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淀粉的回生特性
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淀粉的糊化及回生过程
淀粉回生是淀粉糊化冷却后在储藏过程中由无定形状态转变为有序结构的一个不可避免的连续过程，主要包括成核和晶体生长与成熟两个步骤。
淀粉水溶液在加热过程中，淀粉分子与水分子之间的氢键断裂，淀粉颗粒吸水膨胀，且分子内部由有序状态转变为无序状态，即发生糊化。
在淀粉糊的冷却及储藏过程中，体系内分子聚集形态再次发生变化，包括无定形区分子链间的相对滑动与构象的相对转变，分子链间的双螺旋的形成和有序堆积等。
同时，淀粉链之间相互约束并限制移动，自由空间变小，体系能量降低，稳定性增加，进而淀粉分子重新组合成为混合微晶束并达到有序平衡状态，但这种结构并不是原淀粉的放射状排列，而是零乱地组合起来。
在重结晶过程中，水分子从无定形区扩散进入结晶区，部分水分子还会因为重结晶而析出。图1-2 表现了淀粉分子在糊化及回生过程中的一系列结构变化。
体系中蛋白、脂质等组分也会对淀粉回生产生影响。在宏观层面，淀粉回生最主要的表现即长时间的储存对淀粉类产品的质构、风味等方面产生明显的负面影响，使产品的食用品质、感官品质大幅度下降。
回生可分为短期回生（short-term retrogradation）和长期回生（long-term retrogradation）。
短期回生主要归因于储存初期直链淀粉的积累，而长期回生是由支链淀粉外侧短链有序重排为主导，具有热可逆性。由于淀粉系统的复杂性，短期和长期 回生并不是完全独立的，而是相互依赖的。
图1-2淀粉的糊化及回生
I.天然淀粉颗粒；
II.糊化过程，伴随溶胀（a）直链淀粉浸出和部分颗粒被破坏（b）；
III.回生过程，冷却过程中形成直链淀粉网络（a）；储存过程中支链淀粉分子有序化排布形成重结晶（b）。
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淀粉回生的检测方法
在淀粉回生的过程中，由于淀粉分子之间、淀粉分子与水分子之间或淀粉分子与其他组分分子之间产生的一些复杂的联系，淀粉体系的理化性质、结构性质、晶体特性、 焓值和水分分布等都会产生一系列变化，直接表现为食品质地变硬，粘弹性、回复性等质构特性变化，水分流失，流变特性的改变等。
从微观方面表现为回生焓值的增加，水分分布情况的变化，淀粉晶型的变化以及相对结晶度的增加等。因此，通过对这些性质进行检测及分析可以对淀粉回生的程度进行描述。
常见的方法有热力学分析技术、 X-射线衍射技术、低场核磁共振技术、动态粘弹性测试、质构测试等。
此外，Avrami 模型能够根据淀粉晶体性质的变化来描述淀粉分子的老化过程。通过结晶速率常数“k” 和Avrami指数“n”的测定和分析，可以表明淀粉分子在结晶过程中晶体的成核方式、 晶核密度和晶体生长方式等，阐述重结晶过程。
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影响淀粉回生的因素
食品体系中的淀粉回生受到多种因素的影响，如淀粉基因型及种类、淀粉分子中其他组分、直/支链淀粉的比例、链长分布等内在因素，以及储存温度、水分含量及其他非淀粉添加物等外在因素；同时采用多种物理或化学手段处理也可以影响淀粉的回生特性。
关于淀粉回生的影响因素见图1-3。
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内部因素
由于基因及环境特性的不同，不同种植区域、不同年份或不同品种的小麦具有不同的生长特性及质量特性，其淀粉性质也有所差异。淀粉的回生程度主要取决于淀粉分子大小和结构，如平均链长和直/支链淀粉链长的分布比例等。
淀粉颗粒的分子量和精细结构等差异，会导致其在糊化过程中溶出的难易程度以及在冷却过程中的重新有序排布的能力不同，从而影响淀粉的回生特性。
长期回生主要由支链淀粉参与，淀粉回生特性主要受支链淀粉的结构及组成影响；而在适当的水分含量体系中，直链淀粉的存在
也会对支链淀粉的重结晶产生影响。
Vandeputte等人认为DP6~9和DP>25的支
链淀粉链之间较难发生碰撞，进而不易回生，从而使支链淀粉回生温度和回生焓值降低；而DP12~22的淀粉链的相对含量增加会使体系中有序化程度增加，进而增加支链淀粉 的回生焓值。
Singh等人研究表明支链淀粉的链长比例与淀粉的回生焓值和储能模量之间存在一定相关性，长支链能够促进淀粉的回生。
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外在因素
研究表明，储藏过程中的温度及温度循环过程都会影响淀粉的回生，且温度循环比等温条件下更容易使淀粉在回生过程中形成微晶。2°C~10°C被认为是淀粉回生的最适温度，过低或过高都不易发生回生现象。
Colwell等人研究发现在-1°C~21°C储存 温度下淀粉结晶是面包变硬的主要因素，而在更高的储存温度（30°C~50°C）其主导作用逐渐减弱。但当温度过高时，不利于淀粉回生的同时还存在微生物生长过快的问题， 不适合淀粉产品的储存。
当在冷冻及更低温度下的储存时，水分子产生的冰结晶会对面包结构产生破坏，分子内和分子间双螺旋和断裂状结构的数量明显增多。淀粉的重结晶微晶的晶体结构也更均匀，但热稳定性更低。
体系中水分含量对淀粉的糊化及回生性质有明显影响，当淀粉糊化体系含水量在30%~60%时，淀粉分子与水分子间的氢键容易断裂，淀粉分子之间易于形成氢键，最易发生回生。
当体系水分含量过低时，淀粉不能完全糊化，重结晶比例及结晶程度较低；随着水分含量的增加，由于淀粉糊化程度的增加，可形成晶核的无序直链淀粉和支链淀 粉分子的数量增加，且移动速度也增加，从而在储藏过程中形成更多的晶体。当水分含量达到临界值时，淀粉链在水中分布较为分散，淀粉链的聚集和重新排列变得越来越 困难，形成的微晶减少，结晶程度及凝胶强度较差。较高的水分含量有利于支链淀粉 的重结晶，而对直链淀粉的重结晶影响不大。
Kathryn等人研究发现储存过程中的水分含量对淀粉的吸湿和回生行为的影响程度大于淀粉性质（包括精细结构、多晶型和组成差异）。
随着储藏环境湿度的增加，水分析出增加，水分的再分配改变，淀粉产品的质量、结构和保质期均受到影响。从微观角度分析，储藏过程中淀粉的吸湿作用与水增塑作用使体系中分子流动性提高，促进直链淀粉/支链淀粉链重排。
同时，水分含量的高低还可能影响支链淀粉重结晶形成的多晶型类型，支链淀粉在含水量较低的凝胶中退化为A型多晶型，而在含水量较高的凝胶中形成B型。
在面制品的制作过程中，不可避免地会有淀粉以外的大分子组分或无机盐组分的存在，它们也会对淀粉的回生产生重要影响。
通常情况下，由于这些组分与水分子的结合争夺、对淀粉分子重结晶产生空间阻碍作用等一系列原因，使淀粉的回生特性也受到影响。
研究表明，蛋白质的存在会抑制淀粉凝胶结构中水分由结合水向自由水的转变，显著降低淀粉凝胶的膨胀力，从而延缓淀粉分子结构的重排，对限制淀粉凝胶的回生过程 具有积极作用。
脂质分子的存在可以在加热过程中阻碍直链淀粉的浸出，抑制淀粉颗粒的膨胀和淀粉分子的流动。
此外，在加热及储存期间形成的高稳定性的直链淀粉 -脂质复合物能够抑制直链淀粉分子之间的交联及重结晶的形成，最终导致直链淀粉回生速率降低；
脂质分子也可以与支链淀粉的外支相互作用直接抑制回生。
近年来在 淀粉类产品中添加麦麸等粗纤维组分已被广泛研究，粗纤维的添加在增加产品营养特性的同时，显著抑制了淀粉分子之间的重结晶和面筋网络的形成，使老化被抑制，为避免过多的不良影响，可以通过物理处理或酶处理的方法对纤维组分进行前处理。
此 外，当体系内存在足够的盐离子时，淀粉链段之间氢键的形成和重排受到抑制。
Maria 等人研究了不同种类钙盐与菊粉复合使用对面包的协同作用，发现不仅面包芯持水力明显提升，有机钙盐还可以最大程度地延缓回生。（待续）
