變性淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與研究進(jìn)展

楊偉軍

（南寧市食品藥品安全信息與監(jiān)控中心，廣西 南寧 530023）

變性淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與研究進(jìn)展

楊偉軍

（南寧市食品藥品安全信息與監(jiān)控中心，廣西 南寧 530023）

變性淀粉的很多性能均優(yōu)于原淀粉，使其在很多領(lǐng)域都有著非常好的應(yīng)用效果?？勺鳛槭称返娜榛瘎⒃龀韯┑?。文章介紹了目前變性淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用情況。

變性淀粉；食品工業(yè)；應(yīng)用

1 基本概念

1.1 變性淀粉的定義

變性淀粉是在淀粉固有的特性基礎(chǔ)上，為改善其性能和擴(kuò)大應(yīng)用范圍，利用物理方法、化學(xué)方法和酶法處理，在淀粉分子上引入新的官能團(tuán)或改變淀粉分子大小和淀粉顆粒性質(zhì)，從而改變淀粉的天然性質(zhì)（如：糊化溫度、熱粘度及其穩(wěn)定性、凍融穩(wěn)定性、凝膠力、成膜性、透明性等），使其更適合于一定應(yīng)用的要求而制備的淀粉衍生物。

1.2 變性的目的

變性淀粉的最大特點(diǎn)是通過各種變性手段，使淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)或者分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，然后讓淀粉的性質(zhì)（如淀粉在水里邊的分散性質(zhì)，以及淀粉的有關(guān)糊化、形成凝膠能力、淀粉的粘度等）發(fā)生一系列變化，以適應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ζ湫再|(zhì)的不同要求。變性的目的主要有三個(gè)：一是改善產(chǎn)品的加工性能，如現(xiàn)代食品加工的高溫殺菌要求淀粉糊化后能耐高溫等；二是提高產(chǎn)品質(zhì)量，如肉制品中添加變性淀粉與添加原淀粉相比，不但前者的口感要好于后者，同時(shí)，其貯藏性能遠(yuǎn)勝于后者；三是擴(kuò)大淀粉的用途，在很多領(lǐng)域，本不能使用原淀粉，但變性淀粉卻有很好的使用效果，如替代滑石粉的乳膠手套潤(rùn)滑劑高交聯(lián)淀粉即是如此。

1.3 變性淀粉的種類

目前變性淀粉的品種、規(guī)格達(dá)2000多種，變性淀粉的分類一般按照變性方法和工藝路線來分類。

（1）按變性的不同方式而分

①化學(xué)變性。指的是通過一定的化學(xué)試劑對(duì)淀粉進(jìn)行處理，最后獲得的淀粉。可以將化學(xué)變性得到的淀粉分為兩大類：第一種利用化學(xué)試劑，讓大分子淀粉的分子量降低；如經(jīng)過酸處理的淀粉、經(jīng)過氧化處理的淀粉等；第二種指用化學(xué)試劑讓淀粉的分子量進(jìn)一步升高而得的淀粉，如經(jīng)過酯化得到的淀粉、交聯(lián)得到的淀粉、接枝淀粉等。

②物理變性。比如用微波進(jìn)行處理而得到的淀粉、經(jīng)過預(yù)糊化而得到的淀粉，以及經(jīng)過機(jī)械進(jìn)行研磨或者射線進(jìn)行照射而得到的淀粉等。

③復(fù)合變性。是指經(jīng)過兩種以上（包括兩種）的處理方式所獲得的淀粉，包括有交聯(lián)-醚化淀粉以及交聯(lián)-氧化淀粉等多種。經(jīng)過復(fù)合變性得到的淀粉最突出的特點(diǎn)就是其具有多種變性淀粉的優(yōu)點(diǎn)集于一身。

④生物變性。是指利用一定的生物手段對(duì)淀粉進(jìn)行處理，比如一些多孔類的變性淀粉淀粉、利用生物產(chǎn)酶得到的酶解淀粉等。

（2）根據(jù)不同的工藝加工的變性淀粉而分

①有機(jī)溶劑法。有機(jī)溶劑法是指淀粉分散在有機(jī)溶劑或者含水的混合溶劑中，配成一定濃度的懸浮液，在一定的溫度下與化學(xué)試劑作用下，進(jìn)而獲得的淀粉。原理其實(shí)是和濕法制備一樣，這種方式的缺點(diǎn)是有機(jī)試劑回收不方便、價(jià)格相對(duì)比較高，而且很多有機(jī)試劑容易燃燒和爆炸。因此，這種制備變性淀粉的方法一般只有在生產(chǎn)有著非常高的附加值、取代度很高的產(chǎn)品時(shí)候才會(huì)使用，加工食品級(jí)的變性淀粉比較少用這種制備方法。

②利用濕法來處理。將淀粉放于水中，使得淀粉在水中分散，進(jìn)而配制成懸浮液（干基濃度控制在40%上下），然后經(jīng)過一些化學(xué)試劑以及在相應(yīng)的溫度下讓淀粉酸解、交聯(lián)等而進(jìn)行改性。

③利用干法來處理淀粉。將含有少量溶劑的淀粉或者少量水分（20%左右）的淀粉，通過和某些化學(xué)試劑發(fā)生一系列的化學(xué)變化得到的淀粉。

④滾筒干燥法。是工業(yè)上主要用來生產(chǎn)預(yù)糊化淀粉的一種生產(chǎn)工藝。它是將淀粉在調(diào)漿罐中調(diào)成一定濃度的淀粉乳，也可按要求加入化學(xué)試劑，混合均勻后，經(jīng)過泵的作用，將之加入到已經(jīng)經(jīng)過加熱的滾筒表面，在滾筒表面讓淀粉乳形成均勻的薄層，利用蒸汽在滾筒內(nèi)進(jìn)行加熱，讓淀粉乳快速的發(fā)生糊化，在滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)作用下，淀粉乳的水分不斷被蒸發(fā)，最終形成一層很薄的已經(jīng)干燥和糊化的淀粉薄膜，取下來進(jìn)行粉碎，然后篩分，最后得到所需要的淀粉。

⑤擠壓法。擠壓法是以集輸送、混合、加熱和剪切等多項(xiàng)單元操作于一體的生產(chǎn)工藝。

2 變性淀粉在我國和國外食品工業(yè)中的應(yīng)用

2.1 變性淀粉在我國食品工業(yè)中的應(yīng)用

2.1.1 在面制品中的應(yīng)用

變性淀粉在新鮮面制品的應(yīng)用研究，證明加入1%的酯化淀粉或羥丙基淀粉，能夠有效的使淀粉的回生程度得到降低，保持貯存后的濕面柔軟的口感，面條的溶出率、品質(zhì)都得到了改善。在油炸方便面中，加入 10%～15%的木薯醋酸酯交聯(lián)淀粉或者馬鈴薯醋酸酯交聯(lián)淀粉，可以提高面條筋力強(qiáng)度和產(chǎn)品復(fù)水性，耐泡而不糊湯，降低方便面油耗的2%～4%［1］。

2.1.2 在焙烤食品中應(yīng)用

（1）在面包中應(yīng)用。冷凍面團(tuán)存在穩(wěn)定性差、制成品體積較小、保質(zhì)期短等不足，加入酯化淀粉等變性淀粉，由于其具有良好的保水性，可以有效分散游離水，防止大冰晶的生成對(duì)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞。研究表明，在面包中添加一定量的變性淀粉可以延緩面包的老化，尤其是羥丙基淀粉的效果最為明顯，而且還能改善面包的質(zhì)構(gòu)，添加適量的羥丙基淀粉和乙酸酯淀粉的面包更加柔軟［2］。

（2）在蛋糕制品中的應(yīng)用。酯化淀粉是通過一定的方法加入了具有非常好保水性和親水性的乙?；鶊F(tuán)，在蛋糕的制作中加入，可以很好的將蛋糕的保水性提升，從而降低蛋糕的老化速度，使蛋糕的口感和貨架期得到提高［3］。

（3）在烘焙果醬中的應(yīng)用。耐焙烤性能是烘焙果醬最關(guān)鍵的影響因素，而果醬作為面包餡，在面包的烘烤中，特別容易出現(xiàn)水分丟失、發(fā)生塌陷以及表面因烘烤而引起干皺、起皮的情況。交聯(lián)穩(wěn)定化淀粉，在淀粉中引入了交聯(lián)鍵，使得淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)得到了增強(qiáng)，從而會(huì)讓淀粉在加熱過程中葡萄糖苷鍵的破壞的抵御能力得到提高。同時(shí)，淀粉原有的性質(zhì)得到保持，可以非常好的避免在加工過程中因?yàn)槊撍l(fā)生的脹餡這一類的問題。在果醬的加工中，加入交聯(lián)穩(wěn)定化淀粉，可以有效的解決果醬在加工中脫水而發(fā)生的脹餡這一類的問題。另一方面，經(jīng)過醚化和酯化可以提升變性淀粉的穩(wěn)定性和透明度，可以很好的避免果醬的水分散失。這樣制作的果醬，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的貯存、高溫烘烤，依然可以保持良好的涂抹性，體態(tài)柔滑、有光亮的色澤，不會(huì)發(fā)生起皮、分層的現(xiàn)象［3］。

2.1.3 在冷凍食品中的應(yīng)用

酯化淀粉、醚化淀粉和交聯(lián)復(fù)合變性淀粉具有良好的凍融穩(wěn)定性常作為增稠劑或者是乳化劑應(yīng)用在冷凍食品中［4］。因?yàn)槠鋬r(jià)格比食用膠低廉，改善效果比其他化學(xué)合成添加劑好，所以廣泛應(yīng)用在食品中。如湯圓經(jīng)過冷凍處理，會(huì)出現(xiàn)皮易裂的情況，而且不能夠反復(fù)冷凍融化，在制作湯圓的糯米粉中添加5%左右的醚化淀粉起粘結(jié)和潤(rùn)濕作用，可以避免皮的破裂和淀粉回生［1］。

2.1.4 在微波食品中的應(yīng)用

變性淀粉在微波食品中，可作為一種非常重要的配料，有穩(wěn)定和增稠的作用。另一方面，還可以對(duì)食品內(nèi)部水分的遷移得到控制，使食品的口感和質(zhì)構(gòu)得到改善。用作涂層的淀粉，能夠有效控制在微波加熱時(shí)水分的蒸發(fā)，增強(qiáng)食物表皮的脆性。在微波焙烤的面包中添加一定量的顆粒冷水溶脹淀粉可以解決面包應(yīng)淀粉老化和水分遷移引起的面包質(zhì)地硬和口感粗糙的問題。目前，許多傳統(tǒng)焙烤食品都會(huì)用到顆粒冷水溶脹淀粉，用來延長(zhǎng)面包等食品的貨架期、提升其柔軟度。因?yàn)轭w粒冷水溶脹淀粉糊化溫度很低，使得其在微波加熱的過程中，可以充分溶脹，這種淀粉因相互間的締合，從而導(dǎo)致淀粉老化的比一般的淀粉小很多，因而可讓冷凍面團(tuán)有較好的抗凍融穩(wěn)定性［5］。

微波焙烤蛋糕受到越來越多人的喜愛。想比較傳統(tǒng)焙烤方法，利用微波進(jìn)行焙烤，可以顯著的縮短加工時(shí)間，因而會(huì)影響到淀粉的化學(xué)膨松劑的效果以及淀粉的充分糊化。要提高面糊水分含量和面糊的粘度，可以選擇加入顆粒冷水溶脹淀粉，這種淀粉溶在水里之后，可形成粘度而增稠，可以使很多空氣泡被包裹，可提高蛋糕比體積，使其結(jié)構(gòu)更松軟［5］。

2.1.5 在飲料中的應(yīng)用

親水性淀粉在均質(zhì)、攪拌下，可以形成穩(wěn)定性極佳而且很微小的膠體，能夠用來作為乳化液穩(wěn)定劑，代替明膠、阿拉伯膠、干酪素在食品工業(yè)中的應(yīng)用。變性淀粉（如純膠）在軟飲料生產(chǎn)中使用，有穩(wěn)定、增稠的作用，并且可以改善口感。如生產(chǎn)碳酸飲料，添加純膠可提高飲料口感的潤(rùn)滑感、厚度，賦予飲料光澤［1］。CMS可代替部分的CMC用于飲料中的增稠劑［6］，磷酸酯淀粉鈉也用于果汁飲料等食品中作增稠劑。在固體飲料中，添加預(yù)糊化淀粉、麥芽糊精或酯化淀粉，可顯著提高固體物料的復(fù)水性，沖調(diào)后粘度增加，口感細(xì)膩。

2.1.6 在肉制品中的應(yīng)用

在肉制品中，使用過多的原淀粉會(huì)使產(chǎn)品粗糙、無彈性、口感差，主要原因是淀粉經(jīng)過高溫糊化后，在低溫貯藏時(shí)會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象［7］，而變性淀粉有著比較低的糊化溫度，可以在蛋白質(zhì)變性的同時(shí)發(fā)生糊化，并且及時(shí)的吸收蛋白質(zhì)因受熱變性而失去的水分，使淀粉顆粒柔軟而富有彈性，起到保水、黏著的雙重作用。在肉制品中添加改性淀粉，可讓肉制品的組織更加細(xì)膩，結(jié)構(gòu)更加緊密，富有彈性，鮮嫩適口［8］。

2.1.7 在乳制品中的應(yīng)用

在酸奶的制作中，發(fā)酵體系的 PH降低到酪蛋白的等電點(diǎn)，酪蛋白會(huì)變性凝固，產(chǎn)生酪蛋白微膠粒與水相連的三維網(wǎng)狀體系骨架，成凝乳狀，這個(gè)時(shí)候，乳酸菌不會(huì)直接利用已經(jīng)糊化了的淀粉，糊化的淀粉可以填充在三維網(wǎng)狀體系骨架中，達(dá)到束縛游離水，維護(hù)體系的穩(wěn)定性的作用［1］。酸奶加工過程中通常伴有攪拌、均質(zhì)、泵料等機(jī)械剪切力，變性淀粉通過交聯(lián)后具有抗剪切、耐酸等特性，黏度穩(wěn)定性好，可以防止在低溫貯藏過程中乳清析出，延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期。

2.1.8 在糖果中的應(yīng)用

目前，關(guān)于糖果中所使用的變性淀粉主要有兩大類：一類是凝膠劑，如牛皮糖中用的酸解淀粉。酸處理淀粉峰值粘度的降低和凝膠性能的提高在糖果工業(yè)中尤為重要：能使糖漿流動(dòng)性好，便于澆模成型，使糖體不拖細(xì)長(zhǎng)的糖尾；澆模后冷卻至室溫，就能凝結(jié)成型，從粉模中取出。瓊脂、阿拉伯樹膠可以用氧化淀粉來代替，氧化淀粉可以用來制備軟糖食品、膠凍，用這樣的淀粉制作成的軟糖，有很好的貯存穩(wěn)定性。另一類是起黏結(jié)劑的作用的填充料，如口香糖中使用的變性預(yù)糊化淀粉或者預(yù)糊化淀粉［1］。

2.1.9 在調(diào)味品中的應(yīng)用

氧化淀粉因?yàn)橥该鞫缺容^高，使用中有一定的凝膠性能，上色的性能比較好。因其粘度低，可用于汁狀調(diào)味料，達(dá)到增稠效果，提升感官的掛壁性。醚化淀粉、酯化淀粉以及交聯(lián)醚化、酯化等復(fù)合變性淀粉常用于醬類或膏狀調(diào)味料，如在辣椒醬、番茄醬等調(diào)味料中，使用變性淀粉后，成本比使用食品膠類大大下降；同時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間存放不會(huì)分層，醬的外觀有光澤，口感細(xì)膩，在這類調(diào)味料中交聯(lián)酯化等復(fù)合變性淀粉最為合適［9］。

2.1.10 在甜食中的應(yīng)用

變性淀粉用在冰淇淋中，可代替部分脂肪，提高結(jié)合水量，同時(shí)有穩(wěn)定氣泡作用，使產(chǎn)品具有類似脂肪的組織結(jié)構(gòu)，可以降低生產(chǎn)成本。

2.1.11 在休閑食品的應(yīng)用[10]

由于休閑食品的脆性、香精黏附性、膨脹性、纖維素強(qiáng)化作用和起泡性等特點(diǎn)， 在焙烤或油炸膨化食品中，通過加入一些特殊的變性淀粉，可以有效的提高其脆性和膨脹性。例如，各種預(yù)糊化的蠟質(zhì)玉米變性淀粉可以在烘烤的時(shí)候包住氣體，進(jìn)而慢慢膨脹，形成網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，為烘焙、油炸的膨化小食品提供松脆的外衣和蓬松的口感。采用由木薯制成的專用變性淀粉，可降低休閑食品涂層中的碎裂，能在休閑食品表面形成一層有光澤、平滑、透明的薄膜，為開發(fā)花生脆餅、巧克力涂層糖果、膠質(zhì)軟糖等新產(chǎn)品提供了機(jī)會(huì)。

2.2 變性淀粉在國外食品工業(yè)中應(yīng)用研究[11]

2.2.1 預(yù)糊化淀粉

由于具有冷水可溶性，廣泛用于食品業(yè)中。

2.2.2 酸解或酶解淀粉

降低了淀粉分子聚合度和粘度，增強(qiáng)了淀粉老化和回生性。常用于糖果、油炸產(chǎn)品中的面漿和油炸產(chǎn)品的外衣等。

2.2.3 氧化淀粉

粘度低，透明度高，低溫穩(wěn)定性高。經(jīng)?？梢栽谟驼ㄊ称?，如魚、鴨等各類肉排等的表面加入，可以讓調(diào)料更加容易粘附，改善味道；還用于乳制品的組織成型劑。

2.2.4 糊精

粘度低，甜度低、成膜性好。用于各種食品表面的裹衣；麥芽糊精可作為乳制品和焙烤食品中的脂肪替代品。

2.2.5 醚化淀粉（羥丙基淀粉、羧甲基淀粉）

透明度高、粘度高，減弱了老化趨勢(shì)，提高了凍融穩(wěn)定性。廣泛用于肉汁、醬料、布丁等食品中。

2.2.6 酯化淀粉（醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉和辛烯基琥珀酸淀粉酯）

糊化溫度低、不易老化，膠凝性弱，糊透明度高。主要用于冷藏食品和速凍食品，也可用作乳化穩(wěn)定劑和微膠囊壁材。

2.2.7 交聯(lián)淀粉

具有良好的抗剪切、耐高溫和酸的能力。主要用于湯羹類、調(diào)味汁、調(diào)味醬、乳制品和焙烤食品的增稠劑和組織成型劑。

2.2.8 復(fù)合變性淀粉

耐酸、耐高溫、抗剪切、抗老化。主要用于一些冷藏、罐裝、速凍食品、肉汁、布丁等。

3 有關(guān)變性淀粉應(yīng)用實(shí)例

3.1 在冷凍面團(tuán)中的應(yīng)用

在冷凍面團(tuán)中添加羥丙基淀粉、乙酸酯淀粉和交聯(lián)淀粉可以改善面包質(zhì)構(gòu)的同時(shí)，還能延緩面包老化，其中羥丙基淀粉對(duì)延緩面包淀粉的老化的作用最為明顯［12］。

3.2 在蛋糕中的應(yīng)用

在蛋糕中添加預(yù)糊化淀粉、酸解淀粉和交聯(lián)淀粉，可以使蛋糕質(zhì)地更柔軟，而且延長(zhǎng)了貨架期，但是降低了蛋糕體積［13］。E. Wilderjans［14］等研究發(fā)現(xiàn)，在蛋糕冷卻過程中，淀粉形成凝膠的能力與蛋糕塌陷有關(guān)，羥丙基淀粉由于凝膠性差，結(jié)果導(dǎo)致添加羥丙基淀粉的蛋糕塌陷最嚴(yán)重，而交聯(lián)淀粉由于具有良好的凝膠性能，添加交聯(lián)淀粉的蛋糕的塌陷度弱于空白對(duì)照組。淀粉凝膠影響蛋糕的硬度，而聚集的蛋白質(zhì)則影響蛋糕的彈性。

3.3 在米粉中的應(yīng)用

Chanpen Charutigon［15］等研究了交聯(lián)淀粉和一種單酸甘油酯對(duì)米粉蒸煮特性和感官評(píng)價(jià)的影響，結(jié)果表明交聯(lián)淀粉和單酸甘油酯降低了米粉的粘性，改善了米粉的質(zhì)構(gòu)。交聯(lián)淀粉由于較低膨脹力和吸水性，降低了米粉的蒸煮后的質(zhì)量，但增加了蒸煮損失率；而單酸甘油酯與直鏈淀粉形成的水不溶性復(fù)合物，抑制了直鏈淀粉的糊化，阻止了淀粉顆粒的吸水膨脹，所以降低了米粉的粘性和蒸煮后的質(zhì)量。另外，單酸甘油酯能夠降低米粉的蒸煮損失率，但隨著添加量的增加降低蒸煮損失率不顯著。

3.4 在乳制品中的應(yīng)用

John S.Mounsey等［16］研究了在仿制干酪中添加原淀粉、預(yù)糊化淀粉、交聯(lián)淀粉和交聯(lián)復(fù)合變性淀粉對(duì)干酪微觀結(jié)構(gòu)及流變學(xué)的影響，相對(duì)于空白組（0%淀粉），添加 15%的交聯(lián)淀粉的干酪的脂肪球更小，乳化效果好，而添加2.5%的預(yù)糊化淀粉的干酪脂肪球大，乳化效果差；添加糯米淀粉和糯米交聯(lián)乙酸酯淀粉的干酪中，在蛋白質(zhì)基質(zhì)中的淀粉顆粒較大。添加 28%的原淀粉、交聯(lián)淀粉和交聯(lián)乙酸酯淀粉顯著增加了干酪的彈性模量；而除了添加交聯(lián)淀粉，其他淀粉都降低了干酪的硬度。

4 結(jié)語

在食品行業(yè)中，各種食品的加工方法不盡相同，食品的種類繁多。變性淀粉經(jīng)過一定的手段（生物方法、物理方法、化學(xué)方法），讓淀粉性能發(fā)生改變，人體一定程度上可以完全吸收這樣的淀粉；另外，其營養(yǎng)價(jià)值包括安全性都與原淀粉相同。因?yàn)槠鋬?yōu)越的性能而得到越來越多食品廠家的重視，逐步在不同的食品加工中得到了大力的發(fā)展，如烘烤食品、冷凍食品、微波食品、調(diào)味醬類等。伴隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，變性淀粉因其獨(dú)特的性能，在國內(nèi)外食品的工業(yè)中的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。

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Application status of modified starch in food industry and its research progress

Many of the properties of modified starch are better than the original starch， so it has a very good application in many fields. Modified starch can be used as emulsifier， thickener， etc. This paper introduces the application of modified starch in food industry in our country and abroad.

Modified starch； food industry； application

TS23

Α

1008-1151（2016）06-0039-04

2016-05-10

楊偉軍（1963-），男，南寧市食品藥品安全信息與監(jiān)控中心高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槭称饭こ碳笆称钒踩珮?biāo)準(zhǔn)。