劑的種類繁多，不同的添加劑對鮮濕米粉的品質(zhì)改善效果不同。在鮮濕米粉生產(chǎn)過程中，米粉體系中蛋白質(zhì)、水、淀粉等多種成分與食品添加劑之間產(chǎn)生相互作用，從而一定程度地減弱了米粉的老化程度，改善其食用品質(zhì)。目前，在鮮濕米粉中用于抗老化的食品添加劑主要有變性淀粉、乳化劑、食用膠等，關(guān)于這些食品添加劑的抗老化作用機理已經(jīng)有相關(guān)研究。

2.3.1 變性淀粉 變性淀粉是利用某些手段切斷和重排引入新的官能團，改變天然淀粉的分子結(jié)構(gòu)及其分子大小，因而改變了淀粉的特性。變性淀粉中常引入一些親水基團，用于鮮濕米粉中可以通過阻礙淀粉分子間氫鍵縮合脫水作用，起到抗老化的效果[40]。

變性淀粉具有增稠、穩(wěn)定、乳化、凝膠的作用，用于食品工業(yè)中不僅可以增加米粉的光滑度及透明度，而且還可以提高米粉的彈性，勁道和耐嚼性等品質(zhì)特性。變性淀粉品種、規(guī)格繁多，現(xiàn)階段大多數(shù)米粉制造商用于米粉中抗老化的變性淀粉主要有羥丙基淀粉、馬鈴薯變性淀粉、環(huán)狀糊精等[41]。鄒育等[42]研究表明，在大米為原料的食品加工和貯藏過程中，馬鈴薯變性淀粉比單硬脂酸甘油酯使用效果好，對淀粉老化具有很好的抑制作用，且二者復(fù)配使用的效果會更好。謝定等[43]研究發(fā)現(xiàn)，多種添加劑如木薯變性淀粉、馬鈴薯變性淀粉等對米粉具有一定的抗老化作用，其中麥芽糊精延緩米片的回生效果最好。李超[44]30研究鮮濕米粉抗老化優(yōu)化配方結(jié)果表明，麥芽糊精添加量為1.59%時，可以維持米粉較好的品質(zhì)。另外也有一些關(guān)于復(fù)合變性淀粉的研究表明，復(fù)合變性淀粉有更優(yōu)越的持水性和抗老化效果，延緩淀粉貯藏過程中的重結(jié)晶。如黃麗等[45]研究發(fā)現(xiàn)，添加15%羥丙基二淀粉磷酸酯的樣品可顯著延緩鮮濕米粉的長期老化。

2.3.2 乳化劑 乳化劑是谷類食品最理想的抗老化劑[46]，它可以滲入淀粉的內(nèi)部，與直鏈淀粉反應(yīng)形成不溶性的結(jié)構(gòu)，防止淀粉的溶出，增強淀粉結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，阻止淀粉重新結(jié)晶而發(fā)生老化，支鏈淀粉可以通過氫鍵作用于支鏈淀粉外部的分支上，阻止支鏈淀粉的凝聚，從而起到抗老化的作用[47]。

王邦輝等[35]研究發(fā)現(xiàn)甘油脂肪酸酯能提高淀粉的持水性，防止鮮濕方便米粉老化，用量一般為0.2%～0.5%。李超[44]30研究表明蔗糖酯添加量為0.13%，單甘酯添加量為0.15%時，對于鮮濕米粉抗老化效果較好。單甘脂可以和淀粉分子間氫鍵產(chǎn)生絡(luò)合，使活性較強的游離氨基直接與單甘脂等結(jié)合，使其失去活性，締合作用停止，防止游離淀粉溶出，防止老化。鄧丹雯等[48]研究表明：添加蔗糖酯和單甘酯對大米具有顯著的抗老化作用。謝定等[43]也同樣證實了這個觀點。在大米淀粉體系中加入了單甘脂與蔗糖酯，發(fā)現(xiàn)乳化劑可以和直鏈淀粉形成復(fù)合物，抑制淀粉顆粒的膨脹，從而改變大米淀粉體系的短期老化過程。而王月慧等[33]研究表明單甘脂對改善米粉品質(zhì)沒有效果。李超[44]25-26對比發(fā)現(xiàn)，蔗糖酯對發(fā)酵濕米粉的抗老化效果比單甘脂好。趙萌等[49]研究結(jié)果表明，在20 ℃室溫條件下短期放置時，單硬脂酸甘油酯抗老化效果最好，而長期放置在-20 ℃冷凍條件下，蔗糖脂肪酸酯抗老化作用最顯著。由此可以看出，乳化劑會受到一些物理因素的影響，從而呈現(xiàn)不同的使用效果。乳化劑給鮮濕米粉帶來良好品質(zhì)的同時如果使用不當也會使米粉的韌性大大降低，斷條率高，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量變差。此外，生產(chǎn)乳化劑的廠家較多，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，添加劑量尚不明確，應(yīng)用效果較差，所以乳化劑在鮮濕米粉中的應(yīng)用仍需要進一步研究。

2.3.3 食用膠 食用膠一般為親水性的高分子化合物，具有較強的吸水持水性、成膜性以及增稠性。將其添加至鮮濕米粉中，可以防止水分散失，使米粉保持較高含水量，從而延緩其老化，而且它還可以與淀粉、蛋白質(zhì)等相互作用形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，降低米粉煮后渾湯現(xiàn)象的發(fā)生，從而提高米粉的品質(zhì)，延長鮮濕米粉的貨架期。

常見的植物膠如刺瑰果膠、瓜爾豆膠、魔芋膠等，均可有效抑制鮮濕米粉的老化，但添加量不宜過大，否則會加速鮮濕米粉老化的速度，導(dǎo)致其食用品質(zhì)下降[50]。鐘遠愛等[51]研究發(fā)現(xiàn)，瓜爾豆膠、沙蒿膠和魔芋膠等對小麥淀粉粉絲的品質(zhì)都有較好的改善作用。何承云等[52]研究表明，黃原膠、海藻酸鈉和卡拉膠對饅頭均有一定的抗老化效果，黃原膠添加量為0.15%，海藻酸鈉添加量為0.05%，卡拉膠添加量為0.15%的復(fù)配比例抗饅頭老化效果較好。白菊紅等[53]通過研究食用膠對苦蕎凍糕抗老化作用，得出最優(yōu)抗老化劑配方為黃原膠添加量0.13%、海藻酸鈉添加量0.17%、卡拉膠添加量0.24%。謝定等[43]研究保鮮米粉抗老化時發(fā)現(xiàn)，瓜爾豆膠、黃原膠對保鮮方便米粉有一定的抗老化效果。汪霞麗等[54]研究發(fā)現(xiàn)，鮮濕米粉中添加0.3%的瓜爾豆膠可顯著抑制米粉老化。截至目前，食用膠用于鮮濕米粉中的研究還比較少，尤其是復(fù)配食用膠在鮮濕米粉中的應(yīng)用研究，有很大的空間值得更多的學(xué)者去探索和發(fā)現(xiàn)。

3 展望

目前，關(guān)于鮮濕米粉工藝方面的研究較多，而關(guān)于鮮濕米粉抗老化機理的研究較少，特別是對使用酶制劑或者添加各種食品添加劑來探究鮮濕米粉抗老化的機理還不是很明確。鮮濕米粉抗老化的研究相比于其他淀粉類食品還比較落后，因此針對關(guān)于鮮濕米粉的老化機理可以作為今后研究方向的重點。

對比鮮濕米粉抗老化3種主要方法，發(fā)現(xiàn)：① 物理法抗老化難以控制，不適合大規(guī)?；a(chǎn)；② 酶法抗老化用于鮮濕米粉中的種類比較單一，且酶的添加量和酶解程度不好控制，有待研究發(fā)現(xiàn)更好的復(fù)配酶制劑應(yīng)用于米粉的生產(chǎn)中，如可以嘗試用淀粉酶和非淀粉酶復(fù)配，可能會達到更好的效果；③ 食品添加劑抗老化是目前工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用比較廣泛的一種方法，食品添加劑在米粉中的應(yīng)用目前來說還達不到長期保鮮延長保質(zhì)期的效果，且單一的食品添加劑抗老化方法仍有不足，未來可注重多種食品添加劑復(fù)配使用的研究，并綜合考慮各方面的因素，以達到揚長避短的效果。