肉类工业
Meat Industry产品开发#试验研究
低温肉制品中淀粉回生的机理以及抗淀粉回生的方法
沈本君 胡献丽 中国雨润集团技术中心 江苏南京 210041
摘要 简要介绍了淀粉糊化及回生特性,低温肉制品淀粉回生特征,淀粉回生的条件以及抗淀粉回生方法。关键词 低温肉制品 淀粉 回生
Mechanismofthestarchretrogradationandmethodof
anti-retrogradationofstarchinthelow-temperaturemeatproducts
Abstract Inthispaper,thegelatinizationandretrogradationcharacteristics,theretrogradationcharacteristicsofstarchinthelow-temperaturemeatproducts,theconditionoftheretrogradationandmethodofretrogradationretardingwerebrieflyintroduced.
Keywords low-temperaturemeatproducts;starch;retrogradation
1 淀粉的糊化和回生[1]
淀粉是植物在生长过程中贮备的营养物质,是谷物籽粒最基本的成分之一,按分子结构不同可分为直链淀粉和支链淀粉。淀粉颗粒一般不溶于冷水,在含水体系中加热至一定温度可发生糊化。淀粉颗粒从吸水溶胀到完全糊化可分为三个阶段:加热初期,颗粒吸收少量水分,体积膨胀较少,颗粒表面变软并逐渐发粘,但没有溶解,水溶液粘度也没有增加,如果此时脱水干燥仍可恢复为颗粒状态;第二阶段,随着温度升高到一定程度,淀粉颗粒急剧膨胀,粘度大大提高,并有部分直链淀粉溶于水中,发生这种现象的温度称为糊化温度;最后阶段,随着温度继续上升,淀粉颗粒增大到数百倍甚至上千倍,大部分淀粉颗粒逐渐消失,体系粘度逐渐升高,最后变成透明或半透明淀粉胶液,这时淀粉完全糊化。糊化的淀粉分子链比较舒展,体系中有充分的游离水和结合水,绵软而且富有弹性。淀粉的回生也叫老化。老化是由于淀粉逐渐从不规则结构向部分结晶体转化的原因。淀粉结晶体的增加是由于淀粉分子通过氢键进行的分子间或分子内部的连接,即凝沉。直链淀粉及支链淀粉的老化,其老化率及聚合物结构不同。直链淀粉的凝沉非常快是由于线性分子的排列。支链淀粉在排列受枝杈结构的影响,其老化发生非常慢。
在研究结晶理论的基础上,根据化学反应动力学方程,Avrami提出了描述高分子聚合物结晶的数学模型:
(=1-exp(-ktn)
式中 ()))在t时刻的结晶率
k)))老化速度常数
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n)))Avrami指数
Avrami方程描述了聚合物结晶过程晶体随时
间成长的规律,表明结晶程度随时间呈指数形式增长。当n=1时,Avrami方程与一级化学反应方程式是等价的。由于淀粉老化程度的表示方法较多,且较易测定,同时由于淀粉的高分子特性与链状结构,因此用于描述聚合物结晶的Avrami方程被广泛用于淀粉老化的动力学模型研究中,并取得了较高的精度
[2]
。
2 在低温肉制品中淀粉回生现象
淀粉是我国传统习惯使用的增稠剂和凝固剂。在低温肉制品中通常要添加一些淀粉,常用的淀粉种类有马铃薯淀粉、玉米淀粉、甘薯淀粉、绿豆淀粉。加入淀粉后对于改善肉品的组织状态、持水性、肉馅之间的胶粘性有促进作用。但是经长时间(低温肉制品的保质期一般为30d)存放后,淀粉发生回生,导致低温肉制品肠体发硬,组织发散,口感变劣,并且产生很重的粉感,影响低温肉制品的质量。
3 影响低温肉制品中淀粉回生的因素
(1)分子组成(直链淀粉的含量)。直链淀粉的链状结构在溶液中空间障碍小,易于取向,故易于回生;支链淀粉呈树状结构,在溶液中空间障碍大,不易于取向,故难于回生,但若支链淀粉分支长,浓度高,也可回生。糯性淀粉因几乎不含直链淀粉,故不易回生;而玉米、小麦等谷类淀粉回生程度较大。
(2)分子的大小(链长)。直链淀粉若链太长,取向困难,也不易回生;相反,若链太短,易于扩
肉类食品添加剂
散(不易聚集,布朗运动阻止分子相互吸引),不易定向排列,也不易回生(溶解度大),所以只有中等长度(聚合度)的直链淀粉才易回生。
(3)淀粉溶液的浓度)))水分。淀粉溶液浓度大,分子碰撞机会高,易于回生;浓度小则相反。一般加水30%~60%的淀粉溶液易老化,水分小于10%的干燥状态则难以回生。
(4)温度。2~4e贮存淀粉易老化,>60e或<-20e不易老化。低温肉制品的贮藏和销售温度为0~4e,在容易回生的温度范围之内。
(5)冷却速度。缓慢冷却,可使淀粉分子有充分时间取向平行排列,因而有利于回生。迅速冷却,可减少回生(如速冻)。
(6)pH值。pH值中性易回生,pH值<4或>10,因带有同种电荷,老化减慢。
(7)共聚物的影响。脂类和乳化剂可抗老化;多糖(果胶例外)、蛋白质等亲水大分子,可与淀粉竞争水分子及干扰淀粉分子平行靠拢,从而起到抗老化的作用。
(8)其他因素。淀粉浓度、某些无机盐对老化也有一定的影响。一些无机离子能阻止淀粉回生,
2-其作用的顺序是CNS-)>PO3-)>4)>CO3
肉类工业
Meat Industry各乳化剂能充分发挥各自的作用,并起协同效应,显著提高乳化剂的抗淀粉回生效果。
(2)添加海藻糖。据报道,海藻糖可明显改善
淀粉老化。海藻糖和砂糖一样是一种双糖类的天然糖质,具有抗淀粉老化、抗蛋白质变性和抗脂质、维持sod活性、改善食品的口味和能量缓释等多种优良机能,在国外已经被广泛应用在食品等各个领域。海藻糖在蘑菇和海藻等植物中含量丰富,160年前被发现后,科学家一直对它在生命的保护和再生方面的特殊性质进行研究。但是由于没有找到一种能够大量生产的方法,因此海藻糖的价格一直较高,无法实际应用在食品生产中。在1995年发明了用淀粉经过酶水解生成海藻糖的方法,使海藻糖实现了工业化[3]。
(3)淀粉酶。研究表明,直链淀粉分子长短及直、支链的比例与回生速率呈高度相关。因此,可以利用淀粉酶对淀粉进行一定程度的降解,通过改变链长,增强分子链排列的无序性来延缓回生,具有良好的应用效果。
(4)其他。食品中的常用原料油脂对产品也有一定的抗老化作用,有人研究过其中的主要机理是淀粉与脂肪结晶复合物的形成,阻止了淀粉分子之间的聚合结晶,一些乳化剂(如单甘酯)的抗老化作用据称也与此有关。另外,由于油脂与水的不相溶性,会在淀粉分子表面形成一层油脂薄膜,阻止其吸水,而淀粉分子的重结晶又必须要有水分子的参与,因而加入油脂亦有抗老化作用。
据研究,淀粉的重结晶与样品的热力史有很大关系,若糊化过程中天然淀粉原有的结晶没有完全熔化,则容易被随后的重结晶作为晶核利用,重结晶就容易发生,糊化时一定要糊化彻底。5 结论
淀粉的老化是淀粉糊化(无序化)后淀粉分子
使用范围最大使用量肉制品等115g/kg
各类食品按生产需要适量使用各类食品按生产需要适量使用各类食品按生产需要适量使用火腿肠
2g/kg
I-)>NO3-)>Br-)>Cl-;Ba2=>Sr2=>Ca2=>K+>Na+。如CaCl2、ZnCl2、NaCNS促进糊化,阻止老化;MgSO4、NaF促进老化,阻止糊化。
4 控制低温肉制品中淀粉回生的方法
防止回生的方法为快速冷却干燥,这是因为迅速干燥,急剧降低其中所含水分,这样淀粉分子联结而固定下来,保持住A-型,仍可复水。(1)加乳化剂,防止淀粉老化。能用在低温肉制品(或火腿肠)中的乳化剂种类以及允许使用量如表1所示。
表1 GB2760中允许在肉制品中使用的乳化剂种类及用量名称
蔗糖脂肪酸酯酪蛋白酸钠单甘酯改性大豆磷脂硬脂酰乳酸钠辛烯基琥珀酸淀粉钠月桂酸单甘油酯
趋于有序化的过程,可以通过将糊化后淀粉分子的无序化结构固定来达到抗淀粉老化的目的。可以通过添加乳化剂、海藻糖、淀粉酶或其他的抗老化剂来达到抗老化的目的。
参 考 文 献
1 丁文平.大米淀粉回生及鲜湿米线生产的研究.江南大学.博士论文,2003.
2 赵思明,熊善柏,张声华.淀粉老化动力学研究述评[J].农业机械学报,2000,31(6):114~1173 蒙健宗,赵文报.海藻糖的性质及其在新型食品开发中的应用[J].食品科学,2005,26(6):281~283
(收稿日期 2007-02-24)
2007年第5期总第313期
各类食品按生产需要适量使用各类食品按生产需要适量使用
可以通过复配乳化剂的方法得到混合乳化剂。
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