马铃薯变性淀粉在食品应用中的研究进展

李秀秀，王 凯，连惠章，张 印，费锦标

（无锡华顺民生食品有限公司，江苏无锡 214151）

马铃薯俗称土豆、洋芋，在我国内蒙古、甘肃和云南等地区广泛种植，面积和产量均居世界首位。马铃薯在我国主要作为蔬菜食用，后续加工产业包括淀粉、粉丝和酒精等，但工业化加工率偏低。近几年，马铃薯的营养价值及药用价值越来越受到人们的关注，马铃薯淀粉、马铃薯变性淀粉产品行业发展迅速，尤其马铃薯变性淀粉凭借其多方面的优势在食品行业中应用较广泛，前景乐观。

1 马铃薯变性淀的性质

变性淀粉主要是借助物理、化学、酶法等改变原淀粉的理化性质，改变淀粉结构得到的淀粉衍生物。马铃薯淀粉颗粒大、纯度高、糊化温度低、成品得率高、能耗低，易于加工成变性淀粉。马铃薯常用的变性类型主要有预糊化、醚化、羟烷基化，酯化和交联等方法[1]。

马铃薯羟丙基淀粉，是一种非离子型变性淀粉，可利用环氧丙烷在碱性条件下的开环反应制得。由于引入亲水的羟丙基基团，糊液透明度、膨胀度、冻融稳定性、峰值黏度等相对原淀粉都显著提高，其糊化温度较低，扩展了其在食品中的应用范围，但淀粉糊的热稳定性、凝胶稳定性、耐酸性、抗剪切性较差[2]。

马铃薯氧化淀粉可由次氯酸钠氧化马铃薯淀粉制得。马铃薯淀粉经氧化后，分子链断裂形成许多小分子，使光的透射增大，散射减少，从而增加了淀粉糊的透明度，使其透明度优于其他单一变性的马铃薯淀粉。氧化马铃薯淀粉引入羧基基团，可以和羟基形成氢键，增强了分子间的作用力，减少了链的移动性，从而提高了淀粉膜的拉伸强度，降低了淀粉膜的断裂伸长率，且羧基含量越大，与羟基氢键作用越强，能形成致密、连续较好的膜，可应用到可食性涂膜、水晶面制品、淀粉软糖中。但马铃薯淀粉经过氧化反应后，直链和支链淀粉解聚，糊液黏度降低，抗剪切能力较差，且耐酸能力也较差[3]。

马铃薯醋酸酯淀粉由于引入了乙酰基基团，增强了淀粉的吸水膨胀力，阻碍了分子间的缔合作用，削弱淀粉糊的凝沉性，导致淀粉的透光率降低[4]，糊液透明度相对马铃薯氧化淀粉来说稍差些，但仍明显优于木薯醋酸酯淀粉和玉米醋酸酯淀[5]。马铃薯原淀粉的分子间具有弱和均一的结合力，其糊化温度相对其他谷类淀粉的糊化温度低一些，较易糊化。因此，马铃薯预糊化淀粉与小麦预糊化淀粉和玉米预糊化淀粉相比，黏性较强，吸水力和保水力较大。马铃薯交联改性淀粉糊化温度高，凝胶性、糊液热稳定性和耐酸性较强，但透明度差；马铃薯磷酸酯双淀粉的冷黏值高，糊液热稳定性好，糊化温度高，凝胶性强，透明度差；经过双重改性后的变性淀粉兼具了2种变性淀粉的特性，其中氧化羟丙基淀粉的透明度最好，羟丙基二淀粉磷酸酯的冻融稳定性最好。

2 马铃薯变性淀粉在食品中的应用

2.1 马铃薯变性淀粉在果蔬中的应用

涂膜保鲜技术是以可食性物料为基质添加乳化剂、增塑剂和交联剂等辅料来延长果蔬的保鲜期。常见的可食性涂膜包括脂类、蛋白质、多糖和淀粉等，其中淀粉以价格低廉、成膜性好等优点被广泛应用。但是，天然淀粉具有的亲水特性影响了其在可食用涂膜中的应用，原淀粉经过乙酰化或交联、氧化等变性手段可以减少结合水的反应位点数量，从而降低其溶解度和水蒸气通透性，扩展其在可食性涂膜中的应用范围。马铃薯淀粉经氧化处理后，支链和直链淀粉进一步解聚，从而降低了黏度，且伴随着次氯酸钠的使用，羧基含量增加，使得其与羟基氢键的作用增强，从而可形成致密、连续性好、阻隔性和机械强度高的可食用膜[3]。

有研究表明，氧化醋酸酯淀粉复配单甘酯、β-环糊精、甘油和棕榈酸等，涂膜保鲜早酥梨，显著降低了常温和低温贮藏期间早酥梨质量损失率、腐烂指数和黄化指数，抑制了贮藏期间果实中叶绿素含量、还原糖、有机酸含量的下降，同时在青椒的涂膜保鲜应用中也有良好的效果，提高了青椒的质量保存率、滴定酸、维C和叶绿素含量，显著降低了青椒的红果率和烂果率。

马铃薯淀粉通过羧甲基醚化改性后制成的羧甲基马铃薯淀粉可形成表面光洁、质地均一、柔软细腻耐折、良好阻隔性能、机械性能和封合性能的可食用涂膜[6]。皮晓娟等人[7]使用了含马铃薯羧甲基淀粉的复合可食用涂膜，显著延长了草莓的保鲜时间。马铃薯变性淀粉在果蔬涂膜保鲜上的效果显著，但目前研究还不是很多，具有潜在应用前景。

2.2 马铃薯变性淀粉在肉制品方面的应用

香肠以肠衣灌入调好味的肉料干制而成，为保持水分，增强肉制品的凝胶强度，延长保质期，提高经济效益会加入一定量的谷物淀粉，但原淀粉存在口感差、粉感强、易老化、保水性差等缺点，正逐渐被制作成本低、品质高的变性淀粉所替代。有研究表明，马铃薯变性淀粉能使香肠的成分分布更加均匀，且能显著增强产品的弹性和组织状态，对香肠的改良效果要优于玉米和木薯变性淀粉[8]。其中，磷酸酯双淀粉的冷黏值高，糊液热稳定性好，应用于火腿肠产品加工中可有效改善产品组织结构，增加弹性[9]。姚鸿宇等人[10]研究表明磷酸酯双马铃薯淀粉显著提高了法兰克福香肠的水分含量、凝聚力和恢复性能，从而改善法兰克福香肠的品质。氧化马铃薯淀粉有良好的成膜性、较高的凝胶强度、较多的负电荷，可与肉糜形成均匀的乳化体系，应用到香肠中也可降低香肠的蒸煮损失，提高产品的感官和质构特性[11]。

2.3 马铃薯变性淀粉在面制品中的应用

2.3.1 马铃薯变性淀粉在发酵面制品中的应用

有研究表明，面粉的拉伸面积和弱化度对馒头的比容影响最大，面团的形成时间和拉伸比等指标对馒头的高径比影响最大，面粉的粉质质量指数、弱化度、拉伸面积和延伸性等指标对馒头的弹性影响最大[12]，马铃薯变性淀粉添加到面粉中，吸水膨胀后有较好的黏结性，能强化蛋白质与淀粉的结合，可提高面团的粉质指数、拉伸比、拉伸面积等指标，因此一定程度上能改变产品的比容和弹性。

张馨文[13]研究发现添加马铃薯氧化淀粉可改善馒头的比容和色泽，增加馒头的硬度和弹性，提高馒头的咀嚼性和回复性，改善感官品质，延长馒头的货架期。王亚楠等人[14]将醋酸酯马铃薯淀粉应用到冷冻面团面包中，冷冻数天后进行焙烤，结果表明醋酸酯马铃薯淀粉增大了面包的比容，同时减缓了面包在冻藏过程中比容的下降趋势，改善了面包的品质。也有研究人员将预糊化马铃薯淀粉应用到面包中，发现预糊化马铃薯变性淀粉可以明显地增加面包的体积和比容，改善面包芯的弹性和柔软性，增强保水性。

由此可见，马铃薯变性淀粉应用到发酵面制品中可以显著影响产品的高径比和比容，从而影响其他品质。虽然马铃薯变性淀粉可以强化面团筋力，改善产品品质，但添加量过多，会降低面团的延伸性能，导致面团拉升性下降。

2.3.2 马铃薯变性淀粉在非发酵面制品中的应用

马铃薯酯化交联淀粉由于酯化过程中引入亲水基团乙酰基，提高了其亲水性，且交联后的网络结构黏结性大幅度提升，使面粉能形成质地均匀的结构，有助于面筋蛋白充分接触水分，可以提高面团的拉伸能量、咀嚼度和延伸度。有研究表明合适的马铃薯酯化交联淀粉添加量，对马铃薯面条的弹性、黏结性等都有显著影响，可以提高面条的吸水率、烹调和感官品质，减少面汤浊度[15]。

醋酸酯变性可以降低马铃薯淀粉的糊化温度，提高淀粉峰值黏度，增加糊液透明度和冻融稳定性。李丽等人[16]将马铃薯醋酸酯淀粉应用在荞麦面条中，发现其可以减少荞麦面条的蒸煮损失，提高面条吸水率及弹性。原霁红等人[17]将醋酸酯马铃薯淀粉应用到速冻水饺中，明显提高了速冻水饺的吸水率，降低了水饺的冻裂率和蒸煮损失。

3 结语

虽然我国的马铃薯产量占据优势，但实际加工利用率仍很低。目前，在食品行业中使用最广泛的主要有玉米淀粉及其变性淀粉和木薯淀粉及其变性淀粉。马铃薯及其变性淀粉的相关研究多停留在高校研究阶段，实际产业链条短、应用范围窄，在物理、化学方面的某些优势还未被重视起来，存在较好的发展前景。