淀粉糊化新技术对即食冲调粉冲调特性的改善.pdf
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1、第42 卷第4期2023年8 月文章编号:2 0 9 5-7 3 8 6(2 0 2 3)0 4-0 0 10-0 7DOI:10.3969/j.issn.2095-7386.2023.04.002武汉轻工大学学报Journalof Wuhan PolytechnicUniversityVol.42 No.4Aug.2023淀粉糊化新技术对即食冲调粉冲调特性的改善李婉冰,蒋晓宇,刘颖,卢玥,邹爱军,常超1(1.武汉轻工大学食品科学与工程学院,武汉43 0 0 2 3;2.武汉慧康利兹食品有限公司,武汉43 2 2 0 0)摘要:淀粉是人体热量的主要来源,它是由葡萄糖组成的天然高分子碳水化合物。
2、因其耐酸碱性差、耐剪切力差及冷水不溶性等特点限制了其实际应用。糊化后的淀粉具有增稠、保形、改善分散性、粘性的优良特性,同时淀粉糊化还可以使食品变得松软可口,适口性好,且易被人体的淀粉酶水解,在食品中得到了广泛应用。本文综述了挤压技术、过热蒸汽技术、超声技术、高压均质技术、微波技术等淀粉的糊化新技术,并分别讨论了不同糊化技术对淀粉糊化品质的影响。同时,重点阐述了糊化技术对即食冲调粉一次冲调特性的改善作用,为开发一次冲调的即食冲调粉提供一定的技术参考。关键词:淀粉;糊化技术;即食冲调粉;冲调特性中图分类号:TS213Research on new technology of starch gela
3、tinization and improvementof starch blending characteristics of instant powderLI Wanbing,JIANG Xiaoyu,LIU Ying,LU Yue,ZOU Aijun?,CHANG Chaol(1.School of Food Science and Engineering,Wuhan Polytechnic University,Wuhan 430023,China;2.Wuhan Huikang Leeds Food Co.,Ltd.,Wuhan 432200,China)Abstract:Starch
4、 is the main source of calories in the body,and it is a natural polymer carbohydrate com-posed of glucose.Due to its poor acid and alkali resistance,poor shear resistance and cold water insolubili-ty,its practical application is limited.The gelatinized starch has excellent characteristics of thicken
5、ing,con-formity,improving dispersion and viscosity,while starch gelatinization can also make food soft and deli-cious,palatability,and easy to be hydrolyzed by the human amylase,which has been widely used in food.Inthis paper,the new technologies of starch gelatinization,such as extrusion technology
6、,superheated steamtechnology,ultrasonic technology,high-pressure homogenization technology,and microwave technology,arereviewed,and the effects of different gelatinization technologies on starch gelatinization quality are dis-cussed separately.At the same time,the effect of gelatinization technology
7、 on the improvement characteris-tics of instant powder is emphasized,which provides a certain technical reference for the development of in-stant powder.Key words:starch;gelatinization technology;instant powder;starch blending characteristics收稿日期:2 0 2 3-0 7-11.作者简介:李婉冰(19 9 8-),女,硕士研究生,E-mail:,通信作者
8、:常超(19 7 6-),男,教授,硕士生导师,E-mail:c h a n g c h a o 2 0 0 0 16 3.c o m基金项目:大宗粮油精深加工教育部重点实验室开放课题(编号:2 0 2 0 JYBQGDKFB02,2 0 2 0 JY BQ G D K FB17).文献标识码:A4期1引言淀粉是人体热量的主要来源,它是由葡萄糖聚合而成的高分子碳水化合物1。其作为一种天然的植物多糖,以微小颗粒的形式广泛存在于植物的根、茎、叶和果实中2,主要从玉米、甘薯等含淀粉多的植物中获取。由于其具有在常温下不易溶于水、难被酶解的性质,在应用时一般需要糊化或预糊化处理。糊化是当水被加热至某一临
9、界值,水中淀粉的物理性能会发生明显变化,继续加热至更高温度,淀粉会发生吸水、溶胀、分裂并形成均匀糊状溶液3 。淀粉糊化的实质是微晶束熔融的过程,糊化后淀粉分子间氢键断裂,水分子进人淀粉微晶束结构,淀粉的束状结构遭到破坏4。糊化后的淀粉具有增稠、保形、改善分散性、黏性的优良特性,同时淀粉糊化还可以使食品变得松软可口,适口性好,且易被人体的淀粉酶水解,在食品中得到了广泛应用5 。目前对淀粉进行糊化的方法越来越多,且不断优化,形成了许多比较成熟的工艺。除常规热糊化方法外,微波技术、超声技术等也应用到了淀粉糊化中,这使得淀粉糊化有了更广阔的应用前景。冲调粉的基本成分就是淀粉,其冲调原理是淀粉的糊化。为
10、了紧跟人们的快节奏生活,市面上出现了不计其数的冲调粉,但其中存在较多问题,一部分是冲调品质太差,另一部分是需要二次冲调,不能满足人们的需求。考虑到淀粉糊化新技术对糊化品质的改善作用和冲调粉冲调性与糊化特性的相关性,可以将淀粉糊化新技术应用到冲调粉中,以研究糊化技术对冲调粉的改善作用,从而获得一次冲调的高品质冲调粉。本文综述了淀粉糊化新技术对淀粉糊化品质的影响,以及糊化技术对即食冲调粉一次冲调特性的改善作用,以期为进一步开发一次冲调的即食冲调粉提供一定的技术参考。2沃淀粉糊化新技术2.1挤压技术挤压技术是一种连续高温短时蒸煮过程,结合了加热、压力、相对低含水量的高剪切力,该挤压过程会导致淀粉分子
11、的糊化6 。与其他食品加工技术相比,挤压技术具有营养成分损失少、生产时间短、原料适应性强、耗能低、操作简单、生产效率高等优点,具有良好的利用价值门。其作为一种常见的食品加工方式,已在谷类、薯类、豆类等淀粉原料加工中得到广泛应用。李婉冰,蒋晓宇,刘颖,等:淀粉糊化新技术对即食冲调粉冲调特性的改善11与传统加热糊化相比,挤压膨化法使淀粉糊化度明显提高,糊化度与挤压的温度、压力、剪切力、含水量有关。有资料报道,淀粉经挤压膨化处理后其糊化度能达到9 0%以上,而传统加热糊化率仅为80%8 5%4。淀粉在挤压过程中通常被糊化,糊化程度随着模头温度和进料速度的增加而增加7。延长物料在挤压机内停留的时间,其
12、受高温、高压、高剪切力的作用更充分,有利于改善淀粉的糊化特性3 。郭静璇8 发现,在挤压温度较低时,淀粉糊化不够充分、黏度大,制得米线产品结构松散。随着挤压温度升高,淀粉进一步糊化,米线产品内部结构更加均匀紧密。Wang等L9研究发现,挤压玉米淀粉的吸水率较原生玉米淀粉明显提高,这表明玉米淀粉在挤压过程中发生了糊化反应。随着含水量的增加,玉米淀粉的糊化程度增加,说明挤压过程中水分含量也会影响玉米淀粉的糊化反应。董宇晴1等研究表明,挤压淀粉样品的黏度和回生值显著低于天然淀粉,说明经挤压处理后淀粉的凝胶稳定性提高,短期回生减少。这是因为在挤压过程中,由于高温和高剪切力,淀粉颗粒的完整性会遭到破坏,
13、淀粉分子发生降解。2.2超声技术超声处理作为一种环保、安全、高效的绿色技术,受到了越来越多的关注。它是一种利用频率在18kHz到1GHz之间的声波产生的能量来搅拌溶液中的悬浮颗粒的技术10 。超声处理淀粉,具有处理时间短、降解非随机性、操作简单等优点,被广泛用于淀粉糊化中11。超声处理主要是通过热效应、机械效应、空化效应等促进淀粉分子链运动,改变淀粉颗粒内部原有氢键及双螺旋结构12 。由于超声可诱导淀粉表面断裂和颗粒腔的变化,被认为是一种独特的有效影响淀粉改性的方法10 。王琦11 等采用不同的超声时间处理糙米淀粉,发现处理后的糙米淀粉的黏度和回生值较未处理的糙米淀粉都有显著下降。这一结果表明
14、经超声处理的淀粉与水分子的结合能力减小,热稳定性增强,老化能力减弱,具有较强的抗剪切和抗氧化能力。陆兰芳12 等在不同超声功率下处理小米淀粉,发现其黏度显著下降,糊化温度无显著变化,崩解值和回生值有所降低。黏度降低是由于超声处理导致淀粉部分大分子链断裂,结晶结构发生改变,流动阻力减小。崩解值有所减小,说明经过处理之后的小米淀粉热稳定性更高。回生值降低是由于超声处理使淀粉双螺旋结构暴露更多的羟12基,增加了淀粉分子与水分子的相互作用。Wang13等研究发现随着超声处理时间的增加,淀粉的溶胀力和溶解度增加,糊化温度和黏度降低,表明超声处理过程中淀粉颗粒的结构遭到破坏。2.3过热蒸汽技术过热蒸汽是一
15、种二次加热蒸汽,是通过在给定压力下将饱和干蒸汽加热到一定温度而获得的。与传统加热技术(干热和水热处理)相比,过热蒸汽技术具有多项优势,如受热均匀、安全、环保等,同时还具有更高的传热性能和能效,从而节省时间和能源14。过热蒸汽处理所导致的淀粉糊化特性的改变是十分特殊的,过热蒸汽处理初期较高的温度和物料表面产生的冷凝水会造成淀粉的轻微糊化;同时改变淀粉颗粒的膨胀度,从而影响淀粉颗粒的黏度;除此之外还会改变淀粉颗粒的形态,这与处理过程中的处理温度、处理时间以及形成的冷凝水等密切相关15 。贾泽宇15 等采用过热蒸汽处理谷物淀粉时发现,处理后的淀粉颗粒出现凹陷以及表面粗糙化,该现象一般会随着蒸汽温度的
16、上升和处理时间的延长而加剧。溶解度值显著降低,表明过热蒸汽处理促进了小麦淀粉颗粒膨胀吸水,抑制了小麦淀粉的溶解。马岁祥16 等发现,玉米、马铃薯、豌豆淀粉经过热蒸汽处理后,其黏度和崩解值与原淀粉相比,均极显著降低,说明过热蒸汽处理后淀粉的糊化稳定性和抗剪切性明显增强;回生值均极显著减小,表明淀粉的抗回生性显著提高;糊化焰均显著减小,是由于淀粉分子在强热和水分的共同作用中,促使淀粉双螺旋结构解旋,导致淀粉颗粒结构疏松,糊化所需的能量降低。Ma17等研究发现,经过热蒸汽处理后,小麦淀粉的溶解度、黏度降低,但糊化温度较高,这可能是由于淀粉颗粒部分糊化所致。2.4高压均质技术高压均质技术作为一种物理方
17、法,因其短时、稳定、高效的特点,近年来在淀粉研究中被广泛关注18 。该技术基于流体力学和超高压技术,通过高压在均质腔中形成压力差,产生机械力,从而对淀粉产生剪切、撞击、高频振荡等作用,来改变淀粉的理化性质19 。作为传统热处理的一种替代方法,超高压所达到的糊化程度取决于淀粉类型、压力水平、含水量、温度范围和处理时间,在一定条件下,可以使淀粉充分糊化2 0。超高压作为一种非热改性加工技术,已被应用于不同品种淀粉的糊化或物理改性2 0 1。武汉轻工大学学报高压均质产生的剪切作用可以破坏淀粉颗粒的晶体结构,从而影响淀粉的糊化特性18 。刘军平2 1等通过高压均质处理大米淀粉时发现,处理后的样品黏度降
18、低、热稳定性增加、老化程度减弱。Qiu22等在研究高压均质处理小麦淀粉时发现,当均质压力达到10 0 MPa时,小麦淀粉的初始糊化温度、糊化峰值较原淀粉比有所下降。该现象是由于在10 0MPa下均质处理,小麦淀粉的结晶区遭到破坏,诱导小麦淀粉糊化。此外,高压均质会破坏淀粉分子中的-1,6糖苷键,使直链淀粉比例增加,分子质量降低,从而降低淀粉的凝沉性,改善淀粉品质18 。Liu23等研究表明,在12 0 48 0 Mpa下处理的高梁淀粉,其黏度和回生值变化不大,但在6 0 0 Mpa下处理时,其数值均有明显的降低。2.5微波技术微波是一种高频电磁波,频率范围一般为3 0 0MHz3 0 0 G
19、H z,具有热效应和非热效应2 4。作为一种高频电磁波,它能更好地被极性分子所组成的物质吸收;在淀粉溶液中,水分子呈强极性,是吸收微波的最好介质,并且淀粉颗粒中的羟基为极性基团,也能吸收微波4。同时微波加热具有热速度快,受热均匀,易于控制的优点。微波处理会导致淀粉颗粒的形貌及结构的破坏,从而影响淀粉的理化性质。陈楚瑶2 5 1等研究表明,在相同处理时间,不同功率处理下,随着微波功率的增大红豆粉的回生值有下降的趋势,表明微波处理使淀粉颗粒更加稳定,冷糊稳定性好。Oyeyin-ka26等研究发现,微波处理能使花生淀粉结晶度下降,直链淀粉含量和糊化温度随着微波时间的增加而增加,但黏度降低。Emami
20、27等研究表明,微波处理可使淀粉糊化恰下降,糊化温度范围扩大。糊化恰下降是由于淀粉颗粒结晶区或无定形区的部分双螺旋结构随水的高频振动遭到破坏,导致分子间氢键作用减弱,使得解旋时所需能量减小。Sun29等将微波技术应用于藕粉时发现,在低功率(3 0 0W)下,微波处理后藕粉的糊化温度和峰值黏度变化不明显,但随着微波处理功率增加到7 0 0 W,峰值黏度下降,糊化温度较天然藕粉有所升高。2.6淀粉糊化新技术的比较本文详细综述了5 种淀粉糊化新技术的原理及其应用,通过对比发现不同的糊化技术也存在着各自的优势和不足(表1)。因此,针对不同来源的淀粉,为了提高淀粉糊化后的特性,可以将多种方法联用,以达到
21、最佳效果的目的。2023年4期淀粉糊化技术挤压技术超声技术过热蒸汽技术高压均质技术微波技术3淀粉糊化对即食冲调粉冲调性的改善作用3.1良即食冲调粉冲调结块机理随着社会的不断发展,人们的生活节奏也越来越快,方便食品应运而生。冲调粉作为即食冲调食品,具有携带方便、即饮即冲的优点,受到了人们的广泛关注。随着其需求量日益增多,市面上出现了各类品种的冲调粉,但冲调效果不佳。冲调粉的基李婉冰,蒋晓宇,刘颖,等:淀粉糊化新技术对即食冲调粉冲调特性的改善表1淀粉糊化新技术的比较Table 1 Comparison of new technologies for starch gelatinization优点生
22、产时间短、原料适应性强、成本低、操作简单、适合工业化连续生产环保、安全、高效、易控制、操作简单,透明度较好受热均匀、传热效率高、安全、绿色环保短时、稳定、高效,淀粉溶解度、月透明度增加低热速度快,受热均匀,易于控制不易控制加热温度、能耗大本成分是淀粉,淀粉不溶于冷水,但加人沸水冲调,淀粉便会膨胀,变成具有黏性的半透明糊状胶体,发生糊化现象。而冲调粉冲调的原理就是淀粉的糊化,冲调过程中产生的结块主要是淀粉糊化不完全。以葛粉为例进一步阐明即食食品冲调结块机理(图1),葛粉与热水接触后迅速糊化,形成凝胶网络包裹剩余未糊化的葛粉,阻碍水分进一步渗透,导致凝胶网络结构内部的葛粉颗粒因无法获得充足的水分而
23、不能完全糊化,最终导致夹生、结块现象2 9 。13缺点应用淀粉颗粒结构被完全破坏,产葛粉2 9 、冲调婴儿复配米粉3 0 、猴品黏度下降头菇一青稞预糊化粉3 1、黑豆3 2 规模小,淀粉颗粒表面出现裂豌豆淀粉10 、糙米淀粉11、小米淀缝、凹塌粉12 、甘薯淀粉13 淀粉颗粒出现凹陷、表面粗糙,谷物淀粉15 、玉米、马铃薯、豌豆溶解度降低,淀粉颜色可能发淀粉16 、小麦淀粉17 生改变成本较高、耗能大,产品黏度降淀粉19 、小米淀粉2 0 、小麦淀粉2 2 、高梁淀粉2 3 玉米淀粉2 4、红豆2 5 、花生淀粉2 6 、大麦淀粉2 7 、藕粉2 8 热水冲调产生结块生葛粉葛粉颗粒水分子图1葛
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