馬鈴薯變性淀粉在食品應用中的研究進展

李秀秀，王 凱，連惠章，張 印，費錦標

（無錫華順民生食品有限公司，江蘇無錫 214151）

馬鈴薯俗稱土豆、洋芋，在我國內蒙古、甘肅和云南等地區廣泛種植，面積和產量均居世界首位。馬鈴薯在我國主要作為蔬菜食用，后續加工產業包括淀粉、粉絲和酒精等，但工業化加工率偏低。近幾年，馬鈴薯的營養價值及藥用價值越來越受到人們的關注，馬鈴薯淀粉、馬鈴薯變性淀粉產品行業發展迅速，尤其馬鈴薯變性淀粉憑借其多方面的優勢在食品行業中應用較廣泛，前景樂觀。

1 馬鈴薯變性淀的性質

變性淀粉主要是借助物理、化學、酶法等改變原淀粉的理化性質，改變淀粉結構得到的淀粉衍生物。馬鈴薯淀粉顆粒大、純度高、糊化溫度低、成品得率高、能耗低，易于加工成變性淀粉。馬鈴薯常用的變性類型主要有預糊化、醚化、羥烷基化，酯化和交聯等方法[1]。

馬鈴薯羥丙基淀粉，是一種非離子型變性淀粉，可利用環氧丙烷在堿性條件下的開環反應制得。由于引入親水的羥丙基基團，糊液透明度、膨脹度、凍融穩定性、峰值黏度等相對原淀粉都顯著提高，其糊化溫度較低，擴展了其在食品中的應用范圍，但淀粉糊的熱穩定性、凝膠穩定性、耐酸性、抗剪切性較差[2]。

馬鈴薯氧化淀粉可由次氯酸鈉氧化馬鈴薯淀粉制得。馬鈴薯淀粉經氧化后，分子鏈斷裂形成許多小分子，使光的透射增大，散射減少，從而增加了淀粉糊的透明度，使其透明度優于其他單一變性的馬鈴薯淀粉。氧化馬鈴薯淀粉引入羧基基團，可以和羥基形成氫鍵，增強了分子間的作用力，減少了鏈的移動性，從而提高了淀粉膜的拉伸強度，降低了淀粉膜的斷裂伸長率，且羧基含量越大，與羥基氫鍵作用越強，能形成致密、連續較好的膜，可應用到可食性涂膜、水晶面制品、淀粉軟糖中。但馬鈴薯淀粉經過氧化反應后，直鏈和支鏈淀粉解聚，糊液黏度降低，抗剪切能力較差，且耐酸能力也較差[3]。

馬鈴薯醋酸酯淀粉由于引入了乙酰基基團，增強了淀粉的吸水膨脹力，阻礙了分子間的締合作用，削弱淀粉糊的凝沉性，導致淀粉的透光率降低[4]，糊液透明度相對馬鈴薯氧化淀粉來說稍差些，但仍明顯優于木薯醋酸酯淀粉和玉米醋酸酯淀[5]。馬鈴薯原淀粉的分子間具有弱和均一的結合力，其糊化溫度相對其他谷類淀粉的糊化溫度低一些，較易糊化。因此，馬鈴薯預糊化淀粉與小麥預糊化淀粉和玉米預糊化淀粉相比，黏性較強，吸水力和保水力較大。馬鈴薯交聯改性淀粉糊化溫度高，凝膠性、糊液熱穩定性和耐酸性較強，但透明度差；馬鈴薯磷酸酯雙淀粉的冷黏值高，糊液熱穩定性好，糊化溫度高，凝膠性強，透明度差；經過雙重改性后的變性淀粉兼具了2種變性淀粉的特性，其中氧化羥丙基淀粉的透明度最好，羥丙基二淀粉磷酸酯的凍融穩定性最好。

2 馬鈴薯變性淀粉在食品中的應用

2.1 馬鈴薯變性淀粉在果蔬中的應用

涂膜保鮮技術是以可食性物料為基質添加乳化劑、增塑劑和交聯劑等輔料來延長果蔬的保鮮期。常見的可食性涂膜包括脂類、蛋白質、多糖和淀粉等，其中淀粉以價格低廉、成膜性好等優點被廣泛應用。但是，天然淀粉具有的親水特性影響了其在可食用涂膜中的應用，原淀粉經過乙酰化或交聯、氧化等變性手段可以減少結合水的反應位點數量，從而降低其溶解度和水蒸氣通透性，擴展其在可食性涂膜中的應用范圍。馬鈴薯淀粉經氧化處理后，支鏈和直鏈淀粉進一步解聚，從而降低了黏度，且伴隨著次氯酸鈉的使用，羧基含量增加，使得其與羥基氫鍵的作用增強，從而可形成致密、連續性好、阻隔性和機械強度高的可食用膜[3]。

有研究表明，氧化醋酸酯淀粉復配單甘酯、β-環糊精、甘油和棕櫚酸等，涂膜保鮮早酥梨，顯著降低了常溫和低溫貯藏期間早酥梨質量損失率、腐爛指數和黃化指數，抑制了貯藏期間果實中葉綠素含量、還原糖、有機酸含量的下降，同時在青椒的涂膜保鮮應用中也有良好的效果，提高了青椒的質量保存率、滴定酸、維C和葉綠素含量，顯著降低了青椒的紅果率和爛果率。

馬鈴薯淀粉通過羧甲基醚化改性后制成的羧甲基馬鈴薯淀粉可形成表面光潔、質地均一、柔軟細膩耐折、良好阻隔性能、機械性能和封合性能的可食用涂膜[6]。皮曉娟等人[7]使用了含馬鈴薯羧甲基淀粉的復合可食用涂膜，顯著延長了草莓的保鮮時間。馬鈴薯變性淀粉在果蔬涂膜保鮮上的效果顯著，但目前研究還不是很多，具有潛在應用前景。

2.2 馬鈴薯變性淀粉在肉制品方面的應用

香腸以腸衣灌入調好味的肉料干制而成，為保持水分，增強肉制品的凝膠強度，延長保質期，提高經濟效益會加入一定量的谷物淀粉，但原淀粉存在口感差、粉感強、易老化、保水性差等缺點，正逐漸被制作成本低、品質高的變性淀粉所替代。有研究表明，馬鈴薯變性淀粉能使香腸的成分分布更加均勻，且能顯著增強產品的彈性和組織狀態，對香腸的改良效果要優于玉米和木薯變性淀粉[8]。其中，磷酸酯雙淀粉的冷黏值高，糊液熱穩定性好，應用于火腿腸產品加工中可有效改善產品組織結構，增加彈性[9]。姚鴻宇等人[10]研究表明磷酸酯雙馬鈴薯淀粉顯著提高了法蘭克福香腸的水分含量、凝聚力和恢復性能，從而改善法蘭克福香腸的品質。氧化馬鈴薯淀粉有良好的成膜性、較高的凝膠強度、較多的負電荷，可與肉糜形成均勻的乳化體系，應用到香腸中也可降低香腸的蒸煮損失，提高產品的感官和質構特性[11]。

2.3 馬鈴薯變性淀粉在面制品中的應用

2.3.1 馬鈴薯變性淀粉在發酵面制品中的應用

有研究表明，面粉的拉伸面積和弱化度對饅頭的比容影響最大，面團的形成時間和拉伸比等指標對饅頭的高徑比影響最大，面粉的粉質質量指數、弱化度、拉伸面積和延伸性等指標對饅頭的彈性影響最大[12]，馬鈴薯變性淀粉添加到面粉中，吸水膨脹后有較好的黏結性，能強化蛋白質與淀粉的結合，可提高面團的粉質指數、拉伸比、拉伸面積等指標，因此一定程度上能改變產品的比容和彈性。

張馨文[13]研究發現添加馬鈴薯氧化淀粉可改善饅頭的比容和色澤，增加饅頭的硬度和彈性，提高饅頭的咀嚼性和回復性，改善感官品質，延長饅頭的貨架期。王亞楠等人[14]將醋酸酯馬鈴薯淀粉應用到冷凍面團面包中，冷凍數天后進行焙烤，結果表明醋酸酯馬鈴薯淀粉增大了面包的比容，同時減緩了面包在凍藏過程中比容的下降趨勢，改善了面包的品質。也有研究人員將預糊化馬鈴薯淀粉應用到面包中，發現預糊化馬鈴薯變性淀粉可以明顯地增加面包的體積和比容，改善面包芯的彈性和柔軟性，增強保水性。

由此可見，馬鈴薯變性淀粉應用到發酵面制品中可以顯著影響產品的高徑比和比容，從而影響其他品質。雖然馬鈴薯變性淀粉可以強化面團筋力，改善產品品質，但添加量過多，會降低面團的延伸性能，導致面團拉升性下降。

2.3.2 馬鈴薯變性淀粉在非發酵面制品中的應用

馬鈴薯酯化交聯淀粉由于酯化過程中引入親水基團乙酰基，提高了其親水性，且交聯后的網絡結構黏結性大幅度提升，使面粉能形成質地均勻的結構，有助于面筋蛋白充分接觸水分，可以提高面團的拉伸能量、咀嚼度和延伸度。有研究表明合適的馬鈴薯酯化交聯淀粉添加量，對馬鈴薯面條的彈性、黏結性等都有顯著影響，可以提高面條的吸水率、烹調和感官品質，減少面湯濁度[15]。

醋酸酯變性可以降低馬鈴薯淀粉的糊化溫度，提高淀粉峰值黏度，增加糊液透明度和凍融穩定性。李麗等人[16]將馬鈴薯醋酸酯淀粉應用在蕎麥面條中，發現其可以減少蕎麥面條的蒸煮損失，提高面條吸水率及彈性。原霽紅等人[17]將醋酸酯馬鈴薯淀粉應用到速凍水餃中，明顯提高了速凍水餃的吸水率，降低了水餃的凍裂率和蒸煮損失。

3 結語

雖然我國的馬鈴薯產量占據優勢，但實際加工利用率仍很低。目前，在食品行業中使用最廣泛的主要有玉米淀粉及其變性淀粉和木薯淀粉及其變性淀粉。馬鈴薯及其變性淀粉的相關研究多停留在高校研究階段，實際產業鏈條短、應用范圍窄，在物理、化學方面的某些優勢還未被重視起來，存在較好的發展前景。