摘要：本文对近年来国内外有关淀粉凝胶的研究进行综述。从凝胶形成的机理出发，全面地论述了淀粉来源、淀粉种类、水分、温度、盐类、共存成分及变性对淀粉凝胶的影响。

关键词：淀粉;凝胶;来源;种类;外界因素

我国幅员辽阔，随着现在社会人口迁移以及饮食文化融合的加快，过去南米北面的饮食差异现在已大大减少。在以大米为原料的食品中，米粉是主要产品之一。近年来，由于方便面在油炸过程中不可避免地会产生含毒性的多环芳烃类物质的缺陷。而米粉是广大南方地区最喜欢吃的食物之一，因此开发方便米粉类食品就形成研究和开发的热潮。

研究凝胶的条件及机理，提高米粉及其它米制品的质量，无论是对食品体系品质的改良，还是对淀粉理论的发展，都具有重要意义。

1.大米淀粉的形态和结构

大米的主要成分是淀粉，因此，大米淀粉的性质直接影响大米及其加工制品的性质。影响大米淀粉性质的因素有两个，即淀粉分子结构和淀粉分子间的相互作用。虽然淀粉仅有葡萄糖构成，似乎十分简单，然而至今人们对淀粉的基本结构尚未弄清[1]。

人类现有的研究手段还难于从根本上了解淀粉的分子结构、分子间关系和淀粉粒结构及解释淀粉的功能特性。

大米淀粉的结构

淀粉粒是淀粉的储藏形态，单个的大米淀粉粒为多角形，直径3一9μm，是天然淀粉粒中粒度最小的。大米淀粉一般由20-60个单个淀粉粒聚合而成复合淀粉粒，其形态有多种，直径7一39μm。一般认为，淀粉粒是具有非结晶区，部分结晶区和结晶区的聚合物[2]。

大米淀粉粒由直链淀粉和支链淀粉组成，二者的基本成分都是葡萄糖。

直链淀粉由a-D葡萄糖以a-1，4糖苷键联结而成，分子量约为 10000～250000。最新的研究发现直链淀粉也有少量分支。支链淀粉由a-D-葡萄糖以a-1，4糖苷键联结而成主链，并由β-1，6糖苷键联结葡萄糖成支链共同形成的聚合物。支链淀粉高度分支，含有96%的a-1，4糖苷键和4%的β-1，6糖苷键。目前广泛接受的模型是Nikunl和French的束模型。该模型由Manners and Matheson提出，并由Hiukuri加以修正，其模型中淀粉分子可能含有10000～100000个单链，每个束有约22～25个链构成颗粒的结晶区。

2.淀粉凝胶的形成机制

人们对淀粉凝胶形成机制的认识，是随着研究的深入而变化的。

早期的Ring等人认为，糊化后的淀粉糊可以看作渗析出来的直链淀粉形成的凝胶网络包裹着充分水化膨胀的淀粉粒，淀粉粒内为支链淀粉聚集区;淀粉凝胶的强度与直链凝胶网络和水化膨胀的淀粉粒强度有关[4]。

上世纪90年代末，Fredriksson通过对淀粉凝胶分子水平的研究得出，淀粉的凝胶主要是直链淀粉分子的缠绕和有序化，即糊化后从淀粉粒中渗析出来的直链淀粉，在降温冷却的过程中以双螺旋形式互相缠绕形成凝胶网络，并在部分区域有序化形成微晶[5]。

基于淀粉与手性侧链聚合物液晶之间的相似性，近来Waigh[6]等采用最新的液晶方法研究了淀粉的凝胶化过程。对支链淀粉分子相行为特性定义了三个重要的参数：片层有序性参数（ψ），支链淀粉双螺旋的纵向有序性参数（φ），样品的螺旋性（h，螺旋/盘绕比率）。淀粉凝胶化的液晶性质用支链淀粉不同部分可移动程度和有序参数来描述。

3.外因对淀粉凝胶的影响

3.1 水分对淀粉凝胶的影响

水作为一种增塑剂，会影响糊化后淀粉分子链的迁移，决定淀粉分子链重新聚合的速率。在近来的试验中发现，水分含量较低时，淀粉分子链的迁移困难;水分含量较高时，虽然淀粉分子链迁移速率提高，但由于浓度的降低，淀粉分子交联缠绕和聚合有序的机会减少。因此水分含量过高和过低都会抑制淀粉分子的交联缠绕和结晶重排。4℃下储藏，体系水分含量在60%时，大米支链淀粉最易重结晶。糊化时水分含量越低，形成的直链一脂质复合物解体温度越高[7]。

Silva等用核磁共振法对淀粉的淀粉一水体系研究发现，凝胶值随着温度和水分的升高而增加。试验表明：55%水分含量是淀粉完全凝胶的最小水分含量[8]。

3.2 温度对淀粉凝胶的影响

Orford等发现大米淀粉糊化后的冷却凝胶过程中，在80～95℃淀粉分子链通过氢键交联聚合，直链含量越高，生成的氢键越多，这些氢键的形成使得凝胶的硬度和弹性增大[9]。丁文平等在研究温度对大米淀粉凝胶的影响中发现，25℃时形成的大米淀粉凝胶比4℃时形成的凝胶柔软而富有弹性，电镜分析显示其网络结构比4℃时的网络结构更均匀致密，4℃时淀粉回生速率较快，支链淀粉晶核的生长方式为一次成核;25℃时淀粉回生速率较慢，支链淀粉晶核的生长方式为不断成核[10]。

4.淀粉凝胶状态的研究方法

随着科学技术的不断进步，许多新技术和新方法不断被发现并被应用到淀粉凝胶状态的研究中。

4.1差示扫描量热法（DSC）

DSC可以测定晶体熔融时的吸热和晶体形成时的放热。通过热焙的比较来测定晶体的含量，样品热焙越大，晶体含量越高。

具体操作为：用样品铝盒称取4.0mg左右的样品一批（精确到0.lmg），按m（样品）：m（水）=1：2的比例加入去离子水，密封后隔夜放置平衡。用差示扫描量热仪（DSC）进行糊化和凝胶测试。扫描温度从20℃到 100℃，然后从100℃冷却到20℃，扫描速率为10oCmin[35]。

4.2动态流变仪法

这是将合成高分子物性测试手段成功引入食品生物大分子研究领域的一个范例。

动态流变仪测定中，储藏模量G’的变化可以反映出凝胶硬度和强度的变化，G’值越大，说明形成的凝胶硬度和强度越高。具体操作为：称取淀粉5.0g，先将1.0g淀粉倒入10mL去离子水中，沸水浴搅拌加热制成淀粉糊，然后将剩余淀粉倒入淀粉糊中，搅拌均匀，静置30min待水分分布均匀后进行淀粉糊化和凝胶测试。

4.3物性测试仪法

物性测试仪通过更换不同的测试探头可以测定：①米粉的延伸性：包括拉力、延伸距离;②米粉的抗剪切性：包括剪切力、剪切时间、咀嚼面积。这些指标能够很好的反映米粉的物理性质。并且具有操作简便，速度快等优点，在试验室较常用。

参考文献

[1] Ann-Charlotte Aliasson. Carbohydrates in food [J].Marcel Dekker Inc.，1996： 25-28

[2] Helen Charley，Connie Weaver . Foods—A Scientific Approach （Third Edition） [M] . Prentice-Hall Inc .，Simon & Schuster/A Viacom Company，1998 25-28

[3] Zoble H F. Starch crystal transformations and their industrial important [J].Starch，1998，     40 （1）  1～7