浅谈变性淀粉在冷冻型食品中的应用现状

2024-05-15易丽娟黄金漫黄向荣谢锦权

食品安全导刊·中旬刊 2024年4期

易丽娟黄金漫黄向荣谢锦权

基金项目：2022年广东省科技创新战略专项资金（“攀登计划”专项资金）项目“冷冻型广式肠粉制品品质优化及应用研究”（pdjh2022b1132）。

作者简介：易丽娟（1990—），女，广东清远人，硕士，讲师。研究方向：食品安全检测。

通信作者：黄向荣（1993—），男，广东湛江人，本科，助教。研究方向：大学生思想政治教育。E-mail：352581743@qq.com。

摘要：随着现代生活节奏的加快，冷冻型食品因其便捷性和长期储存的特性而广受欢迎。变性淀粉作为一类重要的食品添加剂，在冷冻食品的加工和质量提升方面起重要作用。本文综述了变性淀粉的特性及其在冷冻型食品中的应用，利用变性淀粉可较好地改善冷冻型食品尤其是米面制品表皮易开裂、表面发暗、蒸制塌陷、口感黏连等品质问题，这对于节约成本、扩大消费和促进食品业发展具有积极意义。

关键词：变性淀粉；冷冻型食品；应用现状

Discussion on the Application Status of Modified Starch in Frozen Food

YI Lijuan1， HUANG Jinman2， HUANG Xiangrong2*， XIE Jinquan2

（1.Guangdong Literature & Art Vocational College， Guangzhou 510000， China;

2.Guangzhou Huashang Vocational College， Guangzhou 511300， China）

Abstract： With the acceleration of modern life pace， frozen food has gained widespread popularity due to their convenience and long-term storage characteristics. As an important class of food additives， modified starch plays an important role in the processing and quality improvement of frozen foods. This article primarily reviews the characteristics of modified starch and its application in frozen food. The use of modified starch can effectively improve the quality issues of frozen foods， especially rice and noodle products， such as easy cracking of the skin， dark surface， collapse during steaming， and sticky texture. This is of positive significance for cost savings， consumer expansion， and the promotion of the food industry development.

Keywords： modified starch; frozen food; application Status

變性淀粉是指利用物理化学或者酶解的方式，使天然淀粉失去原有的理化性质而获得的一种具有更加优良特性的一类淀粉[1]。与天然淀粉相比，经过改造后的变性淀粉在糊化温度、吸水性、凝胶性、成膜性和透明度等方面都发生了变化，一定程度上改性后的淀粉水溶性更好、胶凝能力更强、稳定性更好，很好地满足了不同应用领域的需求[2]。

目前，国内外已开发的变性淀粉种类已有数千种，平均年产量可达3 000万t，占淀粉总产量的20%～30%[3]。根据处理方式和特性不同，变性淀粉可分为通过物理方法制备的变性淀粉，如经过机械研磨、超高压辐射处理以及预糊化处理得到的淀粉；通过化学反应实现变性的淀粉，如经过酸解、氧化或交联处理的淀粉；利用酶法处理得到的变性淀粉，如直链淀粉、抗消化淀粉和糊精；通过复合方法制备的变性淀粉，包括交联酯化淀粉和氧化交联淀粉等。这些不同类型的变性淀粉具有独特的性质和应用领域[4]。变性淀粉的制备工艺主要分为湿法、干法和半干法3种类型。在湿法生产过程中，淀粉被均匀分散于水或特定的有机溶剂中，构建成一个非均质的反应环境。随后在特定的条件控制下，淀粉会经历降解或取代等变性反应，最终制得具有特定性能的变性淀粉产品[5]。湿法生产工艺较为成熟，目前国内大部分工厂都采用该工艺，但同时存在收率低、流程长、能耗大、成本高以及产生的废物多等缺陷，限制了它的大规模生产。干法制备变性淀粉是一种在无水或低水分条件下进行的变性反应过程，用于生产各类变性淀粉产品。该法常用于制造白糊精、黄糊精和磷酸酯化淀粉等，其优势在于产品产出丰富，且在整个生产过程中不产生污染。通过干法生产出的变性淀粉具有较高的产品回收率，是一种环保且高效的生产方式。近年来，开发出了一种半干法生产工艺，该工艺以其较短的生产周期和较低的设备投资成本等优势受到广泛关注，很好地弥补了现阶段生产方式的不足，但目前该工艺仍处于试验阶段，还不能成熟及广泛地应用于淀粉的工业化生产中[6-8]。

在冷冻食品的加工过程中，有多种变性淀粉因其特有的性质而被广泛应用。包括能在冷水中溶解的淀粉，易于形成凝胶的糊精，经过酸处理改变性质的酸变性淀粉，通过交联作用提高稳定性的交联淀粉，引入羟丙基基团以增强亲水性的羟丙基淀粉以及通过磷酸酯化改善功能性的淀粉磷酸酯等，这些变性淀粉在提升冷冻食品质量、稳定性和口感方面发挥着关键作用[7-8]。变性淀粉常用于饮料、糖果、面制品、肉制品以及调味品的制作生产中，尤其是在一些发达国家，几乎所有的米面制品和肉制品中都添加有变性淀粉。

1 变性淀粉在冷冻食品中的作用机制

冷冻技术是一种重要的食品加工手段，很大程度上能有效地保持食品的新鲜度和营养价值。但在冷冻过程中冰晶的形成会破坏食品的结构，从而影响食品的风味和整体品质。变性淀粉由于具有良好的抗冻融性、稳定性和质构改良效果，被广泛应用于冷冻型食品中。冷冻食品一般要经历预冷、冷冻、冷藏和解冻4个阶段，因此这类食品的状态会在固体和流体之间发生相互转变，在冷冻过程中，细胞间隙中会形成较大的冰晶，而当解冻时细胞内的水分会外渗，解冻后食品会因汁液流失过多而影响口感和外观，导致整体品质的下降。变性淀粉的加入可很好地改善这一过程。

1.1 质构改良机制

变性淀粉在冷冻食品中通过形成稳定的凝胶网络来改善食品的质构。这种网络能够限制冰晶的生长，减少冷冻过程中的细胞损伤，从而保持食品的柔软性和弹性。变性淀粉具有良好的水分保持能力，能够吸收和结合大量的水分，减少冷冻过程中的水分迁移和蒸发，维持食品的湿润度和口感。在冷冻面点等食品中，变性淀粉能够提高产品的抗冻裂性，防止在低温下出现裂纹和破碎。以常用的羟丙基交联淀粉为例，交联作用能在一定程度上提升淀粉的抗冻融性能以及增强其结构的稳定性和强度，使其具备耐剪切和耐高温的特性，使其能适用于多种工艺的要求，如强力搅打和剪切、高温灭菌等。羟丙基是一种亲水基团，在淀粉中加入该基团使得淀粉糊丝变短，在吸水膨胀的同时分布更为均匀，淀粉糊的黏度峰值得以提高，黏度增大，与水结合能力更强，透明度得以提高，同时延缓淀粉老化[9]。

1.2 稳定性提升机制

变性淀粉通过提高食品的抗冻融循环能力，减少在多次冻融过程中的质构变化和营养成分流失。某些变性淀粉具有抗氧化性和乳化性，能够防止或减缓食品氧化变质，改善冷冻食品中的乳化稳定性，防止油水分离，还有助于延长冷冻食品的保存期限。例如，醋酸酯化淀粉已被成功应用于冷冻水饺的制作中，与天然淀粉相比，醋酸酯化淀粉的吸水性和保水性较强，具有一定的乳化特性，成膜性和低温稳定性良好[9]。在制作冷冻食品的过程中，加入醋酸酯化淀粉，能在葡萄糖单元内的活性羟基基团上连接一个乙酰基团，使淀粉链在吸水膨胀的同时相对松散，使其较其他淀粉先糊化，峰值黏度升高，提高了淀粉与水的结合能力，并有利于其形成膜阻止其他淀粉的溶出，避免浑汤情况的出现[10]。

1.3 营养价值保持与提升机制

变性淀粉能形成保护性凝胶结构，可有效降低营养成分在加工与存储阶段的流失，很好地保持冷冻食品的营养价值。如冷冻即食餐品中添加适量的抗性淀粉，此淀粉不易被身体消化吸收，可进入大肠作为益生元，促进有益菌的生长。在冷冻食品中添加抗性淀粉，可以增加食品的膳食纤维含量，有助于改善肠道健康和控制血糖水平。高直链玉米淀粉也因其含有较高的抗性淀粉含量，在冷冻食品中的应用可以增加食品的膳食纤维含量。在冷冻面食产品中使用高直链玉米淀粉，不仅可以保持面食在冷冻和复热后的质构特性，还能提供额外的营养价值。预糊化淀粉由于其在冷水中能迅速吸水形成糊的特性，常被用于冷冻食品中以改善口感和质构。此外，预糊化淀粉也能作为碳水化合物的来源，提供能量，并在一定程度上减缓食品中糖分的吸收速度，对于需要控制血糖的消费者来说是一个较好的选择。

2 变性淀粉在冷冻食品中的应用

20世纪20年代，冷冻食品首次出现在美国。冷冻作为一种历史悠久的保藏手段，目前得到了广泛的应用。一般情况下，冷冻食品通常是将食物放置在-30 ℃或更低温度条件下，使食物在30 min内快速生成冰晶，且冰晶的大小在100 μm以下，此时食物中心的温度在-18 ℃以下，然后继续在该温度下储存[11]。在分类上，冷冻食品可分为冷冻水产品、冷冻禽畜产品、冷冻果蔬产品、冷冻米面制品和以配菜为主的冷冻调理食品5大类[12]。

与西方国家相比，我国冷冻食品工业的起步相对较晚，然而随着国民经济水平的提高以及人们对方便速食食品的需求增加，我国冷冻食品行业得到了飞速发展，冷冻食品的种类也日益丰富。据统计，目前我国冷冻食品的种类已有300多种[9]。我国生产的冷冻食品销售价格适中，冷冻食品已然融入人们的日常生活中，但从全球的冷冻食品消费来看，中国的人均年消费量与欧洲各国和美国仍存在一些差距。因此，研究开发出更多品质高，味道鲜美的冷冻食品对扩大消费、促进冷冻食品行业发展具有积极的意义。

2.1 作为脂肪替代品

目前，癌症和心脏病的发病率逐年提高，因此低脂和低胆固醇的饮食方式逐渐得到认可。变性淀粉的生产工艺和变性方法多种多样，变性程度也可根据生产需求进行调整。以淀粉为基本原料，经过酸和酶的水解、糊精化以及交联作用进行改性后，可在一定程度上增加食品的黏稠度[13]。在加工冷冻食品时，加入变性淀粉可取代脂肪增加其黏稠度。目前国外已经开发出一些以变性淀粉为基质的脂肪替代品，然而在国内市场，类似产品尚未广泛出现。但随着人们的健康意识逐渐提高，运用变性淀粉作为脂肪替代品的开发，将成为中国食品工业发展的重要趋势。

2.2 作为功能性膳食纤维开发的原料

抗消化淀粉的微晶结构小于普通的膳食纤维，它持水性低、颗粒细小以及风味清爽。在冷冻食品的加工过程中，通过加入抗消化淀粉可提高食品的膨胀度，增加面团的黏弹性[14]。此外，研究发现膳食纤维可以在预防和治疗糖尿病、高血压、血脂异常和肥胖等慢性疾病方面发挥重要作用[15]。通常在面包、餅干、火腿与汤类等食品制作过程中加入粉末纤维或水溶性膳食纤维以改善或增加产品的功能。抗消化淀粉可作为一种良好的膳食纤维用于满足人体的膳食纤维摄取需求[16]。

2.3 作为一类安全的食品添加剂

有别于其他食品加工过程中用到的化学类增稠剂、增白剂等食品添加剂或食品助剂，变性淀粉相对来说更为安全，目前已有许多成功的案例表明变性淀粉是一种非常实用、安全、有效的食品添加剂[17]。例如在速冻饺子加工中，酯化淀粉已被成功应用。此外酯化白淀粉具有很好的成膜特性，天津品高公司生产的Stabi-AT0200的白度比为89%，可使饺子表面洁白光滑，弥补了面粉的不足，从而减少了增白剂的使用量，改善了饺子的外观，提高食品的安全性[18]。相较于其他食品添加剂，变性淀粉是在天然淀粉的基础上，经化学、物理等方式处理得到的，变性的程度是可控制的，虽然在功能性质上，相比于天然淀粉，其经变性处理后得到的变性淀粉性质发生了较大变化，但其真正的取代程度较低，且适当的变性程度经人体消化道处理能完全被消化吸收或者分解排出，对人体不会造成任何有害的影响。因此作为食品添加剂，变性淀粉被认为是安全的，近年来，美国、加拿大等国家生产的变性淀粉也得到了联合国有关机构的认可。

2.4 作为胶类或多糖的替代品

在冷冻食品加工中，为了增加一些食品的黏稠度，往往会加入多糖或胶类增稠剂。与其他多糖或胶类增稠剂相比，变性淀粉具有资源丰富、方便获取的优势[19]。因此，在食品企业生产加工中，变性淀粉常被作为胶类或其他多糖的替代品，达到部分取代的目的。此外，部分企业为了节省成本，还用变性淀粉完全取代多糖或胶类用于食品加工中。在成本方面，多糖或胶类物质的成本要比淀粉高出很多，但在性质方面，变性淀粉可以达到胶类物质相似或相同的程度[20]。另外淀粉无须化胶工序，食品加工一般都需要加热和杀菌工序，而变性淀粉遇水加热糊化后就可起作用，因此更加高效方便。例如，食品加工中常用的预糊化淀粉具有良好的增稠效果，加入后可提高食品的拉伸弹性，保持了拉伸形态。所以，冷冻食品加工中，应用变性淀粉代替胶类物质，不仅可以节省成本支出，且不会影响产品的最终品质和口感。

3 结语

综上所述，冷冻型食品在加工、运输、贮藏及烹饪过程中常面临诸多挑战，亟待解决。例如，冷冻型米面制品在冷冻后可能会出现表皮开裂、色泽变暗、烹饪后结构塌陷以及水分保持能力下降、口感黏腻等质量问题。然而，变性淀粉的广泛应用已显示出其在改善上述冷冻型米面制品品质问题中的潜力。通过科学合理应用变性淀粉，不仅可以降低生产成本，还能有效保障并提升冷冻型食品最终的质构与感官品质。变性淀粉的改性技术将继续创新，旨在满足市场对冷冻食品质量与产品多样性的日益增长的需求。随着消费者对食品功能需求的增加，研发集多种功能于一体的变性淀粉将成为研究的重点，这包括改善食品的质构、增强营养特性以及促进健康等方面。同时，环保型变性淀粉的开发将成为食品业研究领域的热点，更加关注变性淀粉生产工艺的环境友好性以及原料的可持续利用方面的情况，以迎合市场对绿色食品添加剂的

需求。

参考文献

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