淺談變性淀粉在冷凍型食品中的應(yīng)用現(xiàn)狀

易麗娟 黃金漫 黃向榮 謝錦權(quán)

基金項目：2022年廣東省科技創(chuàng)新戰(zhàn)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(zhì)優(yōu)化及應(yīng)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(xué)生思想政治教育。E-mail：352581743@qq.com。

摘 要：隨著現(xiàn)代生活節(jié)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(zhì)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(yīng)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(fā)暗、蒸制塌陷、口感黏連等品質(zhì)問題，這對于節(jié)約成本、擴大消費和促進食品業(yè)發(fā)展具有積極意義。

關(guān)鍵詞：變性淀粉；冷凍型食品；應(yīng)用現(xiàn)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(xué)或者酶解的方式，使天然淀粉失去原有的理化性質(zhì)而獲得的一種具有更加優(yōu)良特性的一類淀粉[1]。與天然淀粉相比，經(jīng)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(fā)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(wěn)定性更好，很好地滿足了不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求[2]。

目前，國內(nèi)外已開發(fā)的變性淀粉種類已有數(shù)千種，平均年產(chǎn)量可達3 000萬t，占淀粉總產(chǎn)量的20%～30%[3]。根據(jù)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(jīng)過機械研磨、超高壓輻射處理以及預(yù)糊化處理得到的淀粉；通過化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)變性的淀粉，如經(jīng)過酸解、氧化或交聯(lián)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(fù)合方法制備的變性淀粉，包括交聯(lián)酯化淀粉和氧化交聯(lián)淀粉等。這些不同類型的變性淀粉具有獨特的性質(zhì)和應(yīng)用領(lǐng)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(chǎn)過程中，淀粉被均勻分散于水或特定的有機溶劑中，構(gòu)建成一個非均質(zhì)的反應(yīng)環(huán)境。隨后在特定的條件控制下，淀粉會經(jīng)歷降解或取代等變性反應(yīng)，最終制得具有特定性能的變性淀粉產(chǎn)品[5]。濕法生產(chǎn)工藝較為成熟，目前國內(nèi)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(chǎn)生的廢物多等缺陷，限制了它的大規(guī)模生產(chǎn)。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(yīng)過程，用于生產(chǎn)各類變性淀粉產(chǎn)品。該法常用于制造白糊精、黃糊精和磷酸酯化淀粉等，其優(yōu)勢在于產(chǎn)品產(chǎn)出豐富，且在整個生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生污染。通過干法生產(chǎn)出的變性淀粉具有較高的產(chǎn)品回收率，是一種環(huán)保且高效的生產(chǎn)方式。近年來，開發(fā)出了一種半干法生產(chǎn)工藝，該工藝以其較短的生產(chǎn)周期和較低的設(shè)備投資成本等優(yōu)勢受到廣泛關(guān)注，很好地彌補了現(xiàn)階段生產(chǎn)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(yīng)用于淀粉的工業(yè)化生產(chǎn)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(zhì)而被廣泛應(yīng)用。包括能在冷水中溶解的淀粉，易于形成凝膠的糊精，經(jīng)過酸處理改變性質(zhì)的酸變性淀粉，通過交聯(lián)作用提高穩(wěn)定性的交聯(lián)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(zhì)量、穩(wěn)定性和口感方面發(fā)揮著關(guān)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(diào)味品的制作生產(chǎn)中，尤其是在一些發(fā)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(shù)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(yǎng)價值。但在冷凍過程中冰晶的形成會破壞食品的結(jié)構(gòu)，從而影響食品的風(fēng)味和整體品質(zhì)。變性淀粉由于具有良好的抗凍融性、穩(wěn)定性和質(zhì)構(gòu)改良效果，被廣泛應(yīng)用于冷凍型食品中。冷凍食品一般要經(jīng)歷預(yù)冷、冷凍、冷藏和解凍4個階段，因此這類食品的狀態(tài)會在固體和流體之間發(fā)生相互轉(zhuǎn)變，在冷凍過程中，細胞間隙中會形成較大的冰晶，而當(dāng)解凍時細胞內(nèi)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(dǎo)致整體品質(zhì)的下降。變性淀粉的加入可很好地改善這一過程。

1.1 質(zhì)構(gòu)改良機制

變性淀粉在冷凍食品中通過形成穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)來改善食品的質(zhì)構(gòu)。這種網(wǎng)絡(luò)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(jié)合大量的水分，減少冷凍過程中的水分遷移和蒸發(fā)，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(chǎn)品的抗凍裂性，防止在低溫下出現(xiàn)裂紋和破碎。以常用的羥丙基交聯(lián)淀粉為例，交聯(lián)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)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(jié)合能力更強，透明度得以提高，同時延緩淀粉老化[9]。

1.2 穩(wěn)定性提升機制

變性淀粉通過提高食品的抗凍融循環(huán)能力，減少在多次凍融過程中的質(zhì)構(gòu)變化和營養(yǎng)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(zhì)，改善冷凍食品中的乳化穩(wěn)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(yīng)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(wěn)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(nèi)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(jié)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(xiàn)[10]。

1.3 營養(yǎng)價值保持與提升機制

變性淀粉能形成保護性凝膠結(jié)構(gòu)，可有效降低營養(yǎng)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(yǎng)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(yīng)用可以增加食品的膳食纖維含量。在冷凍面食產(chǎn)品中使用高直鏈玉米淀粉，不僅可以保持面食在冷凍和復(fù)熱后的質(zhì)構(gòu)特性，還能提供額外的營養(yǎng)價值。預(yù)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(zhì)構(gòu)。此外，預(yù)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(yīng)用

20世紀20年代，冷凍食品首次出現(xiàn)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(yīng)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(nèi)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(xù)在該溫度下儲存[11]。在分類上，冷凍食品可分為冷凍水產(chǎn)品、冷凍禽畜產(chǎn)品、冷凍果蔬產(chǎn)品、冷凍米面制品和以配菜為主的冷凍調(diào)理食品5大類[12]。

與西方國家相比，我國冷凍食品工業(yè)的起步相對較晚，然而隨著國民經(jīng)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(yè)得到了飛速發(fā)展，冷凍食品的種類也日益豐富。據(jù)統(tǒng)計，目前我國冷凍食品的種類已有300多種[9]。我國生產(chǎn)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(fā)出更多品質(zhì)高，味道鮮美的冷凍食品對擴大消費、促進冷凍食品行業(yè)發(fā)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(fā)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(chǎn)工藝和變性方法多種多樣，變性程度也可根據(jù)生產(chǎn)需求進行調(diào)整。以淀粉為基本原料，經(jīng)過酸和酶的水解、糊精化以及交聯(lián)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(jīng)開發(fā)出一些以變性淀粉為基質(zhì)的脂肪替代品，然而在國內(nèi)市場，類似產(chǎn)品尚未廣泛出現(xiàn)。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(fā)，將成為中國食品工業(yè)發(fā)展的重要趨勢。

2.2 作為功能性膳食纖維開發(fā)的原料

抗消化淀粉的微晶結(jié)構(gòu)小于普通的膳食纖維，它持水性低、顆粒細小以及風(fēng)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(fā)現(xiàn)膳食纖維可以在預(yù)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(fā)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(chǎn)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(xué)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(yīng)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(chǎn)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(chǔ)上，經(jīng)化學(xué)、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(zhì)上，相比于天然淀粉，其經(jīng)變性處理后得到的變性淀粉性質(zhì)發(fā)生了較大變化，但其真正的取代程度較低，且適當(dāng)?shù)淖冃猿潭冉?jīng)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(chǎn)的變性淀粉也得到了聯(lián)合國有關(guān)機構(gòu)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(yōu)勢[19]。因此，在食品企業(yè)生產(chǎn)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(yè)為了節(jié)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(zhì)的成本要比淀粉高出很多，但在性質(zhì)方面，變性淀粉可以達到膠類物質(zhì)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(yù)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(tài)。所以，冷凍食品加工中，應(yīng)用變性淀粉代替膠類物質(zhì)，不僅可以節(jié)省成本支出，且不會影響產(chǎn)品的最終品質(zhì)和口感。

3 結(jié)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(zhàn)，亟待解決。例如，冷凍型米面制品在冷凍后可能會出現(xiàn)表皮開裂、色澤變暗、烹飪后結(jié)構(gòu)塌陷以及水分保持能力下降、口感黏膩等質(zhì)量問題。然而，變性淀粉的廣泛應(yīng)用已顯示出其在改善上述冷凍型米面制品品質(zhì)問題中的潛力。通過科學(xué)合理應(yīng)用變性淀粉，不僅可以降低生產(chǎn)成本，還能有效保障并提升冷凍型食品最終的質(zhì)構(gòu)與感官品質(zhì)。變性淀粉的改性技術(shù)將繼續(xù)創(chuàng)新，旨在滿足市場對冷凍食品質(zhì)量與產(chǎn)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(fā)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(zhì)構(gòu)、增強營養(yǎng)特性以及促進健康等方面。同時，環(huán)保型變性淀粉的開發(fā)將成為食品業(yè)研究領(lǐng)域的熱點，更加關(guān)注變性淀粉生產(chǎn)工藝的環(huán)境友好性以及原料的可持續(xù)利用方面的情況，以迎合市場對綠色食品添加劑的

需求。

參考文獻

[1]劉玉環(huán)，李彩霞，焦揚，等.變性淀粉對馬鈴薯全粉小麥復(fù)合粉方便面品質(zhì)的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2020，55（2）：157-165.

[2]米佳，梁艷，李桂華，等.變性淀粉對速凍米面制品的影響[J].齊魯工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2015（2）：42-44.

[3]趙立然，王明珠，王鑫，等.變性淀粉的制備及應(yīng)用研究進展[J].應(yīng)用化工，2017，46（4）：780-784.

[4]鄭春燕.變性淀粉在速凍湯圓中的應(yīng)用研究[D].天津：天津商業(yè)大學(xué)，2013.

[5]王聰，滑歡歡，扈圓舒，等.變性淀粉加工技術(shù)研究及其在蠔油生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2020，26（9）：137-138.

[6]奚可畏，滕剛，姜海花.半干法馬鈴薯陽離子淀粉的制備與分析[J].生物技術(shù)世界，2014（2）：167.

[7]侯漢學(xué)，董海洲，劉傳富，等.我國變性淀粉的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].糧食與飼料工業(yè)，2001（2）：44-46.

[8]劉東亞，金征宇.變性淀粉在我國應(yīng)用、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析[J].糧食與油脂，2005（10）：7-10.

[9]王建新.速凍食品用變性淀粉的開發(fā)和應(yīng)用研究[D].濟南：齊魯工業(yè)大學(xué)，2012.

[10]陳聰，楊大章，謝晶.速凍食品的冰晶形態(tài)及輔助凍結(jié)方法研究進展[J].食品與機械，2019，35（8）：220-225.

[11]李志成，梁栩煜，潘振輝，等.速凍食品行業(yè)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].現(xiàn)代食品，2020（3）：15-18.

[12]李雨陽.我國速凍食品業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的趨勢及存在的問題[J].中國科技投資，2019（2）：164.

[13]王超.亞麻籽膠與淀粉調(diào)控乳狀液中油滴聚集制備脂肪替代物及其應(yīng)用[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

[14]鄧思楊，蔣悅，喬雨，等.亞麻籽膠與變性淀粉對速凍豬肉丸品質(zhì)影響的研究[J].品研究與開發(fā)，2018，39（11）：59-64.

[15]劉劼，嚴冬青，劉健.膳食纖維：人類的健康衛(wèi)士[J].現(xiàn)代食品，2020（1）：113-115.

[16]馬先紅，李環(huán)通，陳莘化.玉米淀粉消化性的研究進展[J].食品工業(yè)，2018，39（2）：273-278.

[17]時俊偉，辛后波，宋慧，等.食品添加劑對冷凍面團面包品質(zhì)的影響[J].中國食品添加劑，2015（10）：

145-149.

[18]楊倩娜.變性淀粉在速凍食品中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代食品，2020（1）：99-100.

[19]史曉云，梁艷，檀琮萍，等.變性淀粉應(yīng)用于粉絲中的研究進展[J].山東食品發(fā)酵，2015（1）：23-27.

[20]李志勇，謝凡，龔盛祥，等.三種馬鈴薯復(fù)合變性淀粉對馬鈴薯面條的物性及品質(zhì)的影響[J].食品工業(yè)科技，2018，39（1）：41-45.