淺談變性淀粉在冷凍型食品中的應用現狀

易麗娟 黃金漫 黃向榮 謝錦權

基金項目：2022年廣東省科技創新戰略專項資金（“攀登計劃”專項資金）項目“冷凍型廣式腸粉制品品質優化及應用研究”（pdjh2022b1132）。

作者簡介：易麗娟（1990—），女，廣東清遠人，碩士，講師。研究方向：食品安全檢測。

通信作者：黃向榮（1993—），男，廣東湛江人，本科，助教。研究方向：大學生思想政治教育。E-mail：352581743@qq.com。

摘 要：隨著現代生活節奏的加快，冷凍型食品因其便捷性和長期儲存的特性而廣受歡迎。變性淀粉作為一類重要的食品添加劑，在冷凍食品的加工和質量提升方面起重要作用。本文綜述了變性淀粉的特性及其在冷凍型食品中的應用，利用變性淀粉可較好地改善冷凍型食品尤其是米面制品表皮易開裂、表面發暗、蒸制塌陷、口感黏連等品質問題，這對于節約成本、擴大消費和促進食品業發展具有積極意義。

關鍵詞：變性淀粉；冷凍型食品；應用現狀

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學或者酶解的方式，使天然淀粉失去原有的理化性質而獲得的一種具有更加優良特性的一類淀粉[1]。與天然淀粉相比，經過改造后的變性淀粉在糊化溫度、吸水性、凝膠性、成膜性和透明度等方面都發生了變化，一定程度上改性后的淀粉水溶性更好、膠凝能力更強、穩定性更好，很好地滿足了不同應用領域的需求[2]。

目前，國內外已開發的變性淀粉種類已有數千種，平均年產量可達3 000萬t，占淀粉總產量的20%～30%[3]。根據處理方式和特性不同，變性淀粉可分為通過物理方法制備的變性淀粉，如經過機械研磨、超高壓輻射處理以及預糊化處理得到的淀粉；通過化學反應實現變性的淀粉，如經過酸解、氧化或交聯處理的淀粉；利用酶法處理得到的變性淀粉，如直鏈淀粉、抗消化淀粉和糊精；通過復合方法制備的變性淀粉，包括交聯酯化淀粉和氧化交聯淀粉等。這些不同類型的變性淀粉具有獨特的性質和應用領域[4]。變性淀粉的制備工藝主要分為濕法、干法和半干法3種類型。在濕法生產過程中，淀粉被均勻分散于水或特定的有機溶劑中，構建成一個非均質的反應環境。隨后在特定的條件控制下，淀粉會經歷降解或取代等變性反應，最終制得具有特定性能的變性淀粉產品[5]。濕法生產工藝較為成熟，目前國內大部分工廠都采用該工藝，但同時存在收率低、流程長、能耗大、成本高以及產生的廢物多等缺陷，限制了它的大規模生產。干法制備變性淀粉是一種在無水或低水分條件下進行的變性反應過程，用于生產各類變性淀粉產品。該法常用于制造白糊精、黃糊精和磷酸酯化淀粉等，其優勢在于產品產出豐富，且在整個生產過程中不產生污染。通過干法生產出的變性淀粉具有較高的產品回收率，是一種環保且高效的生產方式。近年來，開發出了一種半干法生產工藝，該工藝以其較短的生產周期和較低的設備投資成本等優勢受到廣泛關注，很好地彌補了現階段生產方式的不足，但目前該工藝仍處于試驗階段，還不能成熟及廣泛地應用于淀粉的工業化生產中[6-8]。

在冷凍食品的加工過程中，有多種變性淀粉因其特有的性質而被廣泛應用。包括能在冷水中溶解的淀粉，易于形成凝膠的糊精，經過酸處理改變性質的酸變性淀粉，通過交聯作用提高穩定性的交聯淀粉，引入羥丙基基團以增強親水性的羥丙基淀粉以及通過磷酸酯化改善功能性的淀粉磷酸酯等，這些變性淀粉在提升冷凍食品質量、穩定性和口感方面發揮著關鍵作用[7-8]。變性淀粉常用于飲料、糖果、面制品、肉制品以及調味品的制作生產中，尤其是在一些發達國家，幾乎所有的米面制品和肉制品中都添加有變性淀粉。

1 變性淀粉在冷凍食品中的作用機制

冷凍技術是一種重要的食品加工手段，很大程度上能有效地保持食品的新鮮度和營養價值。但在冷凍過程中冰晶的形成會破壞食品的結構，從而影響食品的風味和整體品質。變性淀粉由于具有良好的抗凍融性、穩定性和質構改良效果，被廣泛應用于冷凍型食品中。冷凍食品一般要經歷預冷、冷凍、冷藏和解凍4個階段，因此這類食品的狀態會在固體和流體之間發生相互轉變，在冷凍過程中，細胞間隙中會形成較大的冰晶，而當解凍時細胞內的水分會外滲，解凍后食品會因汁液流失過多而影響口感和外觀，導致整體品質的下降。變性淀粉的加入可很好地改善這一過程。

1.1 質構改良機制

變性淀粉在冷凍食品中通過形成穩定的凝膠網絡來改善食品的質構。這種網絡能夠限制冰晶的生長，減少冷凍過程中的細胞損傷，從而保持食品的柔軟性和彈性。變性淀粉具有良好的水分保持能力，能夠吸收和結合大量的水分，減少冷凍過程中的水分遷移和蒸發，維持食品的濕潤度和口感。在冷凍面點等食品中，變性淀粉能夠提高產品的抗凍裂性，防止在低溫下出現裂紋和破碎。以常用的羥丙基交聯淀粉為例，交聯作用能在一定程度上提升淀粉的抗凍融性能以及增強其結構的穩定性和強度，使其具備耐剪切和耐高溫的特性，使其能適用于多種工藝的要求，如強力攪打和剪切、高溫滅菌等。羥丙基是一種親水基團，在淀粉中加入該基團使得淀粉糊絲變短，在吸水膨脹的同時分布更為均勻，淀粉糊的黏度峰值得以提高，黏度增大，與水結合能力更強，透明度得以提高，同時延緩淀粉老化[9]。

1.2 穩定性提升機制

變性淀粉通過提高食品的抗凍融循環能力，減少在多次凍融過程中的質構變化和營養成分流失。某些變性淀粉具有抗氧化性和乳化性，能夠防止或減緩食品氧化變質，改善冷凍食品中的乳化穩定性，防止油水分離，還有助于延長冷凍食品的保存期限。例如，醋酸酯化淀粉已被成功應用于冷凍水餃的制作中，與天然淀粉相比，醋酸酯化淀粉的吸水性和保水性較強，具有一定的乳化特性，成膜性和低溫穩定性良好[9]。在制作冷凍食品的過程中，加入醋酸酯化淀粉，能在葡萄糖單元內的活性羥基基團上連接一個乙酰基團，使淀粉鏈在吸水膨脹的同時相對松散，使其較其他淀粉先糊化，峰值黏度升高，提高了淀粉與水的結合能力，并有利于其形成膜阻止其他淀粉的溶出，避免渾湯情況的出現[10]。

1.3 營養價值保持與提升機制

變性淀粉能形成保護性凝膠結構，可有效降低營養成分在加工與存儲階段的流失，很好地保持冷凍食品的營養價值。如冷凍即食餐品中添加適量的抗性淀粉，此淀粉不易被身體消化吸收，可進入大腸作為益生元，促進有益菌的生長。在冷凍食品中添加抗性淀粉，可以增加食品的膳食纖維含量，有助于改善腸道健康和控制血糖水平。高直鏈玉米淀粉也因其含有較高的抗性淀粉含量，在冷凍食品中的應用可以增加食品的膳食纖維含量。在冷凍面食產品中使用高直鏈玉米淀粉，不僅可以保持面食在冷凍和復熱后的質構特性，還能提供額外的營養價值。預糊化淀粉由于其在冷水中能迅速吸水形成糊的特性，常被用于冷凍食品中以改善口感和質構。此外，預糊化淀粉也能作為碳水化合物的來源，提供能量，并在一定程度上減緩食品中糖分的吸收速度，對于需要控制血糖的消費者來說是一個較好的選擇。

2 變性淀粉在冷凍食品中的應用

20世紀20年代，冷凍食品首次出現在美國。冷凍作為一種歷史悠久的保藏手段，目前得到了廣泛的應用。一般情況下，冷凍食品通常是將食物放置在-30 ℃或更低溫度條件下，使食物在30 min內快速生成冰晶，且冰晶的大小在100 μm以下，此時食物中心的溫度在-18 ℃以下，然后繼續在該溫度下儲存[11]。在分類上，冷凍食品可分為冷凍水產品、冷凍禽畜產品、冷凍果蔬產品、冷凍米面制品和以配菜為主的冷凍調理食品5大類[12]。

與西方國家相比，我國冷凍食品工業的起步相對較晚，然而隨著國民經濟水平的提高以及人們對方便速食食品的需求增加，我國冷凍食品行業得到了飛速發展，冷凍食品的種類也日益豐富。據統計，目前我國冷凍食品的種類已有300多種[9]。我國生產的冷凍食品銷售價格適中，冷凍食品已然融入人們的日常生活中，但從全球的冷凍食品消費來看，中國的人均年消費量與歐洲各國和美國仍存在一些差距。因此，研究開發出更多品質高，味道鮮美的冷凍食品對擴大消費、促進冷凍食品行業發展具有積極的意義。

2.1 作為脂肪替代品

目前，癌癥和心臟病的發病率逐年提高，因此低脂和低膽固醇的飲食方式逐漸得到認可。變性淀粉的生產工藝和變性方法多種多樣，變性程度也可根據生產需求進行調整。以淀粉為基本原料，經過酸和酶的水解、糊精化以及交聯作用進行改性后，可在一定程度上增加食品的黏稠度[13]。在加工冷凍食品時，加入變性淀粉可取代脂肪增加其黏稠度。目前國外已經開發出一些以變性淀粉為基質的脂肪替代品，然而在國內市場，類似產品尚未廣泛出現。但隨著人們的健康意識逐漸提高，運用變性淀粉作為脂肪替代品的開發，將成為中國食品工業發展的重要趨勢。

2.2 作為功能性膳食纖維開發的原料

抗消化淀粉的微晶結構小于普通的膳食纖維，它持水性低、顆粒細小以及風味清爽。在冷凍食品的加工過程中，通過加入抗消化淀粉可提高食品的膨脹度，增加面團的黏彈性[14]。此外，研究發現膳食纖維可以在預防和治療糖尿病、高血壓、血脂異常和肥胖等慢性疾病方面發揮重要作用[15]。通常在面包、餅干、火腿與湯類等食品制作過程中加入粉末纖維或水溶性膳食纖維以改善或增加產品的功能。抗消化淀粉可作為一種良好的膳食纖維用于滿足人體的膳食纖維攝取需求[16]。

2.3 作為一類安全的食品添加劑

有別于其他食品加工過程中用到的化學類增稠劑、增白劑等食品添加劑或食品助劑，變性淀粉相對來說更為安全，目前已有許多成功的案例表明變性淀粉是一種非常實用、安全、有效的食品添加劑[17]。例如在速凍餃子加工中，酯化淀粉已被成功應用。此外酯化白淀粉具有很好的成膜特性，天津品高公司生產的Stabi-AT0200的白度比為89%，可使餃子表面潔白光滑，彌補了面粉的不足，從而減少了增白劑的使用量，改善了餃子的外觀，提高食品的安全性[18]。相較于其他食品添加劑，變性淀粉是在天然淀粉的基礎上，經化學、物理等方式處理得到的，變性的程度是可控制的，雖然在功能性質上，相比于天然淀粉，其經變性處理后得到的變性淀粉性質發生了較大變化，但其真正的取代程度較低，且適當的變性程度經人體消化道處理能完全被消化吸收或者分解排出，對人體不會造成任何有害的影響。因此作為食品添加劑，變性淀粉被認為是安全的，近年來，美國、加拿大等國家生產的變性淀粉也得到了聯合國有關機構的認可。

2.4 作為膠類或多糖的替代品

在冷凍食品加工中，為了增加一些食品的黏稠度，往往會加入多糖或膠類增稠劑。與其他多糖或膠類增稠劑相比，變性淀粉具有資源豐富、方便獲取的優勢[19]。因此，在食品企業生產加工中，變性淀粉常被作為膠類或其他多糖的替代品，達到部分取代的目的。此外，部分企業為了節省成本，還用變性淀粉完全取代多糖或膠類用于食品加工中。在成本方面，多糖或膠類物質的成本要比淀粉高出很多，但在性質方面，變性淀粉可以達到膠類物質相似或相同的程度[20]。另外淀粉無須化膠工序，食品加工一般都需要加熱和殺菌工序，而變性淀粉遇水加熱糊化后就可起作用，因此更加高效方便。例如，食品加工中常用的預糊化淀粉具有良好的增稠效果，加入后可提高食品的拉伸彈性，保持了拉伸形態。所以，冷凍食品加工中，應用變性淀粉代替膠類物質，不僅可以節省成本支出，且不會影響產品的最終品質和口感。

3 結語

綜上所述，冷凍型食品在加工、運輸、貯藏及烹飪過程中常面臨諸多挑戰，亟待解決。例如，冷凍型米面制品在冷凍后可能會出現表皮開裂、色澤變暗、烹飪后結構塌陷以及水分保持能力下降、口感黏膩等質量問題。然而，變性淀粉的廣泛應用已顯示出其在改善上述冷凍型米面制品品質問題中的潛力。通過科學合理應用變性淀粉，不僅可以降低生產成本，還能有效保障并提升冷凍型食品最終的質構與感官品質。變性淀粉的改性技術將繼續創新，旨在滿足市場對冷凍食品質量與產品多樣性的日益增長的需求。隨著消費者對食品功能需求的增加，研發集多種功能于一體的變性淀粉將成為研究的重點，這包括改善食品的質構、增強營養特性以及促進健康等方面。同時，環保型變性淀粉的開發將成為食品業研究領域的熱點，更加關注變性淀粉生產工藝的環境友好性以及原料的可持續利用方面的情況，以迎合市場對綠色食品添加劑的

需求。

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