大米淀粉的性质及开发前景

大米淀粉的性质及开发前景
一、大米淀粉理化性质及功能特性
大米淀粉颗粒较小，在3～8μm之间，颗粒度均一，呈多角形。

由于大米淀粉颗粒和均质后的脂肪球具有几乎相同的尺寸，质构非常柔滑似奶油，具有脂肪的口感，且容易涂抹开。

蜡质米淀粉除了有类似脂肪的性质外，还具有极好的冷冻--解冻稳定性，可防止冷冻过程中的脱水收缩。

此外，大米淀粉还具有低过敏的特性以及很好的可消化性，消化率高达98％～100％，可应用于婴儿食品和其它一些特殊食品中。

大米淀粉为高结晶性淀粉，属于A型衍射图谱；当大米淀粉在偏振光下观察，具有双折射现象，淀粉颗粒在光学显微镜图示偏光十字；大米淀粉颗粒具有渗透性，水和溶液能够自由渗入颗粒内部。

淀粉颗粒内部有结晶和无定形区域，后者有较高的渗透性，化学反应主要发生在此区域；大米淀粉的水吸收率和溶解度在60~80℃间缓缓上升，在90~95℃间急剧上升；大米淀粉粒不溶于一般有机溶剂，能溶于二甲亚砜和二甲亚酰胺，淀粉结构之紧密程度与酶之溶解度呈负相关；水结合力的强弱与淀粉颗粒结构的致密程度有关。

籼米和粳米水结合力一般为107%~120%，而糯米则较高，可达128%~129%；米粒外层部分的淀粉粒径较中心部分淀粉的小0.5~1.5um。

直链淀粉含量比中心部分低20%~30%。

外层部分的淀粉含有较多的络合蛋白质，而含结合脂类较少。

外层淀粉含油酸、亚油酸较多,而含十四烷酸、棕榈酸则较少。

大米淀粉中直链淀粉含量分布较广，能生产出不同直链淀粉含量
的普通大米淀粉和直链淀粉含量相当低(小于2％)的蜡质大米淀粉。

普通大米淀粉和蜡质大米淀粉的主要区别在于淀粉胶的特性和温度稳定性(包括热稳定性和冻熔稳定性 ) 。

蜡质大米淀粉具有优于其它非蜡质和蜡质淀粉的冻熔稳定性。

在一项研究中发现，干基含量 5％的蜡质大米淀粉糊经过 20个冻熔周期不会发生脱水收缩，相比之下，蜡质玉米淀粉或蜡质高粱淀粉仅在3个冻熔周期内表现稳定，玉米淀粉在一个冻熔周期后会出现脱水收缩。

蜡质大米淀粉可作为模拟脂肪应用于冷冻甜品和冷冻午餐肉中。

蜡质大米淀粉对温度也具有很强的抵抗力，如在杀菌、UHT、微波处理过程中仍保持性质稳定。

在许多水果制品中，不能单独使用果胶作为粘结剂，因为果胶的性质受 pH值和糖浓度的影响，因此它一般同其它粘结剂 (如蜡质大米淀粉 )配合使用，以提高稳定性。

蜡质大米淀粉也可用于替代奶制品和其它奶油制品中的部分脂肪，如生产低脂的人造奶油，这种脂肪替代品具有良好的口感，有类似于脂肪的质地和清爽的味道。

最近研究显示，不加其它碳水化合物和树胶的情况下，使用蜡质大米淀粉可以生产出低脂的凝固型酸奶。

蜡质大米淀粉还可作为抗老化剂用于焙烤食品中和作为膨化剂用于挤压型的小吃食品中。

二、国内外研究进展
目前美国和欧洲兴起了米淀粉研究开发的热潮。

应用现代生物技术可以将包括碎米、陈籼稻、早籼稻等在内的稻米淀粉改性后，转化为抗性淀粉、多孔淀粉、缓慢消化淀粉、新脂肪替代物等更具特色和新用途的产品，如①在香肠中加入碎米作原料，使香肠含脂肪量减少
50%，热量减少 40%，大米又起粘着剂作用，赋米香、保水性、口感好的效果。

②以大米糖浆代替麦芽，开发豆乳饮料，与豆乳有互补性。

③大米糖浆饮料，含有与牛乳一样的 Ca、VA、VD，营养价值高，特别适宜对牛乳乳糖缺乏乳糖分解酶导致肠道不适者饮用。

我国利用碎米淀粉生产的新产品主要有果葡糖浆、麦芽糖醇、麦芽糊精粉、山梨醇、液体葡萄糖、饮料等。

米淀粉的研究领域主要包括一下几个方面：
（一）化妆品扑粉
如前所述，大米淀粉颗粒微小，即使有微细的凹凸也能很好地添埋而变成平滑的表面，使之具有光溜、平滑的触感。

另外，由于它的颗粒呈角形，很少会发生像马铃薯淀粉那样脱落的现象，能很好地附着在人的皮肤表面，而且化妆的润饰程度良好。

（二）照相纸的粉末和造纸施胶
作为照相纸粉末用，这是利用大米淀粉能良好地吸着碱性色素、且能很好地固定在纸表面的凹处等特性。

利用这些性质可以获得印字和印像鲜明、不易擦掉的照片和拷贝。

另外，在造纸的施胶方面也有同样的用途。

（三）润滑剂
和前述化妆品的情况一样，大米淀粉能很好地固定在凹点，不易脱落，常用在食品和橡胶工业等方面作为手粉、撤粉等润滑剂用。

（四）糖果的糖衣和药片的赋形剂
大米淀粉颗粒小，吸水快，质构细腻，白度高，是理想的糖衣制剂；而且其抗过敏性反应低，香味柔和，同样可用于药片的赋形剂。

（五）生产淀粉糖
以米淀粉为原料，采用生物技术可直接生产各种类型的淀粉糖，如葡萄糖浆、结晶葡萄糖、麦芽糊精、麦芽糖浆、超高麦芽糖、结晶麦芽糖、麦芽低聚糖以及异麦芽低聚糖，主要应用于食品工业和医药工业中作为增稠剂、填充剂、赋形剂和功能因子。

用量比例很高也不致影响食品或药品的风味，可以直接使用在糖果、饼干、面包、果酱、果冻、冷饮、饮料、冰激凌、香肠、火腿肠、糕点、固体饮料、乳儿糕、方便面等各类食品中，使食品的结构向功能化方向转变。

（六）改性米淀粉
变性后的大米淀粉具有更优良的性质，应用更方便，适合新技术操作要求，提高应用效果，并开辟新用途。

1、常见大米变性淀粉
常见的用得相对较多的变性淀粉如大米氧化淀粉、大米酯化淀粉、大米醚化淀粉和大米交联淀粉等。

（1）大米氧化淀粉
大米氧化淀粉一般采用次氯酸盐(如次氯酸钠作为氧化剂。

研究显示，当 NaOC1溶液浓度为 2％时，大米淀粉的羧基含量为 0.24％，而玉米淀粉和马铃薯淀粉的羧基含量分别为 0.14％和0.39％。

通过 SEM拍照发现大米淀粉氧化后的颗粒形态表面更加粗糙，而且具有皱纹和凹洞，这是由于氧化后无定形区分子被氧化成水溶物而流失造成的。

大米氧化淀粉仍保持原有的偏光性和x射线衍射图案，仍保持与碘的显色反应，表明氧化反应发生在颗粒的无定形区。

氧化大大降低了大米淀粉的粘度和糊化温度同时提高了淀粉的热糊
粘度稳定性、溶解性、糊液透明度以及渗透性和成膜性。

Kuakpetoon 等人研究发现，与玉米氧化淀粉和马铃薯氧化淀粉相比，大米氧化淀粉还具有更强的粘结性。

大米氧化淀粉可以作为浆料和涂料用于造纸、纺织、洗衣剂、建筑材料和食品工业中。

目前，在食品工业中的应用越来越多如作为糖果的涂层、乳化剂、面团改良剂、阿拉伯胶替代物。

（2）大米醋酸酯淀粉
大米醋酸酯淀粉是在碱性条件下用醋酸酐作用于大米淀粉而制成的。

Gonzalez等人分析发现，相比大米原淀粉，大米醋酸酯淀粉含有较低的水分、灰分、粗蛋白、表观直链淀粉含量以及 pH 值，而粗脂肪、粗纤维、绝对密度和滴定酸度与原淀粉基本相同。

颗粒较大米原淀粉颗粒光滑，边缘尖锐的棱角消失，并且倾向于形成聚合体，部分颗粒呈现多孔结构，尺寸在 3．9～6．5,urn之间。

乙酰基的引入也使大米淀粉的吸水率、膨胀力和溶解度均有所增加，所以大米醋酸酯淀粉具有较低的成糊温度和回生值，而90℃时的粘度和50℃时的粘度均有所增加。

大米醋酸酯淀粉一般用于食品的增稠剂、保鲜剂同时也应用于纺织和造纸工业中。

但由于大米醋酸酯淀粉的价格较贵，而且与玉米醋酸酯淀粉相比尚未发现特别明显的优点。

（3）其它变性淀粉
用三氯氧磷作为交联剂可以生产大米交联淀粉。

交联能使淀粉糊化热增加30％，并能降低大米淀粉的溶解度和提高大米淀粉的抗剪切能力。

一般来讲，用磷酸盐或己二酸作为交联剂能提高大米淀粉的耐酸性。

这种耐酸性能使大米淀粉用于多种食品中，如作为脂肪替代物应用于色拉酱和橄榄油中。

交联淀粉常常与其它类型的衍生和改性作用结合使用，如醋酸酯交联淀粉，以起到增稠作用，同时使其在酸性pH值条件和均质过程所产生的高剪切力下仍能保持所需的粘度。

大米淀粉的羟丙基化能使淀粉的糊化热降低 20％，并能增加淀粉的溶解性；羟丙基化还能提高淀粉糊液的抗老化性、粘度稳定性和保水性。

大米羟丙基淀粉还具有很好的冻熔稳定性，在 20个冻熔周期后，仍能观察到凝胶中未分离的水分，所以大米羟丙基淀粉一般用在冷冻食品和方便食品中，使其在低温贮藏时具有良好的保水性，并可增强其耐热、耐酸和抗剪切的性能。

在用大米做的蛋糕中，用羟丙基衍生物代替大米粉，能减少蛋糕的硬度，增加面团的弹性和粘合性以及蛋糕的胶粘性，同时改善蛋糕的贮藏稳定性。

2、新型大米变性淀粉
目前美国和欧洲兴起了淀粉研究新的开发热潮。

应用现代生物技术可以将包括碎米、陈籼稻、早籼稻等在内的稻米淀粉改性后，转化为抗性淀粉、多孔淀粉、缓慢消化淀粉、新脂肪替代物等更具特色和新用途的产品。

（1）缓慢消化淀粉
缓慢消化淀粉是一种可以被酶完全缓慢降解的淀粉。

美国农业部南部研究中心研究开发的改进米淀粉新产品“Ricemic”，是以大米粉为原料，先分离蛋白质，再经加热和酶处理工艺加工成 100%延缓消化、50%加快消化和 50%延迟消化的改性米淀粉制品。

这类改性米淀
粉经临床应用证明，可有效改善糖负荷，将成为一种糖尿病患者的新食品。

这种产品的另一种用途是作为运动员，尤其是马拉松等长跑运动员的碳水化合物补充剂，因为这种缓慢消化的淀粉能够使运动员在运动过程中有一个稳定特久的能量释放来保持耐力。

（2）淀粉基脂肪替代物
油脂是饮食中不可缺少的营养素，也是重要的热量来源，它作为食品主要组成之一，提供了风味、口感及香气。

然而，脂肪摄人过多会给人体健康带来危害，使人肥胖和导致某些心血管疾病等。

近年来美国、日本以及欧洲一些国家纷纷致力于脂肪替代物的研制和开发，以期制造低脂肪的食品。

目前世界各国经常采用的脂肪替代物主要有两大类型：代脂肪(Fat substitutes)和模拟脂肪(Fat mimics)。

代脂肪是以脂肪酸为基础的酯化产品，具有类似油脂的物理性质，其酯键能抵抗人体内脂肪酶的催化水解，因此不参与能量代谢。

模拟脂肪以碳水化合物或蛋白质为基础成分，原料经过物理方法处理，能模拟出脂肪润滑细腻的口感特性。

由于大米淀粉颗粒尺寸与均质后的脂肪球相似，而且具有与脂肪相同的质感，因此小颗粒的大米淀粉完全适合做模拟脂肪；和大米原淀粉相比，经改性后的大米淀粉具有更优异的感官和功能特性，且可以以凝胶的形式存在，更方便使用，因此用大米变性淀粉(由酸或酶水解、氧化、糊精化作用、交联或单取代反应制成)做脂肪替代物更为适合。

大米淀粉制取脂肪替代物技术，是应用生物技术等把米淀粉转化为无油脂肪的高新技术。

新脂肪替代物十分适合加工酸奶和部分替代
奶油的乳制品，它具有奶油的外观及口感，通过不同含量的调配，可加工成供人造奶油生产的加氢油脂。

如世界上最大的米淀粉生产商———比利时 A&BIngredient公司已将改性米淀粉正式用于无奶油奶酪、低脂肪冰激淋、无脂肪人造奶油、沙司和凉拌菜调味料的生产，取得了可观的经济收益。

据资料报道，大米淀粉是脂肪模拟品的良好原料。

因为它不会像脂肪酸酯那样因摄入过多而引起腹泻和腹部绞痛等副作用，影响机体吸收某些脂溶性的维生素和营养素；也不会像蛋白质为基质的脂肪模拟品使某些人群产生过敏反应。

大米淀粉采用淀粉酶水解制备的低DE值麦芽糊精可以作为脂肪替代品在食品中广泛应用，王俊芳等就曾研究过大米酶解制备麦芽糊精在蛋糕中应用。

同样，经过超微粉碎后，大米淀粉也可以制备脂肪替代物。

蜡质大米淀粉具有它所固有的热稳定性和冻熔稳定性。

如何使用非蜡质大米淀粉制成冻熔稳定性很好的脂肪替代物将是令人渴望的，而且，现在使用的脂肪替代物只能代替食品中的部分脂肪，如何提高油脂的替代量同时又不影响口感,也是一个急需解决的问题。

但不管怎样，从经济和健康两方面考虑，开发大米淀粉作为脂肪替代物具有很好的应用前景。

目前作为淀粉基质脂肪模拟品的主要类型有：微晶粒淀粉、低DE值糊精、变性淀粉、超微粉体等。

（3）抗性淀粉
抗性淀粉的开发，是淀粉研究领域的崭新课题。

这是一类特殊的淀粉，不能被胰淀粉酶酶解，因而不能被小肠消化吸收参加新陈代谢，但是能进入结肠，从而被其中的微生物群发酵利用。

美国路易斯安那
州南方研究所已经发明了一种以大米为基质的抗性淀粉产品，适合于肥胖和糖尿病患者。

它不像一般纤维成分会吸收大量水分，当添加于低水分产品时不影响其口感，也不改变食物风味，可作为低热量的食物添加剂。

进入结肠后可促进有益细菌的增殖，改善结肠菌落结构，对治疗肠道类疾病有特殊功效。

应用抗性淀粉作为食物原、配料时，除提供多种健康功能外，且可作为低热量的食物添加剂，而且研究表明：添加颗粒抗性淀粉的食品比添加传统纤维的食品具有更好的外观、质地和口感，颗粒抗性淀粉可以改善一些食品的膨胀性和脆性。

研究发现，高直链 (24％～30％)大米淀粉能很显著地降低血清葡萄糖含量和胰岛素水平。

直链淀粉与单甘油酯能形成复合物，体外实验发现，这种复合物能减少淀粉的消化率，血糖值的降低可能与这种复合物的形成有很大的关系。

Harmeet等人研究发现，在反应条件下，不同链长的脂肪酸混合物形成的乳化剂能与大米淀粉中的直链淀粉和支链淀粉发生复合，体外研究显示这些复合物能减少消化率。

当与蜡质和非蜡质大米淀粉发生复合时，长链饱和脂肪酸形成的乳化剂比短链饱和或不饱和脂肪酸形成的乳化剂更能降低消化率。

（4）多孔淀粉（微孔淀粉）
多孔淀粉是将天然淀粉经过酶解处理后，形成的一种蜂窝状多孔性淀粉载体。

由于其表面具有很多伸向淀粉粒中心的小孔，淀粉颗粒中心是中空的，因而具有良好的吸附性能，可用作功能性物质(如药剂、香料、色素、保健物质)的吸附载体，广泛应用于医药、化工和食品等行业。

大米淀粉颗粒小，比表面积大，因此所制备的产品比其他种类淀粉的具有更强的吸附力。

多孔淀粉吸附的目的物质主要有：
①在空气中易氧化、分解和光敏性物质，如 DHA、EPA、维生素 E、维生素 A、胡萝卜素、番茄红素、色素；②需要缓慢释放的物质，如药品、农药、香料、甜味剂(天冬甜素)、酸味剂、香辛料、酶、调味料；③需要粉末化的油脂或脂溶性的物质；④需要高倍率均质稀释的物质或需要均质混合的密度大的物质，如药品、色素、胱氨酸、农药；
⑤有不良气味(苦、臭味)的物质。

比如吸附含有 DHA的鱼油并微胶囊化，防止DHA氧化且封闭鱼腥味；在口香糖中添加多孔淀粉用于吸附香味成分，从而在咀嚼时可缓慢释放，增加香味在口腔中的停留时间。

利用多孔淀粉吸附各种物质后的保护作用以及延缓释放性能，分别以口香糖用咖啡香精、尿素、杀虫剂、双歧杆菌、维生素 A为目的物，再添加到各种食品中，可以制成各种功能性食品，如婴幼儿食品、老年食品及其它的特殊人群食品。

我国每年有1500万新生婴儿和5000多万的糖尿病患者的食品消费群体，如及时将我国积压的大量稻米加以开发制成多功能淀粉、新脂肪替代物及低过敏性食品等产品，不仅可使我国的相关科研紧跟国际前沿，而且仅国内的婴儿和糖尿病患者就有6500万人群的广阔市场，利用前景非常乐观。

（5）大米淀粉明胶替代物
食用明胶是一种来源于动物的胶原蛋白，是一种营养价值较高的食品。

食用明胶具有许多优良的物理化学性能如胶凝性、乳化性等，在食品工业中得到了相当广泛的应用。

但是，由于明胶的价格较高，且持续上涨；另外，明胶是动物机体组织中胶原蛋白的水解产物，
...
来源于动物，它的使用遭到了许多消费者特别是动物保护者的反对。

世界最大的大米淀粉生产公司 Remy Industrie开发了一种名为 Remygel 7—331的大米淀粉，这种大米淀粉与明胶的独特功能性有很好的匹配性。

这种大米淀粉形成的凝胶富有弹性，能抵抗50％的坍塌变形，不具有流动特性，不会呈现砂粒状。

虽然和明胶相比，这种淀粉的持水性和光学透明度较差，但这不会影响在食品当中的应用。

因此，这种新开发的大米淀粉能在很多情况下取代明胶，如在没有明胶存在的情况下，加入 0．3％~0．6％的 Remygel 7—33可以生产出瑞士奶酪和杯装凝固型酸奶等。

A&BIngredients，Fairfield，N．J．公司最近也开发出了一种与明胶功能相近的大米淀粉，而且比明胶更经济实用被称作明胶替代系统 (GRS)。

这种大米提取物与明胶特性相同，可以使产品产生良好光泽并且有保水作用。

GRS可以应用在许多食品中，包括多泡沫含油甜点和搅打型装饰用奶油，还可以应用于汤料、沙司、焙烤食品和其他食品中，并可以提高产品风味口感、外观光泽和营养价值。

与其他淀粉相比，大米淀粉对加工中产生的压力更具有抵抗性，加工稳定性强，可以产生滑润的奶油性口感。

研究表明，大米淀粉明胶替代物可以取代昂贵的明胶，有望在食品领域中推广使用。

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