食用变性淀粉生产工艺开发及应用研究

食用变性淀粉生产工艺开发及应用研究

马本健  王立群  邹迪  丁雪

中粮生化能源（公主岭）有限公司  吉林省长春市公主岭市  136100

摘要：变性淀粉在食品领域有着广泛的应用,一般作为增稠剂、保水剂和乳化剂等,添加到肉制品、乳制品、饮料等食品中,提升产品的口感和品质。我国是食用变性淀粉生产大国,但不是强国。我国高端食用变性淀粉市场基本被罗盖特、泰莱、国民淀粉的国外企业垄断。我国自产的食用变性淀粉同质化高,产品调整空间小。与国外垄断企业相比, 我国变性淀粉生产企业普遍存在生产工艺与应用研究脱节,缺乏按照应用客户需求对产品进行定制化生产的能力。本文对食用变性淀粉生产工艺开发及应用研究，以期提高变性淀粉的质量。

关键词：食用;变性淀粉;生产工艺

在食品行业应用的变性淀粉一般为中高端品种，最常用的有羟丙基二淀粉磷酸酯、乙酰化二淀粉磷酸酯以及磷酸酯淀粉等。当前国内食品行业应用的中高端变性淀粉主要依靠进口，随国民经济的持续发展、人民收入的提高，人们对各种食品的需求量的增加与质量的提高是必然的，变性淀粉的发展前景良好。本文介绍了变性淀粉市场概况、常用食用变性淀粉种类及其在食品中的应用情况。

1 常用食用变性淀粉种类

1.1 磷酸酯淀粉

磷酸酯淀粉是磷酸基团作为单酯结合在淀粉分子链葡萄糖单元的C-6、C-3和C-2位置，主要通过淀粉与磷酸化试剂在碱性催化剂下得到。淀粉中磷酸基团的存在增加了糊化后淀粉糊的水合能力，磷酸含量与淀粉糊峰值黏度和凝胶形成能力相关。磷酸含量以淀粉取代度表示，当磷酸化取代度由低增高时，淀粉溶解度、溶胀力、透明度和黏度由高降低，但仍高于天然淀粉。

1.2 羟丙基二淀粉磷酸酯

羟丙基二淀粉磷酸酯是淀粉在碱性条件下醚化后再经交联得到的复合变性淀粉，其具有非离子醚化淀粉的良好成模性、稳定性和油水相容性，同时具有酯化淀粉的糊透明性和提高产品稳定性等优良特性。此外，木薯原料的羟丙基二淀粉磷酸酯具有类似膳食纤维的抗酶消化特性。

因为克服西米淀粉的不稳定性和加工过程的物理性质，对西米淀粉进行了双重改性，经优化确认先用10%～12%的氧化丙烷进行羟丙基化，然后用2%三偏磷酸钠和5%三聚磷酸钠的混合物进行交联，得到的羟丙基二淀粉磷酸酯具有最理想的性质，可应用到冷冻食品中。

1.3 乙酰化二淀粉磷酸酯

乙酰化二淀粉磷酸酯是淀粉在碱性条件下分子上羟基被活化，与乙酰基酯化和磷酸基团交联，使分子上引入2个不同官能团，而淀粉的理化性质发生明显的改变。酯化剂和磷酸基团交联剂的加量对变性淀粉的取代度和交联度有影响，进而影响变性淀粉的理化性质，交联度与糊透光率成反比，而相同交联度条件下取代度与糊透光率成正比，交联度和取代度对冻融稳定性和抗老化性具有影响。

2 变性淀粉制备方法

2.1 高压处理

利用高效体积排阻色谱和傅里叶红外光谱技术研究了高静压处理对淀粉的相对分子质量分布、流体力学和结构等参数的影响。研究发现，压力引起的结构变化在很大程度上取决于淀粉的来源，且与直链淀粉含量无关，此外，高压处理对淀粉α-1,4糖苷键和α-1,6糖苷键的比例变化有显著的影响。采用高静压处理方法制备非晶颗粒态木薯淀粉，研究发现，非晶颗粒态淀粉可以作为原淀粉的替代品制备酶降解产物和变性淀粉，并可以作为增稠剂和食品表面涂膜剂广泛应用于谷类食品和焙烤食品中。

2.2 机械研磨

机械研磨是淀粉物理改性的一种重要方法，通过超微粉碎、球磨粉碎等机械研磨处理方式使淀粉颗粒经过切割、挤压等机械力作用，导致其内部晶体结构受到破坏，经过机械研磨处理后会对小麦淀粉的颗粒形态、结构性质以及溶解度、糊化特性等产生显著的影响。通过超微粉碎法可以使44%受损严重的淀粉颗粒溶于冷水，淀粉受到损伤后黏度下降，溶解度增加。

2.3 湿热处理

湿热处理对小麦淀粉的形态、糊化、热性能和结晶性能均有显著影响。淀粉经湿热处理后会使淀粉颗粒中的直链淀粉和支链淀粉分子重新排列，其结构发生显著变化，从而引起理化性质和流变学性质的改变。研究表明，湿热处理可以改变秘鲁胡萝卜和木薯淀粉的结构和理化特性，湿热处理增强了淀粉的分子内和分子间相互作用，提高了淀粉在加热和剪切过程中的稳定性，同时导致淀粉发生部分糊化。

2.4 交联淀粉

交联淀粉是指通过湿法交联、超声波和微波辅助等交联技术制备的化学变性淀粉，具有黏度低、吸附性能好及可降解等特点，常用的交联剂有环氧氯丙烷、三偏磷酸钠、柠檬酸和戊二醛等。因其来源广泛、价格低廉、无毒害等特性，可广泛应用于食品、医药、纺织和环境污染处理等。据报道，交联木薯淀粉能够显著降低面皮样品的含油量，且交联程度是导致淀粉粒崩解受限的主要原因。

2.5酶变性淀粉

酶法处理是一种有效的淀粉改性技术，常用的酶有α-淀粉酶、β-淀粉酶、转葡糖苷酶、普鲁兰酶、糖化酶等，酶变性淀粉具有抗老化、流变特性优良等特点，此外，淀粉的消化特性得到一定程度的改善。通过分支酶、β-淀粉酶和转葡糖苷酶对甘薯淀粉进行改性，导致α-1,6糖苷键含量增加，直链淀粉含量减少，相对结晶度、黏度、储能模量和损耗模量降低，溶解度增加。

3食用变性淀粉制备控制要点

3.1原材料存储

变性淀粉生产主要需要原料包括氢氧化钠、硫酸及环氧丙烷,此外还需要蒸馏水。蒸馏水储存在蒸馏水储存罐中,蒸馏水储罐设计相对简单,但需要液位检测。氢氧化钠通过固体氢氧化钠和蒸馏水配置成3%氢氧化钠溶液储存在氢氧化钠储罐 中,以备反应时使用。稀硫酸是通过98%食用级别浓硫酸与水混合配置成6%稀硫酸,储存在稀硫酸储罐中以备反应使用。环氧丙烷储罐里发生储存反应采用的是环氧丙烷,因为环氧丙烷的特殊性质,该储罐需要进行防爆处理,并设置留有安全阀。

3.2变性淀粉反应

首先将原料木薯淀粉一个批次的反应量加入反应釜中,然后将一定量的 N a2SO4同时加入反应釜中。之后加入原料木薯淀粉,通过反应釜的搅拌,配制成质量浓度为40%的淀粉乳。等充分搅拌均匀后,向反应釜夹套中通入热水,使得反应釜 里的温度增加至40℃。

温度稳定在40℃之后,保持搅拌桨不断搅拌,此时从氢氧化钠计量罐V106中缓慢加入3%浓度的氢氧化钠溶液直至调节反应釜内pH至11,然后由环氧丙烷计量罐中快速地加入占淀粉干基5%的环氧丙烷,密闭反应20h结束反应。

3.3洗涤

反应结束后的淀粉乳中还含有未反应的氢氧化钠等杂质。这些杂质的存在会影响产品的品质,因此需要通过洗涤去除淀粉中的杂质。通过反应釜出料泵P106将反应后的淀粉乳泵入多管旋流器的第一级,洗涤水从旋流器的最后一级加入,两者进行逆流接触,洗涤后的变性淀粉乳从最末级的底流引出,进入下一步离心脱水。

3.4离心

洗涤后淀粉乳需要进行脱水后才能干燥。将变性淀粉乳通过洗涤出料泵泵入卧式离心机中,借助转鼓高速旋转产生的离心力把淀粉乳中变性淀粉颗粒截留在

3.5干燥

将湿淀粉加入带分散器的气流干燥机中,分散器将物料打散,并抛入干燥管底部。变性淀粉和加热器产生的热风进行充分接触,便可以实现瞬间传热传质的效果。

结束语

本研究首先介绍了食用变性淀粉的种类，以及各种进行制备的方法，随后阐述食用变性淀粉的制备工艺要点,着力搭建了不同加工条件与产品性能的关系。在今后的研究中，合理利用新技术、新手段和新成果开发新型改性淀粉，丰富改性淀粉种类，增强改性淀粉的质量和功能，定会开辟变性淀粉综合利用的新领域。

参考文献：

[1] 别平平，陈燕芳，张子倩，等.变性淀粉在调味品中的功用分析[J].现代食品，2022,28(15):28-32.

[2]赵精杰,赵米雪,刘培玲,等.高静压物理变性制备非晶颗粒态木薯淀粉及理化性质研究[J].中国粮油学报,2017,32(7):40-47.