杨伟军

（南宁市食品药品安全信息与监控中心，广西 南宁 530023）

变性淀粉在食品工业中的应用现状与研究进展

杨伟军

（南宁市食品药品安全信息与监控中心，广西 南宁 530023）

变性淀粉的很多性能均优于原淀粉，使其在很多领域都有着非常好的应用效果。可作为食品的乳化剂、增稠剂等。文章介绍了目前变性淀粉在食品工业中的应用情况。

变性淀粉；食品工业；应用

1 基本概念

1.1 变性淀粉的定义

变性淀粉是在淀粉固有的特性基础上，为改善其性能和扩大应用范围，利用物理方法、化学方法和酶法处理，在淀粉分子上引入新的官能团或改变淀粉分子大小和淀粉颗粒性质，从而改变淀粉的天然性质（如：糊化温度、热粘度及其稳定性、冻融稳定性、凝胶力、成膜性、透明性等），使其更适合于一定应用的要求而制备的淀粉衍生物。

1.2 变性的目的

变性淀粉的最大特点是通过各种变性手段，使淀粉的颗粒结构或者分子结构发生变化，然后让淀粉的性质（如淀粉在水里边的分散性质，以及淀粉的有关糊化、形成凝胶能力、淀粉的粘度等）发生一系列变化，以适应应用领域对其性质的不同要求。变性的目的主要有三个：一是改善产品的加工性能，如现代食品加工的高温杀菌要求淀粉糊化后能耐高温等；二是提高产品质量，如肉制品中添加变性淀粉与添加原淀粉相比，不但前者的口感要好于后者，同时，其贮藏性能远胜于后者；三是扩大淀粉的用途，在很多领域，本不能使用原淀粉，但变性淀粉却有很好的使用效果，如替代滑石粉的乳胶手套润滑剂高交联淀粉即是如此。

1.3 变性淀粉的种类

目前变性淀粉的品种、规格达2000多种，变性淀粉的分类一般按照变性方法和工艺路线来分类。

（1）按变性的不同方式而分

①化学变性。指的是通过一定的化学试剂对淀粉进行处理，最后获得的淀粉。可以将化学变性得到的淀粉分为两大类：第一种利用化学试剂，让大分子淀粉的分子量降低；如经过酸处理的淀粉、经过氧化处理的淀粉等；第二种指用化学试剂让淀粉的分子量进一步升高而得的淀粉，如经过酯化得到的淀粉、交联得到的淀粉、接枝淀粉等。

②物理变性。比如用微波进行处理而得到的淀粉、经过预糊化而得到的淀粉，以及经过机械进行研磨或者射线进行照射而得到的淀粉等。

③复合变性。是指经过两种以上（包括两种）的处理方式所获得的淀粉，包括有交联-醚化淀粉以及交联-氧化淀粉等多种。经过复合变性得到的淀粉最突出的特点就是其具有多种变性淀粉的优点集于一身。

④生物变性。是指利用一定的生物手段对淀粉进行处理，比如一些多孔类的变性淀粉淀粉、利用生物产酶得到的酶解淀粉等。

（2）根据不同的工艺加工的变性淀粉而分

①有机溶剂法。有机溶剂法是指淀粉分散在有机溶剂或者含水的混合溶剂中，配成一定浓度的悬浮液，在一定的温度下与化学试剂作用下，进而获得的淀粉。原理其实是和湿法制备一样，这种方式的缺点是有机试剂回收不方便、价格相对比较高，而且很多有机试剂容易燃烧和爆炸。因此，这种制备变性淀粉的方法一般只有在生产有着非常高的附加值、取代度很高的产品时候才会使用，加工食品级的变性淀粉比较少用这种制备方法。

②利用湿法来处理。将淀粉放于水中，使得淀粉在水中分散，进而配制成悬浮液（干基浓度控制在40%上下），然后经过一些化学试剂以及在相应的温度下让淀粉酸解、交联等而进行改性。

③利用干法来处理淀粉。将含有少量溶剂的淀粉或者少量水分（20%左右）的淀粉，通过和某些化学试剂发生一系列的化学变化得到的淀粉。

④滚筒干燥法。是工业上主要用来生产预糊化淀粉的一种生产工艺。它是将淀粉在调浆罐中调成一定浓度的淀粉乳，也可按要求加入化学试剂，混合均匀后，经过泵的作用，将之加入到已经经过加热的滚筒表面，在滚筒表面让淀粉乳形成均匀的薄层，利用蒸汽在滚筒内进行加热，让淀粉乳快速的发生糊化，在滚筒转动作用下，淀粉乳的水分不断被蒸发，最终形成一层很薄的已经干燥和糊化的淀粉薄膜，取下来进行粉碎，然后筛分，最后得到所需要的淀粉。

⑤挤压法。挤压法是以集输送、混合、加热和剪切等多项单元操作于一体的生产工艺。

2 变性淀粉在我国和国外食品工业中的应用

2.1 变性淀粉在我国食品工业中的应用

2.1.1 在面制品中的应用

变性淀粉在新鲜面制品的应用研究，证明加入1%的酯化淀粉或羟丙基淀粉，能够有效的使淀粉的回生程度得到降低，保持贮存后的湿面柔软的口感，面条的溶出率、品质都得到了改善。在油炸方便面中，加入 10%～15%的木薯醋酸酯交联淀粉或者马铃薯醋酸酯交联淀粉，可以提高面条筋力强度和产品复水性，耐泡而不糊汤，降低方便面油耗的2%～4%［1］。

2.1.2 在焙烤食品中应用

（1）在面包中应用。冷冻面团存在稳定性差、制成品体积较小、保质期短等不足，加入酯化淀粉等变性淀粉，由于其具有良好的保水性，可以有效分散游离水，防止大冰晶的生成对面筋网络结构的破坏。研究表明，在面包中添加一定量的变性淀粉可以延缓面包的老化，尤其是羟丙基淀粉的效果最为明显，而且还能改善面包的质构，添加适量的羟丙基淀粉和乙酸酯淀粉的面包更加柔软［2］。

（2）在蛋糕制品中的应用。酯化淀粉是通过一定的方法加入了具有非常好保水性和亲水性的乙酰基基团，在蛋糕的制作中加入，可以很好的将蛋糕的保水性提升，从而降低蛋糕的老化速度，使蛋糕的口感和货架期得到提高［3］。

（3）在烘焙果酱中的应用。耐焙烤性能是烘焙果酱最关键的影响因素，而果酱作为面包馅，在面包的烘烤中，特别容易出现水分丢失、发生塌陷以及表面因烘烤而引起干皱、起皮的情况。交联稳定化淀粉，在淀粉中引入了交联键，使得淀粉的颗粒结构得到了增强，从而会让淀粉在加热过程中葡萄糖苷键的破坏的抵御能力得到提高。同时，淀粉原有的性质得到保持，可以非常好的避免在加工过程中因为脱水而发生的胀馅这一类的问题。在果酱的加工中，加入交联稳定化淀粉，可以有效的解决果酱在加工中脱水而发生的胀馅这一类的问题。另一方面，经过醚化和酯化可以提升变性淀粉的稳定性和透明度，可以很好的避免果酱的水分散失。这样制作的果酱，经过长时间的贮存、高温烘烤，依然可以保持良好的涂抹性，体态柔滑、有光亮的色泽，不会发生起皮、分层的现象［3］。

2.1.3 在冷冻食品中的应用

酯化淀粉、醚化淀粉和交联复合变性淀粉具有良好的冻融稳定性常作为增稠剂或者是乳化剂应用在冷冻食品中［4］。因为其价格比食用胶低廉，改善效果比其他化学合成添加剂好，所以广泛应用在食品中。如汤圆经过冷冻处理，会出现皮易裂的情况，而且不能够反复冷冻融化，在制作汤圆的糯米粉中添加5%左右的醚化淀粉起粘结和润湿作用，可以避免皮的破裂和淀粉回生［1］。

2.1.4 在微波食品中的应用

变性淀粉在微波食品中，可作为一种非常重要的配料，有稳定和增稠的作用。另一方面，还可以对食品内部水分的迁移得到控制，使食品的口感和质构得到改善。用作涂层的淀粉，能够有效控制在微波加热时水分的蒸发，增强食物表皮的脆性。在微波焙烤的面包中添加一定量的颗粒冷水溶胀淀粉可以解决面包应淀粉老化和水分迁移引起的面包质地硬和口感粗糙的问题。目前，许多传统焙烤食品都会用到颗粒冷水溶胀淀粉，用来延长面包等食品的货架期、提升其柔软度。因为颗粒冷水溶胀淀粉糊化温度很低，使得其在微波加热的过程中，可以充分溶胀，这种淀粉因相互间的缔合，从而导致淀粉老化的比一般的淀粉小很多，因而可让冷冻面团有较好的抗冻融稳定性［5］。

微波焙烤蛋糕受到越来越多人的喜爱。想比较传统焙烤方法，利用微波进行焙烤，可以显著的缩短加工时间，因而会影响到淀粉的化学膨松剂的效果以及淀粉的充分糊化。要提高面糊水分含量和面糊的粘度，可以选择加入颗粒冷水溶胀淀粉，这种淀粉溶在水里之后，可形成粘度而增稠，可以使很多空气泡被包裹，可提高蛋糕比体积，使其结构更松软［5］。

2.1.5 在饮料中的应用

亲水性淀粉在均质、搅拌下，可以形成稳定性极佳而且很微小的胶体，能够用来作为乳化液稳定剂，代替明胶、阿拉伯胶、干酪素在食品工业中的应用。变性淀粉（如纯胶）在软饮料生产中使用，有稳定、增稠的作用，并且可以改善口感。如生产碳酸饮料，添加纯胶可提高饮料口感的润滑感、厚度，赋予饮料光泽［1］。CMS可代替部分的CMC用于饮料中的增稠剂［6］，磷酸酯淀粉钠也用于果汁饮料等食品中作增稠剂。在固体饮料中，添加预糊化淀粉、麦芽糊精或酯化淀粉，可显著提高固体物料的复水性，冲调后粘度增加，口感细腻。

2.1.6 在肉制品中的应用

在肉制品中，使用过多的原淀粉会使产品粗糙、无弹性、口感差，主要原因是淀粉经过高温糊化后，在低温贮藏时会出现老化现象［7］，而变性淀粉有着比较低的糊化温度，可以在蛋白质变性的同时发生糊化，并且及时的吸收蛋白质因受热变性而失去的水分，使淀粉颗粒柔软而富有弹性，起到保水、黏着的双重作用。在肉制品中添加改性淀粉，可让肉制品的组织更加细腻，结构更加紧密，富有弹性，鲜嫩适口［8］。

2.1.7 在乳制品中的应用

在酸奶的制作中，发酵体系的 PH降低到酪蛋白的等电点，酪蛋白会变性凝固，产生酪蛋白微胶粒与水相连的三维网状体系骨架，成凝乳状，这个时候，乳酸菌不会直接利用已经糊化了的淀粉，糊化的淀粉可以填充在三维网状体系骨架中，达到束缚游离水，维护体系的稳定性的作用［1］。酸奶加工过程中通常伴有搅拌、均质、泵料等机械剪切力，变性淀粉通过交联后具有抗剪切、耐酸等特性，黏度稳定性好，可以防止在低温贮藏过程中乳清析出，延长产品的货架期。

2.1.8 在糖果中的应用

目前，关于糖果中所使用的变性淀粉主要有两大类：一类是凝胶剂，如牛皮糖中用的酸解淀粉。酸处理淀粉峰值粘度的降低和凝胶性能的提高在糖果工业中尤为重要：能使糖浆流动性好，便于浇模成型，使糖体不拖细长的糖尾；浇模后冷却至室温，就能凝结成型，从粉模中取出。琼脂、阿拉伯树胶可以用氧化淀粉来代替，氧化淀粉可以用来制备软糖食品、胶冻，用这样的淀粉制作成的软糖，有很好的贮存稳定性。另一类是起黏结剂的作用的填充料，如口香糖中使用的变性预糊化淀粉或者预糊化淀粉［1］。

2.1.9 在调味品中的应用

氧化淀粉因为透明度比较高，使用中有一定的凝胶性能，上色的性能比较好。因其粘度低，可用于汁状调味料，达到增稠效果，提升感官的挂壁性。醚化淀粉、酯化淀粉以及交联醚化、酯化等复合变性淀粉常用于酱类或膏状调味料，如在辣椒酱、番茄酱等调味料中，使用变性淀粉后，成本比使用食品胶类大大下降；同时，长时间存放不会分层，酱的外观有光泽，口感细腻，在这类调味料中交联酯化等复合变性淀粉最为合适［9］。

2.1.10 在甜食中的应用

变性淀粉用在冰淇淋中，可代替部分脂肪，提高结合水量，同时有稳定气泡作用，使产品具有类似脂肪的组织结构，可以降低生产成本。

2.1.11 在休闲食品的应用[10]

由于休闲食品的脆性、香精黏附性、膨胀性、纤维素强化作用和起泡性等特点， 在焙烤或油炸膨化食品中，通过加入一些特殊的变性淀粉，可以有效的提高其脆性和膨胀性。例如，各种预糊化的蜡质玉米变性淀粉可以在烘烤的时候包住气体，进而慢慢膨胀，形成网孔结构，为烘焙、油炸的膨化小食品提供松脆的外衣和蓬松的口感。采用由木薯制成的专用变性淀粉，可降低休闲食品涂层中的碎裂，能在休闲食品表面形成一层有光泽、平滑、透明的薄膜，为开发花生脆饼、巧克力涂层糖果、胶质软糖等新产品提供了机会。

2.2 变性淀粉在国外食品工业中应用研究[11]

2.2.1 预糊化淀粉

由于具有冷水可溶性，广泛用于食品业中。

2.2.2 酸解或酶解淀粉

降低了淀粉分子聚合度和粘度，增强了淀粉老化和回生性。常用于糖果、油炸产品中的面浆和油炸产品的外衣等。

2.2.3 氧化淀粉

粘度低，透明度高，低温稳定性高。经常可以在油炸食品，如鱼、鸭等各类肉排等的表面加入，可以让调料更加容易粘附，改善味道；还用于乳制品的组织成型剂。

2.2.4 糊精

粘度低，甜度低、成膜性好。用于各种食品表面的裹衣；麦芽糊精可作为乳制品和焙烤食品中的脂肪替代品。

2.2.5 醚化淀粉（羟丙基淀粉、羧甲基淀粉）

透明度高、粘度高，减弱了老化趋势，提高了冻融稳定性。广泛用于肉汁、酱料、布丁等食品中。

2.2.6 酯化淀粉（醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉和辛烯基琥珀酸淀粉酯）

糊化温度低、不易老化，胶凝性弱，糊透明度高。主要用于冷藏食品和速冻食品，也可用作乳化稳定剂和微胶囊壁材。

2.2.7 交联淀粉

具有良好的抗剪切、耐高温和酸的能力。主要用于汤羹类、调味汁、调味酱、乳制品和焙烤食品的增稠剂和组织成型剂。

2.2.8 复合变性淀粉

耐酸、耐高温、抗剪切、抗老化。主要用于一些冷藏、罐装、速冻食品、肉汁、布丁等。

3 有关变性淀粉应用实例

3.1 在冷冻面团中的应用

在冷冻面团中添加羟丙基淀粉、乙酸酯淀粉和交联淀粉可以改善面包质构的同时，还能延缓面包老化，其中羟丙基淀粉对延缓面包淀粉的老化的作用最为明显［12］。

3.2 在蛋糕中的应用

在蛋糕中添加预糊化淀粉、酸解淀粉和交联淀粉，可以使蛋糕质地更柔软，而且延长了货架期，但是降低了蛋糕体积［13］。E. Wilderjans［14］等研究发现，在蛋糕冷却过程中，淀粉形成凝胶的能力与蛋糕塌陷有关，羟丙基淀粉由于凝胶性差，结果导致添加羟丙基淀粉的蛋糕塌陷最严重，而交联淀粉由于具有良好的凝胶性能，添加交联淀粉的蛋糕的塌陷度弱于空白对照组。淀粉凝胶影响蛋糕的硬度，而聚集的蛋白质则影响蛋糕的弹性。

3.3 在米粉中的应用

Chanpen Charutigon［15］等研究了交联淀粉和一种单酸甘油酯对米粉蒸煮特性和感官评价的影响，结果表明交联淀粉和单酸甘油酯降低了米粉的粘性，改善了米粉的质构。交联淀粉由于较低膨胀力和吸水性，降低了米粉的蒸煮后的质量，但增加了蒸煮损失率；而单酸甘油酯与直链淀粉形成的水不溶性复合物，抑制了直链淀粉的糊化，阻止了淀粉颗粒的吸水膨胀，所以降低了米粉的粘性和蒸煮后的质量。另外，单酸甘油酯能够降低米粉的蒸煮损失率，但随着添加量的增加降低蒸煮损失率不显著。

3.4 在乳制品中的应用

John S.Mounsey等［16］研究了在仿制干酪中添加原淀粉、预糊化淀粉、交联淀粉和交联复合变性淀粉对干酪微观结构及流变学的影响，相对于空白组（0%淀粉），添加 15%的交联淀粉的干酪的脂肪球更小，乳化效果好，而添加2.5%的预糊化淀粉的干酪脂肪球大，乳化效果差；添加糯米淀粉和糯米交联乙酸酯淀粉的干酪中，在蛋白质基质中的淀粉颗粒较大。添加 28%的原淀粉、交联淀粉和交联乙酸酯淀粉显著增加了干酪的弹性模量；而除了添加交联淀粉，其他淀粉都降低了干酪的硬度。

4 结语

在食品行业中，各种食品的加工方法不尽相同，食品的种类繁多。变性淀粉经过一定的手段（生物方法、物理方法、化学方法），让淀粉性能发生改变，人体一定程度上可以完全吸收这样的淀粉；另外，其营养价值包括安全性都与原淀粉相同。因为其优越的性能而得到越来越多食品厂家的重视，逐步在不同的食品加工中得到了大力的发展，如烘烤食品、冷冻食品、微波食品、调味酱类等。伴随着现代技术的发展，变性淀粉因其独特的性能，在国内外食品的工业中的应用将会越来越广泛。

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Application status of modified starch in food industry and its research progress

Many of the properties of modified starch are better than the original starch， so it has a very good application in many fields. Modified starch can be used as emulsifier， thickener， etc. This paper introduces the application of modified starch in food industry in our country and abroad.

Modified starch； food industry； application

TS23

Α

1008-1151（2016）06-0039-04

2016-05-10

杨伟军（1963-），男，南宁市食品药品安全信息与监控中心高级工程师，研究方向为食品工程及食品安全标准。