小分子挥发性风味成分在淀粉老化过程中控释机理的研究

The compatibility and matching among molecules are the basic requirements to control the release of small flavor molecules in starch gel. In this project, the purified amylose and amylopectin are selected as the experimential material, and the typical volatile small flavors in starch food are as a model molecule. The single and multiplex starch molecules are respectively gelatinizated with one or more small flavors. During retrogradation, the crystal properties, the nanostructure of cavities and the phase transformation when small flavors are supplemented. The complexes are analysed by GC-MS, electron diffraction, infrared spectroscopy, 13C NMR to clear the synergies, competitive among small flavors. The complexing abilities among starch molecules and small flavors are explained by Flory-Huggins theory. Based on the means-field and the hydrophilic and oleophilic principle, the synergism of complexing agents are screened to control the phase transtition, and inbibite the release speed of small flavors. The macro-complexing abilities and stability are forecasted by Iodometry and Virial coefficients. The kinetic relationship between the starch aging speed and the released small flavors is established. The theoretical basis is provided for the small flavor delayed and entrapped in the starchy foods.

分子间的匹配性、相容性是淀粉凝胶体系控制风味小分子释放的基础。本项目拟选纯的直链和支链淀粉分子为材料，以淀粉食品中典型的挥发性小分子风味成分为模型分子；对单一和复合淀粉分子分别与1种及以上的风味小分子混合糊化；在老化过程中，分析风味小分子对淀粉分子结晶性、"空穴"尺微结构和相变的影响；利用GC-MS、电子衍射、红外光谱、13C NMR等解析淀粉分子与风味小分子间的包合结构，明晰风味小分子间的协同效应和竞争性；采用Flory-Huggins理论明确不同淀粉分子络合风味小分子的能力；基于中间场和亲水亲油原理，筛选增效络合剂，控制相变和抑制风味小分子释放速度；根据碘量法和维里系数，从宏观预测淀粉体系与风味小分子间的络合能力和稳定性；建立淀粉老化速度与风味小分子释放的动力学关系，为延长淀粉类食品中风味小分子的释放及风味小分子包埋提供理论基础。

1.背景和意义. 伸展的淀粉分子在老化过程中易形成外亲水内疏水的“空穴”结构，及缠结的网状结构。利用淀粉老化理论，研究不同淀粉分子包含小分子风味成分，有助于固体香料生产，为淀粉类风味食品加工与贮藏提供参考。.2、主要研究内容.（1）主要糖类小分子风味化合物以及不同种类淀粉原材料的选择。（2）不同直链和支链含量的淀粉分子糊化和老化性能研究。（3）利用淀粉老化机理，研究淀粉分子与挥发性风味小分子间的相互作用。（4）分子间的协同效应和稳定性研究。（5）复合物结构解析。（6）复合淀粉体系的设计和络合效果分析。（7）老化速度与风味小分子释放动力学关系。.3、主要研究进展、重要结果、关键数据等及其科学意义或应用前景.（1）完全糊化的籼米淀粉老化速度快于糯米淀粉；半糊化度的糯米淀粉老化速度快于籼米淀粉。（2）利用α-、β-、γ-糊精和不同聚合度的直链淀粉包合常见糖类小分子风味成分，获得了芳樟醇、己醇、庚醇、戊酸、薄荷醇适合β-糊精包合，而己醛、丁酸乙酯、丙酸乙酯、庚内脂、香芹酮及薄荷酮适合γ-糊精包合，聚合度在60以上的直链淀粉分子和高直链玉米淀粉在老化过程中包合小分子风味达到50-85%。（3）不同聚合度的直链淀粉络合风味小分子物质的效果高于单一聚合度的糊精或直链淀粉分子。（4）当弱极性风味小分子与非极性风味小分子混合时，弱极性小分子络合效果下降；微波有助风味小分子络合；羟丙基磷酸糯米淀粉的添加不能提高风味的络合能力，但提高稳定性。（5）淀粉分子形成的“空穴”受温度和湿度影响很大。（6）高直链淀粉经过淀粉酶适度水解后，络合弱极性和非极性小分子风味物质能够达到95%以上。（7）高温高湿不利于风味小分子的保持，随温度升高或湿度的增加，风味小分子易挥发。（8）风味小分子与淀粉复合物结构分析表明，分子中的-C=O、-COOH、-OH等基团间可形成新的键，有利网络结构包合。