变性淀粉在食品工业中的作用及影响其生产发展的因素_张陈云

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陕 西 农 业 科 学2007(1)

变性淀粉在食品工业中的作用及影响其生产发展的因素

张陈云,任小青

(天津农学院食品科学系,天津 300384)

提 要:介绍了变性淀粉在食品加工中的增稠稳定、乳化、凝胶作用和作为微胶囊壁材的特性,并对制约

我国变性淀粉发展的原因作以简要分析,并提出一些有利于生产发展的建议。

关键词:变性淀粉;食品;应用特性

变性淀粉是19世纪末开始出现的,至今已有而使产品质量不稳定,从而影响产品保质期。

逾100的历史。世界变性淀粉年产量600万,主通过适当改性处理而得的变性淀粉大多具有

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要集中在工业发达的北美和欧洲。我国变性淀粉糊化温度低、糊透明度高、粘度大且稳定性好、凝

的开发和生产起步于20世纪80年代,到2000沉性小、抗冻性能好、成膜性好以及耐酸、耐碱和

年,我国变性淀粉产量约在35万左右,仅占世机械性强等许多优良特性,使其更能适合现代食

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界变性淀粉产量的7%左右。与美国相比,产量相品工艺的机械化、自动化生产工艺操作要求。羟丙

差甚远,且主要集中在特种饲料用的预糊化淀粉基(-CHCHCHOH),羧甲基(-CHCOOH),

和纺织、造纸行业上。磷酸根(-HPO)和醋酸根(CHCOO-)等基团

变性淀粉是指在淀粉固有特性的基础上,为的引入,削弱了原淀粉分子间的氢键作用,使水化

改善其加工操作性能,利用物理、化学或酶制剂改作用增强,因此大多数变性淀粉在水中甚至于冷

变天然淀粉的性质,通过分子切断、重排、氧化或水中膨胀并形成均匀透明的糊液,糊液粘度大且

在淀粉分子中引入官能团,使性质发生变化、加强稳定性好,因而具有良好的增稠性能。同样是由于

或引进新的特性而制备的淀粉衍生物。目前变性上述官能团的引人阻碍了淀粉分子间氢键缩合脱

淀粉在国际上的应用开发非常广泛,几乎各行业水作用,同时使得变性淀粉在高温、高剪切力和低

都有应用,而且变性淀粉的专用性越来越强,可以pH值条件下能保持较高的粘度稳定性。预糊化

根据用户需要来生产不同行业专用的变性淀粉。淀粉、酯化淀粉、交联淀粉、羟丙基淀粉、羧甲基淀

美国国民淀粉化学公司成立于1985年,在全球生粉都有这种功能。据资料统计,变性淀粉已成为我

产销售包括胶粘剂、装饰涂料、食品添料和特殊聚国增稠剂的主要产品,以淀粉为原料的增稠剂会

合物等在内的5000余种产品。是未来发展的方向,我国增稠剂由1993年的

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1万发展到2000年的12万,品种由1992年的

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10种发展到2002年的40种,这主要是由于淀粉

类增稠剂的产量增加和品种增多。在食品工业中,变性淀粉主要用作增稠剂和

1.2 乳化作用凝胶剂,它可以改善产品的组织结构和风味,提高

经过特殊处理的淀粉具有乳化作用,既有亲食品的耐藏性和冻融稳定性,改善食品的加工性

油基团又有亲水基团,可以起到乳化稳定作用。它能和产品质量等,已成为有助于提高食品工业技

可以通过亲油基团把油相和水相连接起来,且淀术水平的重点之一。以下就食用变性淀粉在食品

粉是一个高聚物,其网络结构可以防止油滴碰撞,加工中的应用作以探讨。

防止油滴聚合,还可以在油滴周围形成一种保护1.1 增稠稳定作用

膜。能使食品体系形成均匀稳定的分散体或乳化由于天然淀粉是通过氢键来连接的,在食品

体,从而改善食品的组织结构、口感和外观,使食加工过程中,如高温蒸汽加热,高速搅拌,泵及管

品的色、香、味与形构成一个和谐体,以提高食品道输送所产生剪切力或在酸性环境中,氢键很容

质量,延长保质期。易断裂,使淀粉颗粒破碎,造成粘度低,失去增稠

食用变性淀粉中具有乳化作用的有羧甲基淀作用,而且天然淀粉容易产生老化,冻融稳定性差

[3]

[2]

1 变性淀粉在食品工业中的作用

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收稿日期:2006—10—12

作者简介:张陈云(1979-),女,陕西人,实验师。研究方向为食品科学及生物工程。

张陈云等:变性淀粉在食品工业中的作用及影响其生产发展的因素

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粉、淀粉磷酸酯钠、辛烯基琥珀酸淀粉酯及-环1.5 其他作用

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状糊精等。其中羧甲基淀粉和淀粉磷酸酯钠是高变性淀粉可改善食品的加工性能,使食品具

分子电解质,具有一定表面活性,可作为特低脂质有很好的外观。在膨化食品中使用,可提高挤出食

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

不同于其他的传统食用变性淀粉,具有亲油和亲油量,提供淡、酥、脆的结构;在面包中使用,可

水基团,是一种表面活性剂,特别在水包油的乳浊缩短发酵时间,增加面包体积与弹性,改善面包组

液中有重要作用。由于它具有的特殊功能,而被广织结构;在肉制品中使用变性淀粉,不仅可以改善

泛应用于各类食品中,如乳化香精、软饮料、调味品质,增加粘弹性,解决析水现象,更可以作为填

色拉油、酸乳和乳酪、罐头食品、奶糖等,来提高产充剂使用,降低生产成本,性能远优于原淀粉。

品的稳定性,延长货架期。󰀁-环状糊精作为食品变性淀粉的发展具有广阔的前景。随着变性

乳化剂不同于常用的食品表面活性剂,它内部空淀粉和其它淀粉深加工产品的不断研发,在食品

腔疏水,外部空腔亲水,且有很强的粘性,可用于领域中的应用越来越广泛,技术也日益成熟,必将

制造人造奶油、调味油、奶酪和冰淇淋以增强稳定不断提高食品产品的质量。

性。

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1.3 胶凝作用

食品中用作胶凝剂的变性淀粉主要有磷酸双

酯淀粉、酸解淀粉和氧化淀粉。用淀粉磷酸双酯代 目前,我国原淀粉的生产企业较多,以玉米淀

替昂贵的卡拉胶生产果冻,其凝胶结构、质地口感粉、马铃薯淀粉为主,且质量也已达到国际较高水

与卡拉胶产品没有差别,长时间放置后也不产生

析水现象。淀粉磷酸双酯用于冰淇淋的生产,冰淇国变性淀粉有了突飞猛进的发展,但与欧美等西

淋膨胀率与用明胶的相当,其它感官性状也相似,方发达国家相比,技术上还有很大的差距,仍需进

使用磷酸双酯淀粉时可缩短老化时间,从而可缩一步提高。制约我国变性淀粉发展主要有以下几

短生产周期,降低生产成本。

也可用酸解淀粉和氧化淀粉生产牛皮糖等糖2.1 原料的差异

果。用酸解淀粉取代明胶软糖中的部分明胶,可制对于不同的原料,如马铃薯、木薯、玉米、小麦

得强度高的凝胶软糖,可口性好;用酸变性淀粉生

产的奶糖不粘牙,不粘纸,耐口嚼,富有弹性,能在等都不同,在生产过程中、反应温度、反应剂添

长时间内保持产品的稳定性;用氧化淀粉代替阿加量、反应时间控制也不同;使用不同原料生产同

拉伯胶生产胶姆糖等糖果,改善口感,大大延长产类变性淀粉,其对原料的要求,反应剂的添加量都

品的存放期,可以达到降低成本和增效的作用。

1.4 微胶囊化技术中的应用注意经验的不断积累,根据不同原料的性质确定

微胶囊技术在食品工业中得到成功的应用。生产不同类型的变性淀粉。从生产实践经验中得

该技术的关键是壁材的选择,尤其是以糊精为壁出,生产玉米氧化淀粉对原料的蛋白质含量要求

材的应用已经非常广泛。亲脂性变性淀粉具有有

益的成膜性质,可作为胶囊剂广泛应用于食品中,沫产生,严重影响反应的进行,且使氧化剂的用量

包括饮料乳浊液、香精和维生素微胶囊等。和其它提高;生产马铃薯酯化淀粉时,成品的质量主要取

胶囊剂不同,亲脂淀粉可以单独使用而不需要载

体。其粘度低、高附载力的特性,可以大幅度地降的布拉班德粘度达到1500BU(4%干基浓度)以

低原料和加工成本。采用亲脂性淀粉制成的微胶上,在国内,云南、东北等地产的马铃薯淀粉可以

囊制品,可普遍应用于包括干混产品在内的各种达到此要求,而宁夏一带的淀粉在相同条件下粘

食品和饮料中。辛烯基琥珀酸淀粉酯可用于传统BU

材料无法使用的油含量较高的体系中作为微胶囊粉。

的壁材。从干燥速度、油的包埋率、货架稳定性以2.2 生产设备较为落后

及微胶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胶、麦芽糊精等传统壁材滚筒法等几种,主要有反应釜、多级旋流器、脱水

效果更好。机,干燥设备、温度与监控仪表等。在生产变

[8,9]

[7][12,13]

[4,5]

[10]

[11]

2 制约我国变性淀粉生产发展的因

素

平,可变性淀粉生产的企业较少。虽近几年来,我

个方面:

等其淀粉颗粒度、相对分子量、糊化温度、糊性质

pH

不同,生产技术要求较高,因此在生产上应

很严格,当蛋白质含量超过0.35%时会有大量泡

决于原淀粉的粘度和初始糊化温度,要求原淀粉

度仅有1000左右,较适合生产马铃薯氧化淀

变性淀粉的生产工艺有湿法、干法、半干法,

[14,15]

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性淀粉过程中,各种技术参数的控制非常关键,直(3)完善质量控制体系与规章制度,实现加工

接影响到最终产品的质量,因此对各种控制设备的现代化,进一步提高专业淀粉的生产,提高产品

工作的稳定性,灵敏度等要求很高。至于生产机械质量,并满足不同领域客户的需求。

设备,由于国内的制造技术还比较落后,和发达国(4)因地制宜,走规模化的道路,实行由原淀

家相比,还有一定差距,目前大多数生产厂家为了粉到变性加工一条龙式生产,减少中间生产工序,

减少资金投入,都采用的是国产设备,性能低,生降低生产成本。

产效率也不高,往往在某些环节上达不到生产要(5)充分发挥淀粉协会的作用,根据生产和应

求,且影响最终成品质量。用技术要求,制定出变性淀粉国家或行业质量标

2.3 生产规模小,批次间品质差异大准,为产品质量控制提供可靠的依据。

目前,我国变性淀粉的生产厂家不断增多,全参考文献:

国各地都有生产,但大多数厂家品种单一,生产规

模小,一般都在几千吨,而上万吨的企业较少。反

应釜容积由几吨到几十吨,与国外的几百吨相差

甚大,再加上在生产过程中,国内大部分生产厂家

对中间环节工艺参数控制不精确,也无产品质量

系统检测分析条件,实际中仅凭操作工人经验,造

成批次间产品质量不稳定,给应用厂家带来技术

困扰。

2.4 专业技术人员少,应用技术水平低

我国对变性淀粉的研究主要是以各高等院

校、科研单位为主,多是针对淀粉的基础理论知识

的研究,对工业化大生产及其应用技术的研究

涉及到的较少。大多数生产厂家也只能生产仅有

的几个品种,也不具备研究开发和产品质量控制

的条件,专业技术人员一向缺乏,生产过程中所遇

到的技术问题总是被忽视,生产工艺得不到改进,

产品的更新与应用技术无人问津。

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3 对推动变性淀粉发展的建议

影响变性淀粉产品质量的因素很多,既有生

产原料自身质量的内在因素,又有设备与工艺参

数控制的外在因素。要推动我国变性淀粉行业的

发展,应注重以下几方面:

(1)在保证生产原料质量的前提下,加强中间

环节的检测,保证产品质量的稳定性。

(2)优化生产工艺,根据不同产品的特性,合

理选择设备类型,满足不同产品的生产需要。

(上接第98页)省内紧缺的大宗饲用蛋白质源未得到开发利用,

优质的双低油菜品种,并实现成质优用,则每年可影响了油菜产业的整体效益。因此,依靠科学技

生产优质饲用菜饼65亿,相当于新增优质饲术,加快优质油菜的规模化种植和产品综合加工

kg

用蛋白质25亿kg,在不增加成本的情况下即可利用步伐,提高油菜产业的总体效益,是促进陕西

每年增加经济收入70亿元。目前陕西油菜生产的优质油菜快速发展,增加脂质和蛋白质供应,缩小

主要问题是,由于农户种植规模小,产业化程度与长江流域油菜主产区差距的重要举措之一。

低,优质与劣质品种混种、混收、混贮、混加工,使