變性淀粉在食品工業中的應用及發展趨勢

黑龍江 陳美榮 黃莉 關向陽

變性淀粉在食品工業中的應用及發展趨勢

黑龍江 陳美榮 黃莉 關向陽

本文簡要介紹了變性淀粉的發展概況和種類，闡述了變性淀粉在食品工業中的應用，概述了變性淀粉在食品工業中的發展趨勢，同時針對存在的問題，提出幾點建議。

淀粉；變性淀粉；食品工業

前言

我國具有豐富的玉米、馬鈴薯、木薯等天然淀粉生產資源[1]。淀粉作為一種綠色可再生資源，取之不盡、用之不竭[2]，已成為工業領域重要的廉價有機原料。隨著工業的迅速發展，因淀粉的某些特性缺陷，原淀粉很難滿足現代新型工業的要求。其主要缺陷表現在[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大應用范圍，將淀粉通過物理、化學、酶法的變性和復合處理，改變了淀粉的天然理化性質（某些葡萄糖單位的化學結構改變），使其原有性能得到改良，增加了一些新功能或引進新的特性，使得性質各異、適用于不同應用領域的變性淀粉[4]。

1 變性淀粉的種類及性能特點

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；而根據變性方法不同，又可分為物理變性（預糊化淀粉）、化學變性和酶變性[5]，其中目前酶變性的生產方法被采用的較少，最常用到的則為化學變性。葡萄糖分子失水縮合形成淀粉，所有化學反應都發生在以下兩個基團上：未發生反應的羥基；失水縮合形成的糖苷鍵。根據化學變性原理不同，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）、復合變性淀粉（如交聯淀粉）、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、變性方法和變性程度。

1.1 預糊化淀粉

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

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，就是對預糊化淀粉的生產工藝進行改進后得到的一種產品。改進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，其復水后的糊與原淀粉糊的性質基本相同。

1.3 淀粉糖

淀粉糖是淀粉經酸水解不完全糖化的產物，包括葡萄糖，麥芽糖，低聚糖，糊精等產物。有效控制水解程度可得到飴糖、葡萄糖、麥芽糖和異構化糖。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合成絡合物，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，可促進腸道菌雙歧桿菌的生長。

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，冷卻凝沉作用較強易老化成渾濁的堅實凝膠。

1.5 氧化淀粉

氧化淀粉是淀粉在酸、堿、中性介質中，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中，將淀粉分子中的羥基醋酸化后得到的產品。醋酸酯淀粉糊糊絲長、透明度高、成膜性好，持水性好，動容穩定性高。

1.7 羥丙基淀粉

羥丙基淀粉是淀粉在堿性介質中，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定性和透光率高。

1.8 交聯淀粉

交聯淀粉是淀粉在堿性介質中，用交聯劑（能與淀粉分子中兩個或多個羥基其反應的化學試劑）對淀粉進行復合變性可到的一類變性淀粉。交聯淀粉糊化溫度較高，對熱酸和剪切力具有高穩定性，可延緩淀粉的凝沉作用，冷凍穩定性和凍融穩定性高。

2 變性淀粉在食品領域的應用

變性淀粉最初主要用于造紙、紡織、日化工業，而在食品工業中應用起步較晚。近幾年，人們發現變性淀粉能夠滿足食品生產上的特殊需要（現代食品加工中的高溫殺菌、機械攪拌及泵的輸送等工藝設計；食品的不同性質、不同儲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、性能穩定、凍融穩定性好、耐低pH值、成膜性好、涂抹性好、糊化溫度低、透明度高、凝膠性強等特殊性質）；能夠提高產品質量（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；價格又遠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用于食品工業中[6][7]。在食品生產中，變性淀粉主要用于以下幾個方面。

（1）預糊化淀粉：在方便食品中，可免蒸煮加熱，起到增稠、改善口感的作用（在米粉生產中添加5%時，可使米粉外觀好、表面光滑、透明感強、口感筋道爽滑，還可使米粉組織結構細膩，延長貯存時間）；在老人及嬰幼兒食品中使用時，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、軟糖的生產中，因其具有優越的熱穩定性、增粘性及在水中快速溶脹等特點，被廣泛用作增稠劑和保形劑。

（3）葡萄糖：在發酵工業（釀酒、味精、氨基酸、酶制劑）中，可作為微生物培養基的最主要原料；在糖果、糕點、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用于食品工業中。

（5）酸解淀粉：生產果凍和糖果食品時，可代替阿拉伯膠和瓊脂。大大降低成本的同時保證了口感，提高了儲存穩定性，使產品質地緊湊，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：在面包生產中，加入能改善面團的物理特性及面包孔的結構，提高氣體保持能力，縮短發酵時間，增加面包體積，同時能增加面包彈性，延長貨架期。

（7）羥丙基淀粉：在飲料制作中，可賦予乳飲料脂感，能保護茶飲料中的色素使長時間不發生顯著變化，使果汁飲料等具有肉質組織狀態。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、無顆粒結構，并且有良好的凍融穩定性和耐煮性，口感好。

（8）醋酸酯淀粉：在方便面生產過程中使用約10%-15%可提高面條筋力強度，可賦予面條光潔、平滑的外表，使其口感爽滑筋道，縮短蒸煮時間，復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中可使產品具有良好的切片性，增強制品的彈性、韌性及結著性，提高保水性、保油性。

（9）交聯淀粉：在色拉調味汁中用作增稠劑，可使其在酸性條件和均化過程中產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中的發展前景

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中，具有不同的效果和突出功能。因此，未來的變性淀粉應用研究方向應為，品種進一步細化，專用性不斷增強。如何使特定的變性淀粉應用于特定食品中，充分發揮其特有的功能特性，是今后變性淀粉開發及應用的趨勢。

影響變性淀粉性質的因素主要有原淀粉的性質和生產方法和工藝控制。變性淀粉最大的優勢是價格較低。因此，變性淀粉行業長期發展的生產研究原則應為，增加原淀粉生產用農作物的淀粉含量，優化原淀粉品質，改變生產方法、改進生產工藝使變性淀粉的功能特性得到不斷改善。

食品工業是變性淀粉有待拓展的一個巨大市場。因此，需要食品開發人員加大開發力度，經過多重選擇，反復試驗，使變性淀粉在食品應用中達到最佳效果，從而使變性淀粉廣泛的應用于食品領域。

4 國內外研究現狀

在歐美發達國家，變性淀粉在食品生產中得到了廣泛的應用，研究也比較深入，國外生產應用的變性淀粉有一百多種，一千多個品牌，變性淀粉的生產占原淀粉的近三分之一。在我國，變性淀粉研究與生產起步較晚，現在只有二十幾個品種，變性淀粉的生產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，限制了國內變性淀粉在食品工業中的應用。但目前國內的一些食品企業也針對變性淀粉的特性進行了某些應用，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）變性淀粉的生產沒有統一的國家標準和行業標準，只是生產廠家根據不同的客戶需求生產質量不同的變性淀粉；

（2）生產廠家存在盲目發展、品種單一、產品重復、生產規模小，一般規模都在幾千噸，上萬噸的企業較少。企業產品營銷困難，裝置開工率不足；

（3）研究單位對淀粉的基礎理論和應用技術的研究不夠深入；

（4）應用范圍還不夠廣泛；

(5）與國外相比，變性淀粉產品質量不穩定。有些產品仍需花大量外匯（每年5000萬～6000萬）從國外進口；

（6）除少數生產廠家安裝了控制設備，一般生產廠家設備簡陋，技術薄弱，不具備新產品開發和應用能力。

5.2 幾點建議

(1）生產單位應主動與使用單位和相應的科研單位建立密切的協作關系，使自己的產品符合應用的要求；

(2）研究單位要根據自己的專業，揚長避短，發揮自己的作用。經常進行有實質性的技術交流，是我國變性淀粉的科學技術在短期內有一個明顯的提高；

(3）在變性淀粉發展過程中，要對產品的用途和市場等因素作認真分析，穩中求快，避免盲目性，減少不應有的損失的困難局面；

(4）相關部門根據國內現狀，結合應用要求，針對各類變性淀粉制定統一的國家標準或相關行業標準。

[1]張曉茹.變性淀粉在食品工業中的應用及發展[J].化工技術經濟，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用研究[J].皮革化工，第22卷第3期，2005-6.

[3]李浪.淀粉科學與技術[M].鄭州：河南科學技術出版社.

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

[5]張燕萍.變性淀粉制造與應用[M].北京：精細化工出版社，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業有限公司;黃莉,關向陽,牡丹江市產品質量監督檢驗所）