4 粮食与油脂 2019年第32卷第2期
玉米淀粉的研究现状
马先红1,2，张文露1，张铭鉴1
（1.吉林化工学院 生物与食品工程学院，吉林吉林132022；
2.吉林农业大学 食品科学与工程学院，吉林长春130118）
摘 要：针对玉米淀粉的组成特点、提取方法及其影响因素进行了综述，概述了玉米淀粉的糊化性、凝胶性、消化性等功能特性，总结了玉米淀粉在食品工业中的应用，并对玉米淀粉研究的发展趋势进行了展望。
关键词：玉米淀粉；提取；功能特性
Rearch status of corn starch
MA Xian-hong 1, 2, ZHANG Wen-lu 1, ZHANG Ming-jian 1
( 1. College of Biotechnology and Food Engineering, Jilin Institute of Chemical Technology, Jilin 1320
22,
Jilin, China;
2. Food Science and Engineering, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, Jilin, China)Abstract: For starch industry the characteristics of corn starch composition, extraction method and its influencing factors were reviewed.The characteristics of gelatinization, gelation and digestibility of corn starch were summarized. The application of corn starch in food industry was summarized.Starch rearch trends were prospected .
Key words: corn starch; extraction; functional characteristic
中图分类号：TS235.1 文献标识码：A 文章编号：1008-9578（2019）02-0004-03
收稿日期：2017-06-09
基金项目：吉林省教育厅科学研究项目资助（JJKH20170222KJ）；吉化院重大合字（2016030）作者简介：马先红（1981—），女，副教授，博士研究生，研究方向为粮食深加工。
persist玉米是世界公认的黄金作物，我国玉米资源丰富，产量位居世界第二位。玉米的使用遍及各行各业，
金牛座男生和什么星座最配特别是经过深加工形成的终端产物，能让玉米的附加值大大提升。玉米中淀粉含量高，它是深入转变成变性淀粉、高糖糖浆、酒精、燃料等产物的原材料。所以，在整个玉米加工行业中玉米淀粉具有十分重要的作用。1 玉米淀粉的组成特点淀粉包括直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉结构是脱水葡萄糖单元间经a -1，4糖苷键连接成的呈右手螺旋状的分子，它的水悬浮液在温度不断升高时无法生成糊精，是通过胶体的形式消溶，因而变成黏度相对偏低的不稳定溶液。支链淀粉结构是脱水葡萄糖单元间经a -1，4糖苷键和a -1，6糖苷键连接的高度分支的葡萄糖多聚物，其支叉位置为a -1，6糖苷键。加热直链淀粉的悬浮液时，生成一种黏度较低的不稳定的溶液，在50~60℃下放置片刻，会渐渐地析出晶体并生成沉淀。淀粉颗粒有结晶区和无定形区，结晶区为支链淀粉组成的双螺旋结构群的形式所组成。而无定形区大部分是直链淀粉，仅有少数的直链淀粉会与短的支链共同作用后形成结晶。玉米高直链淀粉的淀粉颗粒结晶相对较少，直链分子平行排列时，利用氢键的作用，能使互相邻近的羟基间形成结晶束[1]
。 2 玉米淀粉的提取方法玉米淀粉湿法加工工艺是当今世界上最普遍使用的淀粉加工工艺，玉米浸泡为流程之中的第一道步骤，最开始的玉米浸泡工艺广泛地使用0.2 %~0.3 %的亚硫酸溶液，在48~53 ℃的条件下浸泡48~72 h 便可[2]。这种方式会出现浸泡时间久，生产成本高、生产效率不高，消耗能量大，污水排放量高等弊端，并且排出的二氧化硫污染环境，在浸泡玉米时设备还会
被浓度较高的亚硫酸溶液侵蚀，且使水源浑浊，产物中亚硫酸残留等现象[3]。由于以上缘故，国内外
很多有关人士对玉米浸泡工艺进行了改进，提出了传统乳酸浸泡法，即玉米浸泡过程中可形成乳酸。乳酸能使浸泡液的pH 减小，其余微生物的繁殖被制约，避免了玉米及浸渍液腐败。并且乳酸还与亚硫酸共同作用，对玉米浸泡的成效有提升的功能，缩短浸泡时间，加强蛋白质和淀粉在玉米中的离散水平，生成淀粉的效率和质量也得到明显改进[4]。此外高压浸泡技术，即用压强提高的方式来加快玉米的吸水速度，成为近年来制备玉米淀粉的一项新方法，从而代替以往的亚硫酸浸泡法。它与普遍的浸泡工艺比，没有利用亚硫酸，可以很大程度上减少设备腐化；浸泡时间显著下降；浸泡容积小，可明显降低配置和土木工程的资金投入；能源消耗
和污水处理资金在很大程度上被减少[5]。鼻子太大
5 2019年第32卷第2期 粮食与油脂
当前，制取玉米淀粉的新技术还有酶解法，比传统的玉米湿法加工产出更多的淀粉，从而大大节省资源，并且又可以解决淀粉中SO2的残留问题。酶解法制备高直链玉米淀粉的核心是使用脱支酶作用于玉米淀粉，特异性地使a-1，6糖苷键水解。酶法修饰淀粉可以改变淀粉的支链和分子结构，使其结晶性发生变化[6]。
3 玉米淀粉的理化特性
3.1 玉米淀粉的糊化性
影响淀粉糊化的原因有许多，例如水分含量、晶体构造、脂质、糖类等；直链淀粉含量不同的玉米淀粉结晶结构有差别，具备不同的糊化性质。高群玉等[7]经过解析布拉班德（Brabender）黏度曲线得到不同直链淀粉含量玉米淀粉糊化特征参数。数据显示：糊化温度由低到高依次为蜡质玉米淀粉（69.2 ℃）、普通玉米淀粉（74.7 ℃）、高直链玉米淀粉（90 ℃）。峰值黏度反映淀粉膨胀力；最低黏度代表了淀粉的高温抗剪切性，而最终黏度代表了淀粉在室温的硬度。研究发现，直链淀粉含量的增加致使最终黏度和峰值黏度减小。最终黏度与峰值黏度的差反映了淀粉糊凝沉性强弱，即消减值。淀粉颗粒膨大和糊化由支链淀粉引起，而直链淀粉和脂质阻止淀粉膨大；于是玉米淀粉的糊化程度随着直链淀粉含量升高而越发困难，糊化温度也随之变高[8]。徐忠等[9]选用了水浴升温、微波升温和高压升温3种方式对高直链玉米淀粉做糊化处理，以碘兰值和酶解能力为考核指标。在过量水分条件下，高直链玉米淀粉的2个参考标准值一同随时间以及温度的增加出现增长的趋向，对高直链玉米淀粉的糊化影响最小的为水浴升温，而糊化程度最明显的是高直链玉米淀粉通过高压升温的形式。因为，在较高的温度和压强及有过多水分的环境下，高压法会使淀粉粒子损坏，降解淀粉分子链，个别支链淀粉降解生成更多直链淀粉，直链淀粉含量增长，碘兰值、酶解力也随之加大，所以高压条件下糊化成效较水浴法和微波法有优势。
3.2 玉米淀粉的凝胶性
淀粉的凝胶性是在低温保藏时由液态糊化转变成具备一定形变的半固态构造的进程。淀粉凝胶的强度
和直链、支链淀粉比例有关。直链淀粉含量越大，越容易形成凝胶，凝胶的强度也越大；支链淀粉含量越大，生成凝胶也越困难。在水溶液促进下直链淀粉方便互相通过氢键形成凝胶。支链淀粉因为较强的分支性，相互干涉，很难构成坚固的构造，但是一大部分支链淀粉的较长侧链也会以氢键连接，对淀粉凝胶化产生一定影响[10]。3.3 玉米淀粉的消化性
依据人体对食物和营养的消化速率，淀粉可区分为易消化性、慢消化性和抗性淀粉。淀粉消化速度受淀粉颗粒结晶结构影响。SIEVERT等[11]探究发现，同类别的淀粉，直链淀粉比例越大，抗性淀粉比例也越大。不同直链淀粉含量的玉米原淀粉消化速率由慢到快依次为高直链玉米淀粉、普通玉米淀粉、蜡质玉米淀粉，这也代表直链淀粉含量高的淀粉消化速率较低。抗性淀粉含量顺序为蜡质玉米淀粉＜普通玉米淀粉＜高直链玉米淀粉；此中前二者差异较大，后二者差异较小。探究发现，糊化将影响原玉米淀粉中易消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉含量之比，糊化后淀粉消化性升高，玉米淀粉中慢消化淀粉和抗性淀粉含量消减，易消化淀粉含量增加。这是由于淀粉结晶区紧密，不易被酶解，糊化后结晶区消散，更易被淀粉酶水解，同时消化速率也会提升[7, 12]。
4 玉米淀粉的应用
4.1 食品添加剂
制造果酱时增添适当的直链淀粉能够使质地有显著的改进；直链淀粉具备凝胶凝固的特性，合适的直
支比的淀粉可添加于罐头、饮料、口服液等饮品中，入口滑嫩细密，可使糕点、奶酪柔软可口，用作甜食和化妆品等的添加剂比常见的淀粉有更特殊的效果。
玉米抗性淀粉是一种良好的食品添加剂，牛春艳等[13-14]利用压热法和超声波法制备了玉米抗性淀粉。玉米抗性淀粉添加到面条中，可改善鲜面条的蒸煮性能、质地和拉伸性能；在馒头中添加，制作出的馒头在色泽、弹性、外形、韧性等方面均有良好的表现，而且还有玉米香味[15-16]。玉米淀粉用酸法生产制得的葡萄糖遍及食品各行业的应用之中，而且此种糖浆和其它的糖混合使用能提高糖的甜度，十分适宜搭配其他糖类作为添加剂应用到食品加工中，可以增加焙烤食品的甜味。同时可以防止蔗糖结晶从食品中析出，增加糖果的韧度减少返砂[17]。
糯玉米使用普通玉米的生产加工机械设备，在避免浪费大量人力物力情况下，便能制得支链淀粉比例在90 %~100 %的淀粉。生产出来的这种高支链淀粉被广泛地应用于工业和食品中。这种高支链的淀粉可以作为乳化剂、黏着剂等添加剂广泛地应用于面制品、肉类行业和制药工业等各个领域[18]。
4.2 功能食品
近些年，高直链淀粉已被用来代替脂肪和奶油来处理快餐高脂肪和高油的问题，结果证明，使用高直链玉米淀粉的食品流变学性能及稳定性较为良好，入口感觉与全脂奶油食物相似，加工过程与
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之前的生产线相似，不需增添其他的设备[19]。高直链淀粉饮食对糖尿病患者有很大的帮助，国外很多营养学研究机构做了大量的研究，证明直链淀粉具备突出功效。另外，高直链淀粉亦是胆结石及高血压患者的最佳食物，它能良好地避免出现结石，平衡胆固醇在人体血液中的占比。直链淀粉对人体内一些重要微量元素，如钙、铁、锌等的吸收也有影响。
4.3 食品包装材料
高直链淀粉容易凝结构成紧固的凝胶，因此其能够用作食物包装薄膜，这种薄膜拥有一定的强度和韧性，对氧和油脂有不错的阻绝功能。使用合适的透过率的薄膜来给食品表面涂层，很大程度上能加大食品的保质期。食物外表的涂层还能阻拦其表面的溶质向内渗透，对食品有明显的保护功能。LEE等[20]将玉米淀粉用磷酸交联制得交联淀粉，然后与聚乙烯醇（PV A）共混制膜，结果成膜后断裂延伸率和抗拉强度都比普通淀粉PV A膜更高，而交联淀粉与PV A成膜后的溶胀和溶解性比普通淀粉膜更低。
高直链淀粉的乙酸衍生物在浆纱、纺织纤维、包扎质料、胶黏剂等方面都有重要的作用。玉米淀粉在高温溶解下生成的浆液黏度低，还具备优秀的热稳定特性，低温时浆膜性能较其他情况良好，能够在低温环境下调浆上浆，减少上浆能耗，是一种可以低温上浆、便于退浆、废浆方便降解的环保浆料。此外，因为它黏合没有毒性、具有水溶性等特性，也能够在药品、绷带等医疗产品中得到应用[21]。表示说话的词语
4.4 药品及化妆品中的应用
王齐放等[22]利用密闭环境下调控温度的方法用直链淀粉将水杨酸进行包埋，得到直链淀粉-水杨酸包合物。结果表明：直链淀粉可以有效地包合水杨酸，提高载体的利用率，减少药物的浪费。在化妆品行业中的直链淀粉-风味分子包含物可以得到广泛的利用，能够使直链淀粉变为突出的胃胶囊壁材，包埋超氧化物歧化酶（SOD）、维生素、中草药提取物等，可以很好地增加化妆品的功效。在黏度和稠度上，染发剂、洗护发等毛发美护产品的要求都较高，原先合成的流变改性剂不易达到要求，经化学改性后的高直链玉米淀粉非离子产物具有凝胶性能，同时玉米淀粉为原料的流变改性剂的添加便能形成较高的黏度[23]。
5 结论与展望
玉米淀粉具有独特的理化性质，可被广泛应用到食品、纺织和塑料工业等领域。当前，美国、日本等工业较发达的国家对玉米淀粉的加工重视程度很高，已创造出可观的社会和经济效益；与发达国家相比，中国在玉米淀粉研究和加工方面均有显著的差距，应切实采取措施，促进玉米淀粉功能与加工研究的发展。
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