變性淀粉在食品工業中的作用及影響其生產發展的因素_張陳云

?112?

??

陜 西 農 業 科 學2007(1)

變性淀粉在食品工業中的作用及影響其生產發展的因素

張陳云,任小青

(天津農學院食品科學系,天津 300384)

提 要:介紹了變性淀粉在食品加工中的增稠穩定、乳化、凝膠作用和作為微膠囊壁材的特性,并對制約

我國變性淀粉發展的原因作以簡要分析,并提出一些有利于生產發展的建議。

關鍵詞:變性淀粉;食品;應用特性

變性淀粉是19世紀末開始出現的,至今已有而使產品質量不穩定,從而影響產品保質期。

逾100的歷史。世界變性淀粉年產量600萬,主通過適當改性處理而得的變性淀粉大多具有

at

要集中在工業發達的北美和歐洲。我國變性淀粉糊化溫度低、糊透明度高、粘度大且穩定性好、凝

的開發和生產起步于20世紀80年代,到2000沉性小、抗凍性能好、成膜性好以及耐酸、耐堿和

年,我國變性淀粉產量約在35萬左右,僅占世機械性強等許多優良特性,使其更能適合現代食

t

界變性淀粉產量的7%左右。與美國相比,產量相品工藝的機械化、自動化生產工藝操作要求。羥丙

差甚遠,且主要集中在特種飼料用的預糊化淀粉基(-CHCHCHOH),羧甲基(-CHCOOH),

和紡織、造紙行業上。磷酸根(-HPO)和醋酸根(CHCOO-)等基團

變性淀粉是指在淀粉固有特性的基礎上,為的引入,削弱了原淀粉分子間的氫鍵作用,使水化

改善其加工操作性能,利用物理、化學或酶制劑改作用增強,因此大多數變性淀粉在水中甚至于冷

變天然淀粉的性質,通過分子切斷、重排、氧化或水中膨脹并形成均勻透明的糊液,糊液粘度大且

在淀粉分子中引入官能團,使性質發生變化、加強穩定性好,因而具有良好的增稠性能。同樣是由于

或引進新的特性而制備的淀粉衍生物。目前變性上述官能團的引人阻礙了淀粉分子間氫鍵縮合脫

淀粉在國際上的應用開發非常廣泛,幾乎各行業水作用,同時使得變性淀粉在高溫、高剪切力和低

都有應用,而且變性淀粉的專用性越來越強,可以pH值條件下能保持較高的粘度穩定性。預糊化

根據用戶需要來生產不同行業專用的變性淀粉。淀粉、酯化淀粉、交聯淀粉、羥丙基淀粉、羧甲基淀

美國國民淀粉化學公司成立于1985年,在全球生粉都有這種功能。據資料統計,變性淀粉已成為我

產銷售包括膠粘劑、裝飾涂料、食品添料和特殊聚國增稠劑的主要產品,以淀粉為原料的增稠劑會

合物等在內的5000余種產品。是未來發展的方向,我國增稠劑由1993年的

[1]

2222

243

1萬發展到2000年的12萬,品種由1992年的

tt

10種發展到2002年的40種,這主要是由于淀粉

類增稠劑的產量增加和品種增多。在食品工業中,變性淀粉主要用作增稠劑和

1.2 乳化作用凝膠劑,它可以改善產品的組織結構和風味,提高

經過特殊處理的淀粉具有乳化作用,既有親食品的耐藏性和凍融穩定性,改善食品的加工性

油基團又有親水基團,可以起到乳化穩定作用。它能和產品質量等,已成為有助于提高食品工業技

可以通過親油基團把油相和水相連接起來,且淀術水平的重點之一。以下就食用變性淀粉在食品

粉是一個高聚物,其網絡結構可以防止油滴碰撞,加工中的應用作以探討。

防止油滴聚合,還可以在油滴周圍形成一種保護1.1 增稠穩定作用

膜。能使食品體系形成均勻穩定的分散體或乳化由于天然淀粉是通過氫鍵來連接的,在食品

體,從而改善食品的組織結構、口感和外觀,使食加工過程中,如高溫蒸汽加熱,高速攪拌,泵及管

品的色、香、味與形構成一個和諧體,以提高食品道輸送所產生剪切力或在酸性環境中,氫鍵很容

質量,延長保質期。易斷裂,使淀粉顆粒破碎,造成粘度低,失去增稠

食用變性淀粉中具有乳化作用的有羧甲基淀作用,而且天然淀粉容易產生老化,凍融穩定性差

[3]

[2]

1 變性淀粉在食品工業中的作用

??

收稿日期:2006—10—12

作者簡介:張陳云(1979-),女,陜西人,實驗師。研究方向為食品科學及生物工程。

張陳云等:變性淀粉在食品工業中的作用及影響其生產發展的因素

?113?

粉、淀粉磷酸酯鈉、辛烯基琥珀酸淀粉酯及-環1.5 其他作用

??

狀糊精等。其中羧甲基淀粉和淀粉磷酸酯鈉是高變性淀粉可改善食品的加工性能,使食品具

分子電解質,具有一定表面活性,可作為特低脂質有很好的外觀。在膨化食品中使用,可提高擠出食

冰淇淋增稠乳化劑使用;辛烯基琥珀酸淀粉酯品和烘烤食品的膨脹度,降低油炸快餐食品的含

不同于其他的傳統食用變性淀粉,具有親油和親油量,提供淡、酥、脆的結構;在面包中使用,可

水基團,是一種表面活性劑,特別在水包油的乳濁縮短發酵時間,增加面包體積與彈性,改善面包組

液中有重要作用。由于它具有的特殊功能,而被廣織結構;在肉制品中使用變性淀粉,不僅可以改善

泛應用于各類食品中,如乳化香精、軟飲料、調味品質,增加粘彈性,解決析水現象,更可以作為填

色拉油、酸乳和乳酪、罐頭食品、奶糖等,來提高產充劑使用,降低生產成本,性能遠優于原淀粉。

品的穩定性,延長貨架期。??-環狀糊精作為食品變性淀粉的發展具有廣闊的前景。隨著變性

乳化劑不同于常用的食品表面活性劑,它內部空淀粉和其它淀粉深加工產品的不斷研發,在食品

腔疏水,外部空腔親水,且有很強的粘性,可用于領域中的應用越來越廣泛,技術也日益成熟,必將

制造人造奶油、調味油、奶酪和冰淇淋以增強穩定不斷提高食品產品的質量。

性。

[6]

1.3 膠凝作用

食品中用作膠凝劑的變性淀粉主要有磷酸雙

酯淀粉、酸解淀粉和氧化淀粉。用淀粉磷酸雙酯代 目前,我國原淀粉的生產企業較多,以玉米淀

替昂貴的卡拉膠生產果凍,其凝膠結構、質地口感粉、馬鈴薯淀粉為主,且質量也已達到國際較高水

與卡拉膠產品沒有差別,長時間放置后也不產生

析水現象。淀粉磷酸雙酯用于冰淇淋的生產,冰淇國變性淀粉有了突飛猛進的發展,但與歐美等西

淋膨脹率與用明膠的相當,其它感官性狀也相似,方發達國家相比,技術上還有很大的差距,仍需進

使用磷酸雙酯淀粉時可縮短老化時間,從而可縮一步提高。制約我國變性淀粉發展主要有以下幾

短生產周期,降低生產成本。

也可用酸解淀粉和氧化淀粉生產牛皮糖等糖2.1 原料的差異

果。用酸解淀粉取代明膠軟糖中的部分明膠,可制對于不同的原料,如馬鈴薯、木薯、玉米、小麥

得強度高的凝膠軟糖,可口性好;用酸變性淀粉生

產的奶糖不粘牙,不粘紙,耐口嚼,富有彈性,能在等都不同,在生產過程中、反應溫度、反應劑添

長時間內保持產品的穩定性;用氧化淀粉代替阿加量、反應時間控制也不同;使用不同原料生產同

拉伯膠生產膠姆糖等糖果,改善口感,大大延長產類變性淀粉,其對原料的要求,反應劑的添加量都

品的存放期,可以達到降低成本和增效的作用。

1.4 微膠囊化技術中的應用注意經驗的不斷積累,根據不同原料的性質確定

微膠囊技術在食品工業中得到成功的應用。生產不同類型的變性淀粉。從生產實踐經驗中得

該技術的關鍵是壁材的選擇,尤其是以糊精為壁出,生產玉米氧化淀粉對原料的蛋白質含量要求

材的應用已經非常廣泛。親脂性變性淀粉具有有

益的成膜性質,可作為膠囊劑廣泛應用于食品中,沫產生,嚴重影響反應的進行,且使氧化劑的用量

包括飲料乳濁液、香精和維生素微膠囊等。和其它提高;生產馬鈴薯酯化淀粉時,成品的質量主要取

膠囊劑不同,親脂淀粉可以單獨使用而不需要載

體。其粘度低、高附載力的特性,可以大幅度地降的布拉班德粘度達到1500BU(4%干基濃度)以

低原料和加工成本。采用親脂性淀粉制成的微膠上,在國內,云南、東北等地產的馬鈴薯淀粉可以

囊制品,可普遍應用于包括干混產品在內的各種達到此要求,而寧夏一帶的淀粉在相同條件下粘

食品和飲料中。辛烯基琥珀酸淀粉酯可用于傳統BU

材料無法使用的油含量較高的體系中作為微膠囊粉。

的壁材。從干燥速度、油的包埋率、貨架穩定性以2.2 生產設備較為落后

及微膠囊粉末在水中再分散的能力上看,辛烯基

琥珀酸淀粉酯比阿拉伯膠、麥芽糊精等傳統壁材滾筒法等幾種,主要有反應釜、多級旋流器、脫水

效果更好。機,干燥設備、溫度與監控儀表等。在生產變

[8,9]

[7][12,13]

[4,5]

[10]

[11]

2 制約我國變性淀粉生產發展的因

素

平,可變性淀粉生產的企業較少。雖近幾年來,我

個方面:

等其淀粉顆粒度、相對分子量、糊化溫度、糊性質

pH

不同,生產技術要求較高,因此在生產上應

很嚴格,當蛋白質含量超過0.35%時會有大量泡

決于原淀粉的粘度和初始糊化溫度,要求原淀粉

度僅有1000左右,較適合生產馬鈴薯氧化淀

變性淀粉的生產工藝有濕法、干法、半干法,

[14,15]

?114?

陜 西 農 業 科 學2007(1)

性淀粉過程中,各種技術參數的控制非常關鍵,直(3)完善質量控制體系與規章制度,實現加工

接影響到最終產品的質量,因此對各種控制設備的現代化,進一步提高專業淀粉的生產,提高產品

工作的穩定性,靈敏度等要求很高。至于生產機械質量,并滿足不同領域客戶的需求。

設備,由于國內的制造技術還比較落后,和發達國(4)因地制宜,走規模化的道路,實行由原淀

家相比,還有一定差距,目前大多數生產廠家為了粉到變性加工一條龍式生產,減少中間生產工序,

減少資金投入,都采用的是國產設備,性能低,生降低生產成本。

產效率也不高,往往在某些環節上達不到生產要(5)充分發揮淀粉協會的作用,根據生產和應

求,且影響最終成品質量。用技術要求,制定出變性淀粉國家或行業質量標

2.3 生產規模小,批次間品質差異大準,為產品質量控制提供可靠的依據。

目前,我國變性淀粉的生產廠家不斷增多,全參考文獻:

國各地都有生產,但大多數廠家品種單一,生產規

模小,一般都在幾千噸,而上萬噸的企業較少。反

應釜容積由幾噸到幾十噸,與國外的幾百噸相差

甚大,再加上在生產過程中,國內大部分生產廠家

對中間環節工藝參數控制不精確,也無產品質量

系統檢測分析條件,實際中僅憑操作工人經驗,造

成批次間產品質量不穩定,給應用廠家帶來技術

困擾。

2.4 專業技術人員少,應用技術水平低

我國對變性淀粉的研究主要是以各高等院

校、科研單位為主,多是針對淀粉的基礎理論知識

的研究,對工業化大生產及其應用技術的研究

涉及到的較少。大多數生產廠家也只能生產僅有

的幾個品種,也不具備研究開發和產品質量控制

的條件,專業技術人員一向缺乏,生產過程中所遇

到的技術問題總是被忽視,生產工藝得不到改進,

產品的更新與應用技術無人問津。

[16]

[1]顏棟美.變性淀粉的特性及其在食品中的應用[J].廣西輕工

業,1997,(2):9～13.

[2]周如金,寧正祥,宋賢良.淺析食用變性淀粉的應用特性[J].

糧食與飼料加工,2003,(4):42～44.

[3]張曉茹.變性淀粉在食品工業中的應用及發展[].化工技術

J

經濟,2003,21(8):12～14.

[4]楊湘慶,沈悅玉.冰淇淋穩定劑的分類和作用機理[J].冷飲與

速凍食品工業,1999,(3):26～29.

[5]徐曉斌.變性淀粉在食品工業中的應用及展望[J].中國科技

信息,2006,(12):104～105.

[6]張友松.變性淀粉生產與應用手冊[M].北京:中國輕工業大

學出版社,1999.

[7]黃 健.變性淀粉在明膠軟糖中的應用[J].食品工業,2002,

(1):35.

[8]董 佳.特殊變性淀粉在食品工業中的最新應用[].山西食

J

品工業,2001,(1):35～37.

[9]柳志強,楊鑫,高嘉安,等.辛烯基琥珀酸淀粉酯研究進展[J].

食品與發酵工業,2003,29(4):81～84.

[10]洪 雁,顧正彪.變性淀粉在食品中的應用[J].食品科技,

2002,(11):44～45.

[11]施申文,汪世林,淀粉在肉制品加工中的作用和選擇[J].肉

類研究,2002,(3):23～24.

[12]王 濤,葛福.羧甲基淀粉鈉工業品生產過程影響因素的

艸

凡

探討[J].淮南工業學院學報,2002,22(4):53～56.

[13]于泓鵬,朱婉怡,高群玉,等,食用醋酸酯淀粉制備和性質的

研究[].2003,24(7):70～74.

J

[14]肖 昱,變性淀粉濕法生產工藝與影響產品質量和穩定的重

要因素探討[J].廣州食品工業科技,2003,19(3):61～62.

[15]張燕萍,變性淀粉制造與應用[M].北京:化學工業出版社,

2001.

[16]張友松,胡克祥.我國變性淀粉生產現狀及發展方向[].精

J

細與專用化學品,2003,(18):3～5.

3 對推動變性淀粉發展的建議

影響變性淀粉產品質量的因素很多,既有生

產原料自身質量的內在因素,又有設備與工藝參

數控制的外在因素。要推動我國變性淀粉行業的

發展,應注重以下幾方面:

(1)在保證生產原料質量的前提下,加強中間

環節的檢測,保證產品質量的穩定性。

(2)優化生產工藝,根據不同產品的特性,合

理選擇設備類型,滿足不同產品的生產需要。

(上接第98頁)省內緊缺的大宗飼用蛋白質源未得到開發利用,

優質的雙低油菜品種,并實現成質優用,則每年可影響了油菜產業的整體效益。因此,依靠科學技

生產優質飼用菜餅65億,相當于新增優質飼術,加快優質油菜的規模化種植和產品綜合加工

kg

用蛋白質25億kg,在不增加成本的情況下即可利用步伐,提高油菜產業的總體效益,是促進陜西

每年增加經濟收入70億元。目前陜西油菜生產的優質油菜快速發展,增加脂質和蛋白質供應,縮小

主要問題是,由于農戶種植規模小,產業化程度與長江流域油菜主產區差距的重要舉措之一。

低,優質與劣質品種混種、混收、混貯、混加工,使