變性淀粉及其在肉制品加工中的應用研究進展

劉文營，林海龍，車夏寧，陳文華，李家鵬，薛曉舟，高 尚，成曉瑜，張順亮

（1.中國肉類食品綜合研究中心，北京 100068；2.中糧營養健康研究院有限公司，北京 102209；3.肉類加工技術北京市重點實驗室，北京 100068）

變性淀粉及其在肉制品加工中的應用研究進展

劉文營1，3，林海龍2，車夏寧2，陳文華1，3，李家鵬1，3，薛曉舟2，高 尚2，成曉瑜1，3，*張順亮1，3

（1.中國肉類食品綜合研究中心，北京 100068；2.中糧營養健康研究院有限公司，北京 102209；3.肉類加工技術北京市重點實驗室，北京 100068）

通過介紹變性淀粉、變性淀粉的加工及其在肉制品加工中的應用研究，概述變性淀粉的發展趨勢。經淀粉的物理改性法、化學改性法、生物改性法和復合改性法改性后所獲得的產品各有優劣，復合改性法加工的變性淀粉在一定程度上具有綜合優越性。變性淀粉的添加能夠明顯改善肉制品的加工品質，降低肉制品加工的脂肪添加量，對肉制品的感官品質也有明顯的提升作用。因此，拓展變性淀粉的原料來源、研究變性淀粉高效及環境友好型的加工方式、開發適用于不同產品的變性淀粉，將是未來發展的方向。

變性淀粉；交聯；糊化；肉制品；質構；降脂

淀粉是一類大宗、天然、可再生資源，是工業領域生產原料的重要組成部分。但是隨著工業化的迅速發展，原始的淀粉原料已經無法滿足新型工業發展的需求。

變性淀粉的開發利用已經有150多年的歷史，無論是變性淀粉的加工種類還是產量，均得到了長足發展，極大地促進了工業化生產的發展。我國變性淀粉的發展始于20世紀80年代，近年來發展迅速，尤其是2014年變性淀粉國家標準的出臺，有力推動了食用變性淀粉行業的發展[1]。變性淀粉所用的原料多數為馬鈴薯淀粉、玉米淀粉和木薯淀粉等，經過不同取代度的變性處理后，淀粉的黏度、黏稠性、透明度、抗老化性和拉絲性能等均得到良好改善，一定程度上拓展了產品加工的可利用度。

變性淀粉在食品加工中的利用，主要體現在以下幾點：①在肉制品中作為增稠劑、穩定劑，能夠增加肉制品的凍融穩定性、保水性、持水性和彈性等[2]，亦能進行低脂肉制品的加工[3]；②在面制品中，改善面制品的黏度穩定性、糊化溫度、透明度、凍融品質和彈性等[4-5]，并且對產品的外觀和感官品質均有很大的提升作用[6-7]；③變性淀粉還可以與羧甲基纖維素等復合進行可食用膜的加工[8]，也可對油脂等進行微膠囊化加工[9]。

本文對國家標準允許使用的變性淀粉食品添加劑進行了匯總，并就變性淀粉在肉制品加工中的利用進行了分析，以期為科學研究和食品加工提供參考。

1 變性淀粉的種類

變性淀粉是通過分子切斷、重排或者引入新取代基團而制得的淀粉衍生物，經變性后淀粉的性質發生了變化，或者又具有了新的性質。按照加工方式的不同，分為物理改性淀粉（預糊化淀粉、熱處理淀粉等），化學改性淀粉（醋酸酯化淀粉、交聯淀粉、氧化淀粉、醚化淀粉、磷酸酯淀粉、羧甲基淀粉、酸變性淀粉等），生物改性淀粉（酶水解淀粉等）和復合變性淀粉。

目前，我國將變性淀粉納入食品添加劑中的種類有14個[10-11]，其中尤以木薯變性淀粉的量居多[12]。

國家標準規定可以使用的變性淀粉見表1。

除常規的變性淀粉外，亦有莧屬植物等變性淀粉的研究[13]。

表1 國家標準規定可以使用的變性淀粉

2 變性淀粉的加工研究

淀粉的變性能夠對天然淀粉的加工特性產生有益的提升作用，目前進行淀粉改性的方法主要包括生物改性法、物理改性法、化學改性法和復合改性法等，其中以化學改性法為主[14]。同時，由于天然淀粉自身的性質，使得單一的改性方法達不到理想要求，因此人們進行復合改性技術的研究和加工。有研究采用機械活化-交聯變性進行變性淀粉的加工，產品表觀黏度和抗老化特性產生了增強的現象[15]，優于單一改性的效果。

2.1 淀粉的物理法改性及效果

在物理法改性研究中，采用高靜壓力進行糯玉米淀粉的改性，高靜壓力與糯玉米淀粉透明度呈現負相關，同時溶解度、膨脹度、凍融穩定性、黏彈性也隨著壓力的增加而降低，高靜壓力的增加使得凝沉性增強，進而會影響到糯玉米的糊化溫度[16]。

2.2 淀粉的化學法改性及效果

對木薯淀粉的變性改造，也是變性淀粉加工業的重要方面，基于在醋酸反應體系下，盡管制備的產品取代度較高，但是成本較高，也會產生廢水；在堿性條件下制備的產品取代度偏低，性能改善較小[17-18]。有研究以木薯淀粉為原料、醋酸酐為酯化劑、甲苯-4-磺酸為催化劑，在水反應體系中進行了木薯醋酸酯淀粉的加工，其制備的醋酸酯淀粉取代度范圍為0～0.122[19]，高于堿性條件下制備的產品取代度，盡管低于以濃硫酸或者醋酸酐為反應體系制備的醋酸酯淀粉，但是綜合成本等經濟因素仍然具有工業生產的優勢。

交聯是制備變性淀粉時廣泛應用的一種方法，其系統環境（包括氯化鈉、蔗糖添加量和pH值、滲透壓等條件）的改變都會對變性淀粉的糊化等性質有明顯影響。熊小雅等人[20]利用氯化鈉、硫酸鈉等通過改變反應體系的滲透壓，滲透壓的增加能促使以三偏磷酸鈉為交聯劑的交聯反應，所得糊化產物具有良好的穩定性，且能夠降低交聯劑的使用量，效果顯著。

2.3 淀粉的生物法改性及效果

在對變性淀粉的加工利用過程中，代蕾等人[21]利用G4酶進行了變性淀粉的處理，G4酶修飾后的專用淀粉較化學法改性淀粉的糊化溫度明顯降低，透明度、峰值黏度、凍融穩定性和熱穩定性均明顯增加，抗回生效應更為顯著，有力地提高了火腿產品的品質[21]。

2.4 淀粉的復合法改性及效果

淀粉經復合法改性后，可以綜合不同變性方式的優點，縮短反應時間、降低生產成本，對變性淀粉的凍融穩定性、低溫穩定性和耐高溫性能均有所提升[22]。

交聯羥丙基復合變性淀粉的主要制備工藝是交聯和醚化，2種工藝先后順序的不同，對產品的加工性能影響顯著。目前，研究較多的是反應時間相對較短和生產成本較低的先醚化后交聯工藝。有研究以糯玉米淀粉為原料，分別以環氧丙烷為醚化劑、以三偏磷酸鈉為交聯劑、以氫氧化鈉為催化劑、以無水硫酸鈉為膨脹抑制劑，通過濕法工藝進行變性淀粉的加工。結果顯示，取代度的大小與凍融穩定性、耐酸性和耐鹽性呈正相關，而與透光度則呈負相關[22]。

謝曉明等人[23]采用醚化和交聯對木薯淀粉進行復合變性，其通過對Na2SO4，NaOH，三偏磷酸鈉、pH值和反應溫度等參數的優化，制備出了保水性和凍融穩定性均較好的高黏度變性淀粉，提高了羥丙基變性淀粉的應用效果。亦有報道顯示，羧甲基改性淀粉糊液的流變性能呈現為假塑性流體的特征，糊液的流變特性與糊液的質量分數有顯著的量效關系[24]，原料、醚化劑的種類、反應條件和酸堿等狀態均是進行加工工藝控制的關鍵因素，都會對變性淀粉的黏度、取代度等產生影響[25]。

2.5 淀粉變性試劑殘留的檢測分析

在進行羥丙基變性淀粉的加工時，存在氯丙醇等有害物質的殘留問題，針對氯丙醇的殘留檢測研究，除了國家標準規定的氣相色譜法外[26]，采用固相萃取-氣相色譜-質譜聯用法，相較于傳統方法，其定性更為準確、靈敏度更高[27]，是一種可以借鑒采用的檢測方法。

3 變性淀粉在肉制品加工中的應用

肉制品品質及感官特性不僅受加工工藝的影響，也受原輔料種類的影響[28]。隨著肥胖、心血管等疾病發生概率的增加，人們對肉制品消費的擔憂越來越明顯。同時，脂肪在不適宜的加工和貯藏情況下，易發生脂肪氧化，給消費者的健康帶來潛在危害[29]，所以肉制品生產企業必須在不改變肉制品感官品質的情況下，降低脂肪等高熱量物質的比例，其中淀粉、變性淀粉、膳食纖維和植物油脂等具有良好的研究前景[30]。

3.1 變性淀粉在改善肉制品質感上的應用

變性淀粉具有較高的膨脹度、持水力和持油力，能夠增加肉制品的保水性和黏結性，對肉制品的質構有明顯提升作用。在實際應用過程中，變性淀粉的添加會顯著降低肉制品的解凍損失和蒸煮損失，且濃度越高效果越明顯[31]。

變性淀粉的添加量與低溫火腿的蒸煮損失呈現負效應，同時，變性淀粉的添加對低溫火腿的質構、色澤和感官品質也產生了顯著影響，以感官分析，變性淀粉的添加量為10%時，低溫火腿整體接受性最高[32]。

無論是在肉制品，還是乳化液中的利用，變性淀粉加工的產品都具有較高的穩定性[33]。有研究針對變性淀粉、脂肪和蛋白含量對香腸的質構特性及顏色的影響進行了分析，使用的是變性馬鈴薯淀粉，取代度介于3.32%～5.68%，變性淀粉的添加影響了香腸的持水力和蒸煮損失，使香腸的硬度得到了增加，但是對香腸的顏色沒有產生影響[34]。對變性淀粉在波羅尼亞臘腸的應用效果進行研究時，變性淀粉使得乳化穩定性和乳化黏度產生了很大的變化，但是對pH值、持水性、凝膠性和刺入強度未有顯著的影響（p＞0.05）[35]。

3.2 變性淀粉在替代脂肪應用上的研究

變性淀粉的添加在一定程度上能夠降低產品中脂肪的用量，L C Hoffman等人[36]對變性玉米淀粉在鴕鳥肉餡餅中作為脂肪替代物的應用進行了研究，其對使用豬脂肪和變性玉米淀粉、大豆分離蛋白與水的乳化體系2種方案的產品品質進行了分析，使用豬脂肪的產品較使用脂肪替代品的總脂肪含量高6%，2種方案產品的脂肪酸構成基本一致，使用脂肪替代物在降低了產品中總脂肪含量的同時，沒有對產品的品質產生負面影響，效果顯著。

在應用木薯變性淀粉進行低脂香腸的加工時，采用水20%，變性淀粉2%，大豆分離蛋白3%，卡拉膠0.4%，低脂香腸的質構和保水持油性能最優[37]。將羥丙基木薯淀粉應用于冷凍魚丸加工時，淀粉糊化膨脹后填充到魚丸肌原纖維蛋白網格中，有利于魚丸的水分保持，降低魚丸凍融損失，在產品保水性能上效果顯著。

4 變性淀粉發展的趨勢

隨著科學知識的宣傳和普及，人們對食物品質提出的要求也越來越高，一方面既要保障產品良好的感官品質、穩定的品質特性，另一方面還要求產品具有更高的營養價值。通過變性淀粉等原料的添加，可以在一定程度上保證產品具有優良的產品特性，尤其是在降低產品的脂肪含量上，應用前景十分廣闊。

同時，拓展變性淀粉的原料來源、研究高效的變性淀粉加工方式、開發不同產品適用的變性淀粉也是未來發展的方向。

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Modified Starch and the Application in Meat Processing

LIU Wenying1，3，LIN Hailong2，CHE Xianing2，CHEN Wenhua1，3，LI Jiapeng1，3，XUE Xiaozhou2，GAO Shang2，CHENG Xiaoyu1，3，*ZHANG Shunliang1，3，
（1.China Meat Research Center，Beijing 100068，China；2.COFCO Nutrition and Health Research Institute Co.，Ltd.，Beijing 102209，China；3.Beijing Key Laboratory of Meat Processing Technology，Beijing 100068，China）

In this paper，the preparation of modified starch and modified starch in meat products processing research are introduced，and the trend of the development of modified starch are summarized.Starch modification methods including physical modification，chemical modification and biological modification method，while each approach are not the same，compound modified method had the obvious comprehensive superiority to a certain extent.Modified starch addition can significantly improve the processing quality of meat products，reduce the amount of fat meat products processing,with the quality of the sensory meat also has obvious improvement.Development of modified starch raw material sources，suitable method of modified starch processing，and develop different products applicable starch is the direction of future development.

modified starch；crosslinking；gelatinization；meat products；texture；reducing lipid

TS236

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.01.026

1671-9646（2017）01a-0097-04

2016-11-04

國家科技支撐計劃項目（2015BAD28B01）。

劉文營（1983— ），男，碩士，工程師，研究方向為肉制品科學與加工。

*通訊作者：張順亮（1985— ），男，碩士，工程師，研究方向為畜產品科學與技術。