变性淀粉在食品工业中的应用及发展趋势

黑龙江 陈美荣 黄莉 关向阳

变性淀粉在食品工业中的应用及发展趋势

黑龙江 陈美荣 黄莉 关向阳

本文简要介绍了变性淀粉的发展概况和种类，阐述了变性淀粉在食品工业中的应用，概述了变性淀粉在食品工业中的发展趋势，同时针对存在的问题，提出几点建议。

淀粉；变性淀粉；食品工业

前言

我国具有丰富的玉米、马铃薯、木薯等天然淀粉生产资源[1]。淀粉作为一种绿色可再生资源，取之不尽、用之不竭[2]，已成为工业领域重要的廉价有机原料。随着工业的迅速发展，因淀粉的某些特性缺陷，原淀粉很难满足现代新型工业的要求。其主要缺陷表现在[3]：口感差、粘度不一致、易变稀、易老化、冷水不溶性、乳化能力和凝胶能力低。为改善淀粉的性能扩大应用范围，将淀粉通过物理、化学、酶法的变性和复合处理，改变了淀粉的天然理化性质（某些葡萄糖单位的化学结构改变），使其原有性能得到改良，增加了一些新功能或引进新的特性，使得性质各异、适用于不同应用领域的变性淀粉[4]。

1 变性淀粉的种类及性能特点

变性淀粉的分类方法大致分为原淀粉来源分类法和变性方法（变性原理）分类法两种。根据原淀粉来源不同，可分为玉米变性淀粉、马铃薯变性淀粉、木薯变性淀粉、大米变性淀粉、小麦变性淀粉等；而根据变性方法不同，又可分为物理变性（预糊化淀粉）、化学变性和酶变性[5]，其中目前酶变性的生产方法被采用的较少，最常用到的则为化学变性。葡萄糖分子失水缩合形成淀粉，所有化学反应都发生在以下两个基团上：未发生反应的羟基；失水缩合形成的糖苷键。根据化学变性原理不同，变性淀粉通常被分为氧化淀粉、降解变性淀粉（如酸解淀粉）、酯化变性淀粉（如醋酸酯淀粉）、醚化变性淀粉（如羟丙基淀粉）、复合变性淀粉（如交联淀粉）、糊精（部分糖苷键断裂）等。影响变性淀粉性能的主要因素有原淀粉性质、变性方法和变性程度。

1.1 预糊化淀粉

把淀粉在一定量水存在下进行加热处理后，淀粉颗粒溶胀成为糊状，规则排列的胶束被破坏，微晶消失，且易接受酶的作用。这种淀粉称为预糊化淀粉，也称a-淀粉。预糊化淀粉能在冷水中溶胀、溶解，且糊液比原淀粉稳定，不易凝沉，保水性强。

1.2 颗粒状冷水可溶淀粉(GCWS)

颗粒状冷水可溶淀粉在某种意义上讲，就是对预糊化淀粉的生产工艺进行改进后得到的一种产品。改进方法主要包括含水多元醇溶液处理法、酒精碱溶液法、高温高压酒精溶液热处理法、脉冲喷气法和高压喷射喷雾干燥法。颗粒状冷水可溶淀粉能保持原淀粉的颗粒状态，其复水后的糊与原淀粉糊的性质基本相同。

1.3 淀粉糖

淀粉糖是淀粉经酸水解不完全糖化的产物，包括葡萄糖，麦芽糖，低聚糖，糊精等产物。有效控制水解程度可得到饴糖、葡萄糖、麦芽糖和异构化糖。葡萄糖甜味纯正可代替蔗糖。麦芽糖甜度较低是蔗糖的40%，可和水及其他极性化合物络合成络合物，另外，人体吸收麦芽糖不需要胰岛素。麦芽糖醇是麦芽糖的一种衍生物，甜味和蔗糖相似，但其热量很低，可促进肠道菌双歧杆菌的生长。

1.4 酸变性淀粉

酸变性淀粉是用酸来处理淀粉，改变淀粉团粒形状的一类变性淀粉，又称酸解淀粉。酸解淀粉基本保持原淀粉颗粒的形状，其中直链淀粉含量增加。其热糊粘度较低、流度变大，透明度增加，冷却凝沉作用较强易老化成浑浊的坚实凝胶。

1.5 氧化淀粉

氧化淀粉是淀粉在酸、碱、中性介质中，与氧化剂作用使淀粉氧化，在淀粉分子链上引入羰基和羧基，形成的一类产品。氧化淀粉粘度低、凝胶化作用小、高固体分散。氧化淀粉糊液凝沉作用很小，有较好的稳定性、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质中，将淀粉分子中的羟基醋酸化后得到的产品。醋酸酯淀粉糊糊丝长、透明度高、成膜性好，持水性好，动容稳定性高。

1.7 羟丙基淀粉

羟丙基淀粉是淀粉在碱性介质中，将淀粉分子中的羟基用羟丙基取代得到的取代基淀粉。羟丙基淀粉的冻融稳定性和透光率高。

1.8 交联淀粉

交联淀粉是淀粉在碱性介质中，用交联剂（能与淀粉分子中两个或多个羟基其反应的化学试剂）对淀粉进行复合变性可到的一类变性淀粉。交联淀粉糊化温度较高，对热酸和剪切力具有高稳定性，可延缓淀粉的凝沉作用，冷冻稳定性和冻融稳定性高。

2 变性淀粉在食品领域的应用

变性淀粉最初主要用于造纸、纺织、日化工业，而在食品工业中应用起步较晚。近几年，人们发现变性淀粉能够满足食品生产上的特殊需要（现代食品加工中的高温杀菌、机械搅拌及泵的输送等工艺设计；食品的不同性质、不同储藏方法及不同使用初衷等，都要求原辅料具有耐高温、抗剪切、性能稳定、冻融稳定性好、耐低pH值、成膜性好、涂抹性好、糊化温度低、透明度高、凝胶性强等特殊性质）；能够提高产品质量（改善食品弹性、嫩度、保水性、黏着力、口感、多汁性和切片性等）和出品率；价格又远低于功能相似的其他添加剂，作为一种填充原料和工艺助剂被广泛应用于食品工业中[6][7]。在食品生产中，变性淀粉主要用于以下几个方面。

（1）预糊化淀粉：在方便食品中，可免蒸煮加热，起到增稠、改善口感的作用（在米粉生产中添加5%时，可使米粉外观好、表面光滑、透明感强、口感筋道爽滑，还可使米粉组织结构细腻，延长贮存时间）；在老人及婴幼儿食品中使用时，有利于人体消化吸收；在焙烤食品（蛋糕、面包）中添加4%可使产品保持柔软蓬松，延缓老化。

（2）颗粒状冷水可溶淀粉：在微波食品以及布丁，肉汁，馅、果汁、软糖的生产中，因其具有优越的热稳定性、增粘性及在水中快速溶胀等特点，被广泛用作增稠剂和保形剂。

（3）葡萄糖：在发酵工业（酿酒、味精、氨基酸、酶制剂）中，可作为微生物培养基的最主要原料；在糖果、糕点、饮料、果酱、乳制品等食品中，可用作甜味剂代替蔗糖。

（4）麦芽糖：在制作适合糖尿病患者的食品中，可作为一种甜味剂而不致引起血糖升高。也可作为保湿剂和保香助剂应用于食品工业中。

（5）酸解淀粉：生产果冻和糖果食品时，可代替阿拉伯胶和琼脂。大大降低成本的同时保证了口感，提高了储存稳定性，使产品质地紧凑，外形柔软，富有弹性，耐咀嚼，不粘纸，高温不收缩，不起砂，不粘牙。

（6）氧化淀粉：在面包生产中，加入能改善面团的物理特性及面包孔的结构，提高气体保持能力，缩短发酵时间，增加面包体积，同时能增加面包弹性，延长货架期。

（7）羟丙基淀粉：在饮料制作中，可赋予乳饮料脂感，能保护茶饮料中的色素使长时间不发生显著变化，使果汁饮料等具有肉质组织状态。在肉汁、沙司、果肉布丁中可用作增稠剂，可使之平滑、浓稠透明、无颗粒结构，并且有良好的冻融稳定性和耐煮性，口感好。

（8）醋酸酯淀粉：在方便面生产过程中使用约10%-15%可提高面条筋力强度，可赋予面条光洁、平滑的外表，使其口感爽滑筋道，缩短蒸煮时间，复水性加快可防止混汤、断条，降低了吸油量（约能降低2%-4%）。在肠类等肉制品生产中可使产品具有良好的切片性，增强制品的弹性、韧性及结着性，提高保水性、保油性。

（9）交联淀粉：在色拉调味汁中用作增稠剂，可使其在酸性条件和均化过程中产生的高剪切力下仍能保持所需粘度。

3 变性淀粉在食品工业中的发展前景

同一种变性淀粉具有不同的功能特性；功能特性相似的不同变性淀粉在特定食品生产中，具有不同的效果和突出功能。因此，未来的变性淀粉应用研究方向应为，品种进一步细化，专用性不断增强。如何使特定的变性淀粉应用于特定食品中，充分发挥其特有的功能特性，是今后变性淀粉开发及应用的趋势。

影响变性淀粉性质的因素主要有原淀粉的性质和生产方法和工艺控制。变性淀粉最大的优势是价格较低。因此，变性淀粉行业长期发展的生产研究原则应为，增加原淀粉生产用农作物的淀粉含量，优化原淀粉品质，改变生产方法、改进生产工艺使变性淀粉的功能特性得到不断改善。

食品工业是变性淀粉有待拓展的一个巨大市场。因此，需要食品开发人员加大开发力度，经过多重选择，反复试验，使变性淀粉在食品应用中达到最佳效果，从而使变性淀粉广泛的应用于食品领域。

4 国内外研究现状

在欧美发达国家，变性淀粉在食品生产中得到了广泛的应用，研究也比较深入，国外生产应用的变性淀粉有一百多种，一千多个品牌，变性淀粉的生产占原淀粉的近三分之一。在我国，变性淀粉研究与生产起步较晚，现在只有二十几个品种，变性淀粉的生产占原淀粉不到二十分之一[8]。而且由于变性淀粉比原淀粉成本偏高，限制了国内变性淀粉在食品工业中的应用。但目前国内的一些食品企业也针对变性淀粉的特性进行了某些应用，不过还不够深入。

5 变性淀粉在我国存在的问题及建议

5.1 存在的问题

（1）变性淀粉的生产没有统一的国家标准和行业标准，只是生产厂家根据不同的客户需求生产质量不同的变性淀粉；

（2）生产厂家存在盲目发展、品种单一、产品重复、生产规模小，一般规模都在几千吨，上万吨的企业较少。企业产品营销困难，装置开工率不足；

（3）研究单位对淀粉的基础理论和应用技术的研究不够深入；

（4）应用范围还不够广泛；

(5）与国外相比，变性淀粉产品质量不稳定。有些产品仍需花大量外汇（每年5000万～6000万）从国外进口；

（6）除少数生产厂家安装了控制设备，一般生产厂家设备简陋，技术薄弱，不具备新产品开发和应用能力。

5.2 几点建议

(1）生产单位应主动与使用单位和相应的科研单位建立密切的协作关系，使自己的产品符合应用的要求；

(2）研究单位要根据自己的专业，扬长避短，发挥自己的作用。经常进行有实质性的技术交流，是我国变性淀粉的科学技术在短期内有一个明显的提高；

(3）在变性淀粉发展过程中，要对产品的用途和市场等因素作认真分析，稳中求快，避免盲目性，减少不应有的损失的困难局面；

(4）相关部门根据国内现状，结合应用要求，针对各类变性淀粉制定统一的国家标准或相关行业标准。

[1]张晓茹.变性淀粉在食品工业中的应用及发展[J].化工技术经济，第21卷第8期，2003-8.

[2]冯国涛，单志华.变性淀粉的种类及其应用研究[J].皮革化工，第22卷第3期，2005-6.

[3]李浪.淀粉科学与技术[M].郑州：河南科学技术出版社.

[4]（美）沃兹堡（Wurzburg,O.B.），变性淀粉的性能与应用[J].纺织工业出版社，1989.12.

[5]张燕萍.变性淀粉制造与应用[M].北京：精细化工出版社，2001.

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

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

[8]吴玉凯.颗粒状冷水可溶淀粉[J].粮油食品科技，1998.（5）：21-24.

（作者单位：陈美荣,黑龙江北大荒马铃薯产业有限公司;黄莉,关向阳,牡丹江市产品质量监督检验所）