黑龍江 陳美榮 黃莉 關(guān)向陽

變性淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

黑龍江 陳美榮 黃莉 關(guān)向陽

本文簡(jiǎn)要介紹了變性淀粉的發(fā)展概況和種類，闡述了變性淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用，概述了變性淀粉在食品工業(yè)中的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)針對(duì)存在的問題，提出幾點(diǎn)建議。

淀粉；變性淀粉；食品工業(yè)

前言

我國具有豐富的玉米、馬鈴薯、木薯等天然淀粉生產(chǎn)資源[1]。淀粉作為一種綠色可再生資源，取之不盡、用之不竭[2]，已成為工業(yè)領(lǐng)域重要的廉價(jià)有機(jī)原料。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，因淀粉的某些特性缺陷，原淀粉很難滿足現(xiàn)代新型工業(yè)的要求。其主要缺陷表現(xiàn)在[3]：口感差、粘度不一致、易變稀、易老化、冷水不溶性、乳化能力和凝膠能力低。為改善淀粉的性能擴(kuò)大應(yīng)用范圍，將淀粉通過物理、化學(xué)、酶法的變性和復(fù)合處理，改變了淀粉的天然理化性質(zhì)（某些葡萄糖單位的化學(xué)結(jié)構(gòu)改變），使其原有性能得到改良，增加了一些新功能或引進(jìn)新的特性，使得性質(zhì)各異、適用于不同應(yīng)用領(lǐng)域的變性淀粉[4]。

1 變性淀粉的種類及性能特點(diǎn)

變性淀粉的分類方法大致分為原淀粉來源分類法和變性方法（變性原理）分類法兩種。根據(jù)原淀粉來源不同，可分為玉米變性淀粉、馬鈴薯變性淀粉、木薯變性淀粉、大米變性淀粉、小麥變性淀粉等；而根據(jù)變性方法不同，又可分為物理變性（預(yù)糊化淀粉）、化學(xué)變性和酶變性[5]，其中目前酶變性的生產(chǎn)方法被采用的較少，最常用到的則為化學(xué)變性。葡萄糖分子失水縮合形成淀粉，所有化學(xué)反應(yīng)都發(fā)生在以下兩個(gè)基團(tuán)上：未發(fā)生反應(yīng)的羥基；失水縮合形成的糖苷鍵。根據(jù)化學(xué)變性原理不同，變性淀粉通常被分為氧化淀粉、降解變性淀粉（如酸解淀粉）、酯化變性淀粉（如醋酸酯淀粉）、醚化變性淀粉（如羥丙基淀粉）、復(fù)合變性淀粉（如交聯(lián)淀粉）、糊精（部分糖苷鍵斷裂）等。影響變性淀粉性能的主要因素有原淀粉性質(zhì)、變性方法和變性程度。

1.1 預(yù)糊化淀粉

把淀粉在一定量水存在下進(jìn)行加熱處理后，淀粉顆粒溶脹成為糊狀，規(guī)則排列的膠束被破壞，微晶消失，且易接受酶的作用。這種淀粉稱為預(yù)糊化淀粉，也稱a-淀粉。預(yù)糊化淀粉能在冷水中溶脹、溶解，且糊液比原淀粉穩(wěn)定，不易凝沉，保水性強(qiáng)。

1.2 顆粒狀冷水可溶淀粉(GCWS)

顆粒狀冷水可溶淀粉在某種意義上講，就是對(duì)預(yù)糊化淀粉的生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)后得到的一種產(chǎn)品。改進(jìn)方法主要包括含水多元醇溶液處理法、酒精堿溶液法、高溫高壓酒精溶液熱處理法、脈沖噴氣法和高壓噴射噴霧干燥法。顆粒狀冷水可溶淀粉能保持原淀粉的顆粒狀態(tài)，其復(fù)水后的糊與原淀粉糊的性質(zhì)基本相同。

1.3 淀粉糖

淀粉糖是淀粉經(jīng)酸水解不完全糖化的產(chǎn)物，包括葡萄糖，麥芽糖，低聚糖，糊精等產(chǎn)物。有效控制水解程度可得到飴糖、葡萄糖、麥芽糖和異構(gòu)化糖。葡萄糖甜味純正可代替蔗糖。麥芽糖甜度較低是蔗糖的40%，可和水及其他極性化合物絡(luò)合成絡(luò)合物，另外，人體吸收麥芽糖不需要胰島素。麥芽糖醇是麥芽糖的一種衍生物，甜味和蔗糖相似，但其熱量很低，可促進(jìn)腸道菌雙歧桿菌的生長(zhǎng)。

1.4 酸變性淀粉

酸變性淀粉是用酸來處理淀粉，改變淀粉團(tuán)粒形狀的一類變性淀粉，又稱酸解淀粉。酸解淀粉基本保持原淀粉顆粒的形狀，其中直鏈淀粉含量增加。其熱糊粘度較低、流度變大，透明度增加，冷卻凝沉作用較強(qiáng)易老化成渾濁的堅(jiān)實(shí)凝膠。

1.5 氧化淀粉

氧化淀粉是淀粉在酸、堿、中性介質(zhì)中，與氧化劑作用使淀粉氧化，在淀粉分子鏈上引入羰基和羧基，形成的一類產(chǎn)品。氧化淀粉粘度低、凝膠化作用小、高固體分散。氧化淀粉糊液凝沉作用很小，有較好的穩(wěn)定性、成膜性、粘合性和透明度。

1.6 醋酸酯淀粉

醋酸酯淀粉是淀粉在中性介質(zhì)中，將淀粉分子中的羥基醋酸化后得到的產(chǎn)品。醋酸酯淀粉糊糊絲長(zhǎng)、透明度高、成膜性好，持水性好，動(dòng)容穩(wěn)定性高。

1.7 羥丙基淀粉

羥丙基淀粉是淀粉在堿性介質(zhì)中，將淀粉分子中的羥基用羥丙基取代得到的取代基淀粉。羥丙基淀粉的凍融穩(wěn)定性和透光率高。

1.8 交聯(lián)淀粉

交聯(lián)淀粉是淀粉在堿性介質(zhì)中，用交聯(lián)劑（能與淀粉分子中兩個(gè)或多個(gè)羥基其反應(yīng)的化學(xué)試劑）對(duì)淀粉進(jìn)行復(fù)合變性可到的一類變性淀粉。交聯(lián)淀粉糊化溫度較高，對(duì)熱酸和剪切力具有高穩(wěn)定性，可延緩淀粉的凝沉作用，冷凍穩(wěn)定性和凍融穩(wěn)定性高。

2 變性淀粉在食品領(lǐng)域的應(yīng)用

變性淀粉最初主要用于造紙、紡織、日化工業(yè)，而在食品工業(yè)中應(yīng)用起步較晚。近幾年，人們發(fā)現(xiàn)變性淀粉能夠滿足食品生產(chǎn)上的特殊需要（現(xiàn)代食品加工中的高溫殺菌、機(jī)械攪拌及泵的輸送等工藝設(shè)計(jì)；食品的不同性質(zhì)、不同儲(chǔ)藏方法及不同使用初衷等，都要求原輔料具有耐高溫、抗剪切、性能穩(wěn)定、凍融穩(wěn)定性好、耐低pH值、成膜性好、涂抹性好、糊化溫度低、透明度高、凝膠性強(qiáng)等特殊性質(zhì)）；能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量（改善食品彈性、嫩度、保水性、黏著力、口感、多汁性和切片性等）和出品率；價(jià)格又遠(yuǎn)低于功能相似的其他添加劑，作為一種填充原料和工藝助劑被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中[6][7]。在食品生產(chǎn)中，變性淀粉主要用于以下幾個(gè)方面。

（1）預(yù)糊化淀粉：在方便食品中，可免蒸煮加熱，起到增稠、改善口感的作用（在米粉生產(chǎn)中添加5%時(shí)，可使米粉外觀好、表面光滑、透明感強(qiáng)、口感筋道爽滑，還可使米粉組織結(jié)構(gòu)細(xì)膩，延長(zhǎng)貯存時(shí)間）；在老人及嬰幼兒食品中使用時(shí)，有利于人體消化吸收；在焙烤食品（蛋糕、面包）中添加4%可使產(chǎn)品保持柔軟蓬松，延緩老化。

（2）顆粒狀冷水可溶淀粉：在微波食品以及布丁，肉汁，餡、果汁、軟糖的生產(chǎn)中，因其具有優(yōu)越的熱穩(wěn)定性、增粘性及在水中快速溶脹等特點(diǎn)，被廣泛用作增稠劑和保形劑。

（3）葡萄糖：在發(fā)酵工業(yè)（釀酒、味精、氨基酸、酶制劑）中，可作為微生物培養(yǎng)基的最主要原料；在糖果、糕點(diǎn)、飲料、果醬、乳制品等食品中，可用作甜味劑代替蔗糖。

（4）麥芽糖：在制作適合糖尿病患者的食品中，可作為一種甜味劑而不致引起血糖升高。也可作為保濕劑和保香助劑應(yīng)用于食品工業(yè)中。

（5）酸解淀粉：生產(chǎn)果凍和糖果食品時(shí)，可代替阿拉伯膠和瓊脂。大大降低成本的同時(shí)保證了口感，提高了儲(chǔ)存穩(wěn)定性，使產(chǎn)品質(zhì)地緊湊，外形柔軟，富有彈性，耐咀嚼，不粘紙，高溫不收縮，不起砂，不粘牙。

（6）氧化淀粉：在面包生產(chǎn)中，加入能改善面團(tuán)的物理特性及面包孔的結(jié)構(gòu)，提高氣體保持能力，縮短發(fā)酵時(shí)間，增加面包體積，同時(shí)能增加面包彈性，延長(zhǎng)貨架期。

（7）羥丙基淀粉：在飲料制作中，可賦予乳飲料脂感，能保護(hù)茶飲料中的色素使長(zhǎng)時(shí)間不發(fā)生顯著變化，使果汁飲料等具有肉質(zhì)組織狀態(tài)。在肉汁、沙司、果肉布丁中可用作增稠劑，可使之平滑、濃稠透明、無顆粒結(jié)構(gòu)，并且有良好的凍融穩(wěn)定性和耐煮性，口感好。

（8）醋酸酯淀粉：在方便面生產(chǎn)過程中使用約10%-15%可提高面條筋力強(qiáng)度，可賦予面條光潔、平滑的外表，使其口感爽滑筋道，縮短蒸煮時(shí)間，復(fù)水性加快可防止混湯、斷條，降低了吸油量（約能降低2%-4%）。在腸類等肉制品生產(chǎn)中可使產(chǎn)品具有良好的切片性，增強(qiáng)制品的彈性、韌性及結(jié)著性，提高保水性、保油性。

（9）交聯(lián)淀粉：在色拉調(diào)味汁中用作增稠劑，可使其在酸性條件和均化過程中產(chǎn)生的高剪切力下仍能保持所需粘度。

3 變性淀粉在食品工業(yè)中的發(fā)展前景

同一種變性淀粉具有不同的功能特性；功能特性相似的不同變性淀粉在特定食品生產(chǎn)中，具有不同的效果和突出功能。因此，未來的變性淀粉應(yīng)用研究方向應(yīng)為，品種進(jìn)一步細(xì)化，專用性不斷增強(qiáng)。如何使特定的變性淀粉應(yīng)用于特定食品中，充分發(fā)揮其特有的功能特性，是今后變性淀粉開發(fā)及應(yīng)用的趨勢(shì)。

影響變性淀粉性質(zhì)的因素主要有原淀粉的性質(zhì)和生產(chǎn)方法和工藝控制。變性淀粉最大的優(yōu)勢(shì)是價(jià)格較低。因此，變性淀粉行業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展的生產(chǎn)研究原則應(yīng)為，增加原淀粉生產(chǎn)用農(nóng)作物的淀粉含量，優(yōu)化原淀粉品質(zhì)，改變生產(chǎn)方法、改進(jìn)生產(chǎn)工藝使變性淀粉的功能特性得到不斷改善。

食品工業(yè)是變性淀粉有待拓展的一個(gè)巨大市場(chǎng)。因此，需要食品開發(fā)人員加大開發(fā)力度，經(jīng)過多重選擇，反復(fù)試驗(yàn)，使變性淀粉在食品應(yīng)用中達(dá)到最佳效果，從而使變性淀粉廣泛的應(yīng)用于食品領(lǐng)域。

4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

在歐美發(fā)達(dá)國家，變性淀粉在食品生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，研究也比較深入，國外生產(chǎn)應(yīng)用的變性淀粉有一百多種，一千多個(gè)品牌，變性淀粉的生產(chǎn)占原淀粉的近三分之一。在我國，變性淀粉研究與生產(chǎn)起步較晚，現(xiàn)在只有二十幾個(gè)品種，變性淀粉的生產(chǎn)占原淀粉不到二十分之一[8]。而且由于變性淀粉比原淀粉成本偏高，限制了國內(nèi)變性淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用。但目前國內(nèi)的一些食品企業(yè)也針對(duì)變性淀粉的特性進(jìn)行了某些應(yīng)用，不過還不夠深入。

5 變性淀粉在我國存在的問題及建議

5.1 存在的問題

（1）變性淀粉的生產(chǎn)沒有統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，只是生產(chǎn)廠家根據(jù)不同的客戶需求生產(chǎn)質(zhì)量不同的變性淀粉；

（2）生產(chǎn)廠家存在盲目發(fā)展、品種單一、產(chǎn)品重復(fù)、生產(chǎn)規(guī)模小，一般規(guī)模都在幾千噸，上萬噸的企業(yè)較少。企業(yè)產(chǎn)品營(yíng)銷困難，裝置開工率不足；

（3）研究單位對(duì)淀粉的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)的研究不夠深入；

（4）應(yīng)用范圍還不夠廣泛；

(5）與國外相比，變性淀粉產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。有些產(chǎn)品仍需花大量外匯（每年5000萬～6000萬）從國外進(jìn)口；

（6）除少數(shù)生產(chǎn)廠家安裝了控制設(shè)備，一般生產(chǎn)廠家設(shè)備簡(jiǎn)陋，技術(shù)薄弱，不具備新產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用能力。

5.2 幾點(diǎn)建議

(1）生產(chǎn)單位應(yīng)主動(dòng)與使用單位和相應(yīng)的科研單位建立密切的協(xié)作關(guān)系，使自己的產(chǎn)品符合應(yīng)用的要求；

(2）研究單位要根據(jù)自己的專業(yè)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)揮自己的作用。經(jīng)常進(jìn)行有實(shí)質(zhì)性的技術(shù)交流，是我國變性淀粉的科學(xué)技術(shù)在短期內(nèi)有一個(gè)明顯的提高；

(3）在變性淀粉發(fā)展過程中，要對(duì)產(chǎn)品的用途和市場(chǎng)等因素作認(rèn)真分析，穩(wěn)中求快，避免盲目性，減少不應(yīng)有的損失的困難局面；

(4）相關(guān)部門根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)狀，結(jié)合應(yīng)用要求，針對(duì)各類變性淀粉制定統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

[1]張曉茹.變性淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展[J].化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)，第21卷第8期，2003-8.

[2]馮國濤，單志華.變性淀粉的種類及其應(yīng)用研究[J].皮革化工，第22卷第3期，2005-6.

[3]李浪.淀粉科學(xué)與技術(shù)[M].鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社.

[4]（美）沃茲堡（Wurzburg,O.B.），變性淀粉的性能與應(yīng)用[J].紡織工業(yè)出版社，1989.12.

[5]張燕萍.變性淀粉制造與應(yīng)用[M].北京：精細(xì)化工出版社，2001.

[6]P.J.Frazier.Starchstructure andfunctionality[J].TheRoyalSocietyofChemistry,1997.

[7]O.B.Wurzbueg.Modified starches properties anduses[M].CRCPressInc,1987.

[8]吳玉凱.顆粒狀冷水可溶淀粉[J].糧油食品科技，1998.（5）：21-24.

（作者單位：陳美榮,黑龍江北大荒馬鈴薯產(chǎn)業(yè)有限公司;黃莉,關(guān)向陽,牡丹江市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所）