变性淀粉的生产工艺及其在食品工业中的应用

变性淀粉是通过物理或化学方法使淀粉分子链被切 断、重排或引入其他化学基团以改变其结构而获得的。经 过变性的淀粉比原淀粉具有更优良的性能。根据变性方 法， 主要分为物理变性淀粉、化学变性淀粉、酶变性淀粉 和天然变性淀粉。变性的目的在于： 一是为了适应各种工 业应用的要求。如： 高温技术（ 罐头杀菌） 要求淀粉高温粘 度稳定性好， 冷冻食品要求淀粉冻融稳定性好， 果冻食品 要求透明性好、成膜性好等。二是为了开辟淀粉的新用 途， 扩大应用范围。如： 纺织上使用淀粉； 羟乙基淀粉、羟 丙基淀粉代替血浆； 高交联淀粉代替外科手套用滑石粉 等。据预测， 变性淀粉将会有一个大的发展， 将成为淀粉 工业新的经济增长点。 一 、变 性 淀 粉 的 生 产 工 艺［１］［２］［３］［４］
江西食品工业 ０３９
食品科技
ＦＯＯＤ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
过选择淀粉的类型或变性方法可以得到满足各种特殊用 途需要的淀粉制品。这些制品可以代替昂贵的原料， 降低 食品制造的成本， 提高经济效益。
在欧美一些发达国家， 几乎所有的谷物快餐食品和 肉制品中都添加变性淀粉。变性淀粉作为食品添加剂并 不是基于它们的营养价值， 而是它们方便于食品加工的 功能性质和提供食品体系某些所要求的性质， 例如： 形状 或“口味”、增稠性、胶凝性、粘合性和稳定性等。常用的食 品 加 工 用 变 性 淀 粉 有 预 糊 化 淀 粉 、糊 精 、酸 解 淀 粉 、羧 甲 基 淀 粉 、交 联 淀 粉 、羟 丙 基 淀 粉 等 。 研 究 表 明 变 性 淀 粉 对 面条品质有明显的改良效果， 尤以木薯磷酸交联淀粉效 果最佳， 其添加量为 １０％， 特别是中、高档方便面中要添 加量高达 ２０％［１４］。
食品科技
ＦＯＯＤ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
变性淀粉的生产工艺及其在食品工业中的应用
王九菊 １ 廖晓惠 ２
（ １．中粮江西米业有限公司， 邮编： ３３１７２１ ２．南昌大学医学院图书馆， 邮编： ３３０００２）
摘要： 本文就近年来变性淀粉的生产工艺、其在食品工业中的应用进行了论述 ， 并探讨了我国淀粉变性产 业与发达国家的差距和发展前景。 关键词： 变性淀粉； 生产工艺， 食品中的应用
Ｔｈｅ ｐｒ ｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒ ｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｓｔａｒ ｃｈ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｆｏｏｄ ｉｎｄｕｓｔｒ ｙ
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｓｔａｒｃｈ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｆｏｏｄ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｗｅｒｅ ｉｎ－ ｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅｎ ｗｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｇａｐ ｏｆ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｓｔａｒｃｈ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ， ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｓｔａｒｃｈ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｓｔａｒｃｈ； ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ， ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｆｏｏｄ ｉｎｄｕｓｔｒｙ
衍生产品， 以符合各种用途的要求。其中有两大类： 一类
是使淀粉分子量下降， 如酸解淀粉、氧化淀粉、焙烤糊精
等； 另一类是使淀粉分子量增加， 如交联淀粉、酯化淀粉、
醚化淀粉、接枝共聚淀粉等。化学变性工艺通常采用干法
和湿法这两种方法。
（ １） 干法即淀粉在含少量水（ 通常为 ２０％左右） 或少
量有机溶剂的情况下与化学试剂反应生成变性淀粉的一
蒸汽
↓
↓
↓
↓
淀粉→淀粉乳→药剂反应→洗涤→脱水→干燥→
Байду номын сангаас
↓
↓
↓
换热 污水
废气
粉碎→成品包装
由化学变性法可以生产出的变性淀粉种类有： 酯化
淀 粉 、氧 化 淀 粉 、二 醛 淀 粉 、淀 粉 醚 、阳 离 子 淀 粉 、交 联 淀
粉、淀粉接枝共聚物等。
３． 淀粉的酶转化
酶的本质是蛋白质。酶作为生物催化剂， 可以大大加
种生产方法。干法生产工艺流程为：
化学品
水
↓
↓
淀粉→药剂浸→预干燥→反应→烘干→加湿 （ 调水
份） →筛分→成品包装
（ ２） 湿法即将淀粉分散在水或其它液体介质中， 配成
一定浓度的悬浮液， 在一定温度条件下与化学试剂进行
氧化、酸化、酯化、醚化、交联等反应， 生成变性淀粉。湿法
生产工艺流程为：
水
化学品 水
淀粉通过酶或生物转化还可以生产许多其它重要产 品。如丙酮、丁醇、多种抗生素、微生物菌体蛋白等。
４． 淀粉的超声波转化 除了上述几种现在已经实现工业化生产的几种转化 方法以外， 很多研究者也在探索其它淀粉的转化方式。其 中， 产生波转化是研究的比较多的一种新技术。 超声波是一种频率很高（ １０５－ ｌ０８Ｈｚ） 的声波。高聚物 在超声波的作用下， 大分子链会产生降解， 在链的断裂处 形成自由基， 这些自由基与氧或其他自由基的接受体可 进行反应， 当有单体存在时， 便引发单体聚合， 产生嵌段 或接枝共聚物［５］。 将淀粉配制成一定浓度的悬浊液倒入超声波发生器 的溶液箱内， 调节频率至液面产生许多脉冲波纹， 在某一 确定的功率下， 处理一定时间即可。研究表明， 淀粉经超 声波处理后， 其大分子链断裂而导致分子量降低， 使得浆 膜强度降低， 断裂伸长率降低， 但水溶性增加。这表明浆 膜的吸湿性增加， 从而使得浆膜变得比较柔软， 导致耐磨 性有所提高［６］。 ５． 复 合 变 性［７］［８］ 采用两种以上处理方法得到的变性淀粉称为复合变 性淀粉。这样生产出来的产品集湿法变性和预糊化的优 点于一体， 产品的质量大大地提高。尽管目前的应用领域 很广， 但单一品种的批量都不大， 需要全行业共同努力， 推广使用。目前已有的复合变性淀粉产品有： 如氧化交联 淀粉、交联酯化淀粉等。 二 、变 性 淀 粉 在 食 品 工 业 中 的 应 用［９］［１０］［１１］［１２］［１３］ 变 性 淀 粉 被 广 泛 用 于 糖 果 、方 便 食 品 、肉 食 品 、烘 烤 食品、饮料、冷冻食品、调料面制品以及调味品的生产中。 在 许 多 食 品 中 都 添 加 淀 粉 或 食 用 胶 作 为 增 稠 剂 、胶 凝剂、粘结剂或稳定剂等， 随着食品科学技术的不断发 展， 食品加工工艺有很大的改变， 对淀粉性质的要求越来 越高。例如： 采用高温加热杀菌、激烈的机械搅拌、酸性食 品， 特别是处于加热条件下或低温冷冻等， 都会使淀粉粘 度降低和胶体性被破坏。天然淀粉不能适应这些工艺条 件， 而各种植物胶虽具有较好的性能但价格昂贵， 有的还 依赖进口。为了满足一些特殊食品的加工产品的要求， 通
０３８ 江西食品工业
食品科技
ＦＯＯＤ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
中具有许多醇羟基， 能与许多化学试剂起反应， 引入各种
基团生成酚和醚衍生物； 或与具有多元官能基的化合物
越反应得交联淀粉； 或与人工合成的高分子单体经接枝
反应得共聚物。由于所用的化学试剂不同， 反应条件的不
同， 取代程度或聚合程度的不同， 所以能制得不同的淀粉
３、淀粉磷酸酯 淀粉磷酸酯的水溶性较好， 并具有较 高的糊粘度、透明度和稳定性， 在食品工业可用作增稠 剂、稳定剂、乳化剂。经实验， 淀粉磷酸酯可以在橙浊生产 中作乳化剂， 代替价格较高的阿拉伯胶。在面条加工中， 淀粉磷酸酯作为增稠剂， 由于其具有良好的粘附性能， 当 加入面粉中和面时， 能使面筋与淀粉颗粒、淀粉颗粒与淀 粉颗粒以及它们与破碎的面筋片段能很好的粘合起来， 形成具有良好粘弹性和延伸性的面团。在蛋糕中添加≤ ４％的量可提高蛋糕的比容， 延长蛋糕的 货 架 寿 命 ， 延 缓 蛋糕的老化， 对蛋白发泡体系的持泡性能也有显著改善。
淀粉存在广泛， 为再生性资源， 廉价易得， 是许多工 业的重要原料。但是原淀粉冷水不溶， 糊液又不稳定易老 化、被膜差， 耐机械搅拌和耐热性也差 ， 还缺乏耐水性和 乳化能力。因此它的应用受到了限制， 不能适应食品、医 药 、造 纸 、纺 织 、冶 金 、建 筑 以 及 农 林 等 方 面 发 展 变 化 的 要 求。为了扩大淀粉的应用范围， 这就需要对淀粉进行变性 衍生处理， 改善原淀粉的高分子属性或增加新的性状， 使 它们具有比原淀粉更优良的性质， 直到原淀粉达不到的 特殊效能， 使之适于各种不同用途的要求。所以， 人们采 用化学、物理和酶转化的方法， 使淀粉氧化、醚化、酯化、α 化、糊化， 以改变天然淀粉的性质， 提高淀粉糊的冷冻稳 定性及其对高温、酸碱和剪切力的抗性， 改善淀粉糊的凝 胶性、成膜性等， 使之符合应用的要求。
１、酸解淀粉 酸变性淀粉具有较低的热糊粘度， 大大 提高了淀粉的凝胶性， 可用于果冻， 夹心饼， 软糖的生产。
２、羟丙基淀粉 淀粉经羟丙基化后， 其冻融稳定性、 透光率均有明显提高。他最广泛的应用是在食品中用作 增稠剂。它良好的冻融稳定性使它在食品工业中独占熬 头。羟丙基淀粉在肉汁、沙司、果肉布丁中用作增稠剂， 可 使之平滑、浓稠透明、无颗粒结构， 并具有良好的冻融稳 定性和耐煮性， 口感好。羟丙基也是良好的悬浮剂， 如用 于浓缩橙汁中， 流动性好， 静置也不分层或沉淀。
产生的变性淀粉。各种酶处理淀粉产品有 α、β、γ－ 环状糊
精、麦芽糊精、抗消化淀粉等。
酶是一种生物催化剂， 很多因素都对酶的催化有影
响。主要影响因子有底物浓度、酶解温度、时间和 ＰＨ 值、
加酶量等。不同的酶有不同的酶转化条件， 如表 １。因此，
必须根据具体的酶选择相应的最适工艺条件。 表 １ 一些酶的最适作用条件
１． 淀粉的物理变性 通过物理方法处理使淀粉的某些性质得到改变， 称 之为物理变性。如： 预糊化淀粉， γ射线、超高频辐射处理 淀粉， 机械研磨处理淀粉， 湿热处理淀粉， 挤压变性淀粉， 油脂变性淀粉。其作为淀粉变性的一种加工方法被一些 生产厂家和科研人员所采用。常见的物理处理方式及产 品如下： 干燥淀粉； 表面涂层淀粉； 经球磨机微粉化淀粉； 放射处理淀粉； 高频处理淀粉； 直链淀粉预糊化淀粉（ α－ 淀粉） ； 湿热处理淀粉。 最常见的物理变性产品是 α－ 淀粉的系列产品。α－ 淀 粉也称预糊化淀粉， 是将完全糊化的天然淀粉在高温下 迅速干燥而得到的一种多孔、无明显结晶现象的淀粉颗 粒。其特点是糖苷链之间的氢键断开， 具有快速溶于冷 水、成糊后粘度高、吸水性强的特性。工艺大致如下： 将淀 粉糊液在老化之前， 立刻进行干燥， 制得的粉末即为 α－ 淀粉。α－ 淀粉的制法分为热滚筒法和挤压机法两种， 前者 是在 １９０８ 年由 欧 洲 Ｗｕｌｋａｎｋ Ｓｕｐｆ 发 明 的 ， １９２０ 年 正 式 应用于工业化生产； 后者一般适用于实验室。其采用的工 艺路线为： 淀粉→淀粉乳→糊化→干燥→粉碎→包装。 该产品可用作食品增粘剂、保型剂和冷冻食品内部 组织结构的稳定剂等； 在饲料工业中用于鱼虾饲料的粘 剂； 在制药工业中用作西药片的平衡物质兼黏合剂； 在化 妆品行业中用来制作爽身粉、护肤品。此外 α－ 淀粉还广 泛应用于金属铸造、造纸、建筑、防治等工业部门。 ２． 淀粉的化学变性 淀粉衍生物的制取， 常采用化学方法。利用淀粉分子
速反应过程， 一般酶催化反应速度要比非催化反应高
１０８～１０２０ 倍， 其催化本领要比一般化学催化剂高一千万
至一万亿倍， 酶在反应后即复原状且在反应前后不发生
变化。酶的另一个特点是作用的专一性。所以酶促反应不
但转化率高， 产品纯度亦高， 其作为生物催化剂亦被广泛
运用于淀粉转化制品的生产。酶变性淀粉是通过酶作用
４、羧甲基淀粉 羧甲基淀粉可直接溶于冷水， 溶液粘 度高、粘着力大， 乳化性、稳定性和透明性好， 外观比羧甲 基纤维素均匀细腻。在食品工业中， 被广泛用作增稠剂、 稳 定 剂 、悬 浮 剂 、乳 化 剂 和 抗 老 化 剂 。 羧 甲 基 淀 粉 用 于 冰 淇淋生产中代替明胶， 不但能生产出组织软滑、粘度适 中、稳定性良好的产品； 用于面食和糕点生产中， 可起到 调 节 面 团 弹 性 、增 加 柔 韧 性 、改 善 成 型 性 、保 持 水 分 、分 散 脂肪等作用。