李 真 安 陽 艾志錄，3* 索 標 王 娜，3

（1 河南農業(yè)大學食品科學技術學院 鄭州450002 2 河南省冷鏈食品工程技術研究中心 鄭州450002 3 速凍面米及調制食品河南省工程實驗室 河南省高校重點實驗室培育基地 鄭州450002）

變性淀粉（亦稱改性淀粉）是利用物理、化學和酶法處理等方法，通過改變原淀粉的分子大小、淀粉顆粒性質或在淀粉分子上引入新的官能團，從而改變淀粉的天然性質，在一定程度上彌補原淀粉水溶性差，抗剪切性低，熱穩(wěn)定性和凍融穩(wěn)定性差，糊透明度低，易老化等缺點[1]。變性淀粉的性能更符合各領域的應用要求，具有實際應用價值和更廣闊的發(fā)展前景[2-3]。

原料來源不同的變性淀粉的理化特性差別較大，相同原料來源，不同變性方式得到的變性淀粉的理化特性也不盡相同[4-5]。食品生產企業(yè)在應用變性淀粉時缺乏相應的數據。針對目前國內變性淀粉應用方面存在的問題，研究不同類型變性淀粉的理化特性，有助于其為不同種類食品加工需求提供理論依據。

本研究選取8 種食用變性淀粉（3 種來源：玉米、馬鈴薯和木薯；5 種變性方式：乙酸酯化、交聯(lián)乙酸酯化、交聯(lián)羥丙基化、預糊化交聯(lián)羥丙基化和氧化），研究其凍融穩(wěn)定性、透明度、糊化特性、凝沉性以及凝膠特性，為其廣泛應用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗原料

見表1，以上變性淀粉均為食品級，由漯河市恒瑞加友食品科技有限公司提供。

1.2 儀器與設備

T6 系列紫外-可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司；5417R 臺式高速冷凍離心機，德國Eppendorf 公司；DW-YL270 低溫儲存箱，中科美菱；4500RVA 粘度儀，瑞典波通儀器公司；TA.XTplus 型質構儀，英國Stable Micro System 公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 凍融穩(wěn)定性的測定 淀粉糊的凍融穩(wěn)定性參考Zheng 等[6]的方法測定。精確稱量3.0 g（干基）淀粉樣品，放入錐形瓶中，加入60 mL 蒸餾水，攪拌均勻，置于沸水浴中糊化并保溫20 min，前5 min 不斷攪拌防止結快。待完全糊化后取出試管，冷卻至室溫，然后將淀粉糊等分成5 份，分別倒入已知質量為m1的5 個塑料離心管中，稱量質量為m2，放入冰箱中冷凍24 h，取出自然解凍6 h，取一管于4 000 r/min 條件下離心20 min，棄去上層液體，稱量質量為m3。其余再冷凍、解凍，至5 管做完。按下式計算析水率：

表1 不同種類變性淀粉Table1 The different kinds of modified starches

式中，m1——離心管的質量 （g）；m2——離心管加淀粉糊的質量（g）；m3——離心后離心管加淀粉糊的質量（g）。

1.3.2 淀粉糊透明度的測定 淀粉糊透明度（Light transmit tance，T） 采用分光光度法測定[7]。準確稱取0.5 g 樣品，放入100 mL 的具塞試管中，加入50 mL 蒸餾水并攪拌均勻，然后放入沸水浴中加熱糊化并保溫20 min，每隔5 min 用漩渦混合器混合30 s，防止結塊。糊化完全后，取出試管并冷卻至室溫。以蒸餾水為空白，用分光光度計測650 nm 波長處的透光率。每個樣品測定3 次，取平均值。

1.3.3 糊化特性的測定 用RVA（Rapid viscosity analyzer）黏度儀快速測定其糊化特性，使用TCW（Thermal cycle for windows）配套軟件，按AACC操作規(guī)程（1995 61－02）的要求[8]：即含水量在14.0%時，樣品量2.5 g，蒸餾水25.0 mL。測定過程：樣品量2.5 g（干基計），加蒸餾水25.0 mL，測定時，罐內溫度變化：50 ℃下保持1 min，以12 ℃/min 上升到95 ℃（3.42 min），95 ℃下保持2.7 min，以 后 下 降 到50 ℃（3.88 min），50 ℃下 保 持2.0 min。攪拌器起始10 s 轉動速度為960 r/min，之后維持在160 r/min。每個樣品測定3 次，取平均值。

1.3.4 凝沉性的測定 淀粉糊的凝沉性測定參考何傳波等[9]的方法，并做少許修改。制備1%淀粉糊25 mL，放入具塞刻度管中，在25 ℃下靜置6 h，1，2，3，7，14，20 d 后觀察其分層情況，并記錄上清液的體積（mL）。

1%淀粉糊的制備方法同1.3.2。

1.3.5 凝膠強度的測定 參照呂振磊等[10]的方法，略作修改。配制質量分數5%的淀粉經糊化，冷卻至室溫后4 ℃下放置。采用TA.XT plus 型質構儀分別在24，72，120 h 測定淀粉凝膠樣品的凝膠強度。參數設定：探頭P/0.5，測前速度1 mm/s，測中速度1 mm/s，測后速度10 mm/s，下壓距離為15 mm，感應力為5 g。每個樣品測定3 次，取平均值。

1.3.6 數據處理 試驗數據全部采用SPSS18.0軟件處理與分析。

2 結果與分析

2.1 8 種變性淀粉的凍融穩(wěn)定性

凍融穩(wěn)定性即指乳液經受凍結和融化交替變化時的穩(wěn)定性。凍融穩(wěn)定性是衡量淀粉是否有利于制作冷凍食品的重要指標，用析水率來表示，析水率越高，說明其凍融穩(wěn)定性越差，反之越強[11-12]。在冷鏈運輸、貯藏及銷售過程中，反復凍融是引起冷凍食品變質的主要原因，特別是淀粉凝膠基質的冷凍食品。由表2可以看出，經過第1 次凍融循環(huán)后，8 號析水率僅0.52%，而2 號已達到63%。經過4 次凍融循環(huán)后，2 號析出水比例依然最高，表明其凍融穩(wěn)定性較差；另外，凍融穩(wěn)定性的好壞不僅表現在析水率的大小，更體現在兩次凍融循環(huán)之間析水率的差值。每次凍融循環(huán)后的析水率與前一次相比，差值越大，樣品的凍融穩(wěn)定性越差，反之越好。由表2可知，8 號第1 循環(huán)幾乎無水析出，而其4 個循環(huán)間差異顯著（P＜0.05），且第2 個循環(huán)與第1 個循環(huán)析水率的平均差值為20.27%，第3 個循環(huán)與第2 個循環(huán)析水率的平均差值21.88%，第4 個循環(huán)與第3 個循環(huán)析水率的平均差值為13.66%，而其它7 種變性淀粉循環(huán)之間的析水率平均差值大都分布在1%～5%范圍內，遠遠小于8 號，因此，從此角度分析，雖然8 號凍融析水的過程比較緩慢，但每經歷一次凍融循環(huán)，析出水體積大幅度增加，因此，8 號變性淀粉的凍融穩(wěn)定性也較差，而3 號4 次凍融循環(huán)的析水率之間無顯著性差異（P＜0.05），表明3 號凍融特性相對較穩(wěn)定。綜合兩個角度考慮，6 號和5 號變性淀粉的凍融穩(wěn)定性較好，可以用于穩(wěn)定冷凍食品的內部結構。1 號和4 號次之，2 號與8 號凍融穩(wěn)定性最差。

從淀粉來源方面比較，1 號與2 號均為乙?；矸哿姿狨サ矸?，只有1 號是以玉米淀粉為原料，而2 號是以馬鈴薯淀粉為原料，兩者的凍融穩(wěn)定性差異顯著（P＜0.05），由表2可知，以玉米淀粉為原料制備的乙酰化二淀粉磷酸酯淀粉凍融穩(wěn)定性相對較好；羥丙基二淀粉磷酸酯蠟質玉米淀粉（4 號）與羥丙基二淀粉磷酸酯木薯淀粉（5 號）凍融穩(wěn)定性差異也顯著（P＜0.05）。

表2 8 種變性淀粉的凍融穩(wěn)定性Table2 The freeze-thaw stability of eight modified starches

2.2 8 種變性淀粉的透明度

淀粉透明度直接影響飲料、果凍、粉絲、水晶皮等對透明度要求較高的一類食品的品質。透明度還可反應淀粉在體系中老化的程度[13]。由表3可知，總體來看，除了1 號與2 號，其余6 種與1號、2 號均呈顯著性差異（P＜0.05），其中7 號變性淀粉透光率最好，透光率高達96.58%，其糊化完全后的糊透明如水，表明氧化處理可顯著提高淀粉的透光率，推測可能由于蠟質玉米中支鏈淀粉含量較高，透明度較好，而經過氧化后，由于淀粉羧基含量的增加，阻礙了淀粉分子間氫鍵的形成，致使淀粉分子間不發(fā)生相互締合，因此淀粉糊透明度非常高[14]。根據不同透明度的需求，可以將高透性產品7 號應用于透明度要求較高的飲料、果凍、糖果、冰皮月餅、水晶膠等食品生產中；4 號、5號、6 號均為羥丙基二淀粉磷酸酯類淀粉，然而6號透光率較4 號和5 號有顯著提高，分析原因主要由于6 號經過預糊化后淀粉糊透明度較好。4號和5 號透光率較小的原因主要是由于磷酸鹽交聯(lián)引入羥丙基二淀粉磷酸酯分子，使化學交聯(lián)鍵強度遠高于原淀粉中氫鍵，增強了顆粒結構的強度，抑制了顆粒膨脹和破裂，減弱了光線的折射和反射強度，致使淀粉透光率下降[15]。1 號、2 號及3號透光率相對也較低，主要原因是交聯(lián)反應使淀粉的透光率顯著降低。

從淀粉來源角度分析，1 號與2 號透光率無顯著性差異（P＜0.05），且透明度較低，表明乙酰化二淀粉磷酸酯類淀粉糊化后的透明度與淀粉來源無關；羥丙基二淀粉磷酸酯蠟質玉米淀粉（4 號）與羥丙基二淀粉磷酸酯木薯淀粉（5 號）透明度均較低。

表3 8 種變性淀粉的透明度Table3 The transparence of eight modified starches

2.3 8 種變性淀粉的糊化特性

采用快速黏度分析儀測定8 種變性淀粉的糊化特性。其中最高黏度、消減值、糊化溫度3 個指標對變性淀粉的應用有較重要的指導作用[16]。最高黏度反映了變性淀粉的膨脹力，由表4可以看出，最高黏度排序為4 號＞2 號＞3 號＞8 號＞5 號＞1號＞6 號＞7 號，其中7 號黏度最低，這與其糊化后透明度高、清澈如水的特性相符，其次預糊化玉米淀粉的黏度相對較低，其余6 種變性淀粉黏度較高可能是由于淀粉經過酯化作用，在不同程度上使淀粉黏度升高，黏度較高的變性淀粉適于應用在食品增稠穩(wěn)定劑方面；消減值依次為4 號＞5號＞3 號＞1 號＞2 號＞8 號＞6 號＞7 號，消減值是峰值黏度與最終黏度的差值，反應淀粉糊凝沉性的強弱，消減值越小表明淀粉的凝沉性越弱；糊化溫度可以用來表示淀粉是否容易糊化，由表4可知，1 號與3 號的糊化溫度最高，分別為（71.02±0.03）℃和（70.63±0.5）℃，3 號次之，為（69.46±0.04）℃，2 號、5 號相近，約為66 ℃，6 號糊化溫度低至（50.45±0.03）℃，7 號無法用RVA 得到其糊化溫度。因此，6 號預糊化羥丙基二淀粉磷酸酯蠟質玉米淀粉可作為食品改良劑添加到蒸煮類面制品中，如面條、水餃、饅頭等，可縮短蒸煮時間，還可達到節(jié)能減排的效果，另外，預糊化淀粉還特別適用于方便食品，食用時可省去蒸煮操作，方便快捷。

從淀粉來源角度分析，由表4可知，乙?；矸哿姿狨サ矸郏ㄓ衩缀拖炠|玉米混合）（1 號）與乙酰化二淀粉磷酸酯馬鈴薯淀粉（2 號）、羥丙基二淀粉磷酸酯蠟質玉米淀粉（4 號）與羥丙基二淀粉磷酸酯木薯淀粉 （5 號） 糊化特性差異均顯著（P＜0.05），尤其是4 號與5 號相比較，該類玉米改性淀粉的各個RVA 特征值均明顯高于木薯改性淀粉。

表4 8 種變性淀粉的糊化特性Table4 The pasting properties of eight modified starches

2.4 8 種變性淀粉的凝沉性

淀粉的凝沉性與淀粉的老化有相關性，是淀粉糊的重要性質之一[17]。8 種變性淀粉的凝沉性比較結果如表5所示。在6 h 內，4 號、5 號（均為羥丙基二淀粉磷酸酯改性淀粉）均析出水體積最高，達20.4 mL，2 號、6 號、1 號次之，析出水體積較小的是8 號（醋酸酯木薯淀粉）與7 號（蠟質玉米氧化淀粉），且7 號無沉降現象出現；放置20 d，7 號依然無水析出，表明其凝沉性極其弱，這與其極低的消減值相關且相一致，8 號一直有水析出，但析出水體積相對較低，表明凝沉性較其它變性淀粉（除7 號外） 弱，3 號乙?；矸奂憾狨ツ臼淼矸勰列源沃? 號、5 號、6 號變性淀粉析出水的體積較多，表明羥丙基二淀粉磷酸酯類改性淀粉的凝沉性較強，可能是由于淀粉經過磷酸酯化的緣故[18]。

由淀粉來源方面比較，從表5可知，乙?；矸哿姿狨サ矸郏ㄓ衩缀拖炠|玉米混合）（1 號）的凝沉性要優(yōu)于乙酰化二淀粉磷酸酯馬鈴薯淀粉（2號），且差異顯著（P＜0.05），表明該類改性淀粉的凝沉性與淀粉來源種類密切相關；羥丙基二淀粉磷酸酯蠟質玉米淀粉（4 號）與羥丙基二淀粉磷酸酯木薯淀粉（5 號）析出水體積值幾乎接近，表明淀粉種類對羥丙基二淀粉磷酸酯類淀粉凝沉性影響較小。

表5 8 種變性淀粉的凝沉性Table5 The retrogradation of eight modified starches

2.5 8 種變性淀粉的凝膠強度

淀粉的凝膠特性與淀粉類食品的風味及其感官質量存在非常重要的關系。凝膠強度是凝膠特性之一。分別測定4 ℃放置24，72，120 h 的各變性淀粉糊凝膠強度，結果如表6所示。由表6可以看出，總體規(guī)律1 號、3 號、8 號變性淀粉的凝膠強度相對較大，而三者間差異顯著 （P＜0.05）；5 號、6號、7 號凝膠強度較低，且5 號與6 號在放置期間的凝膠強度均無顯著性差異 （P＜0.05）；4 號、2 號數值相近居于中間，且差異顯著（P＜0.05）。其中，隨著放置時間的延長，3 號凝膠強度明顯增加，7號略有下降，4 號與6 號樣品的差別在于是否進行了預糊化，而4 號的凝膠強度一直高于6 號，且差異顯著，表明預糊化可以改善淀粉的凝膠特性，從而延緩淀粉老化速率，4 號與5 號的區(qū)別在于制備改性淀粉的原料不同，即4 號是木薯淀粉，5號是蠟質玉米淀粉，兩者的凝膠強度也差異顯著，表明原料不同，得到的改性淀粉凝膠特性差異顯著。

由淀粉來源方面比較，從表6可知，以玉米為原料的乙?；矸哿姿狨ヮ惖矸鄣哪z強度顯著（P＜0.05）高于以馬鈴薯淀粉為原料的乙?；矸哿姿狨ヮ惖矸?；以蠟質玉米淀粉為原料的羥丙基二淀粉磷酸酯類淀粉的凝膠強度大于以木薯淀粉為原料的羥丙基二淀粉磷酸酯類淀粉。

表6 8 種變性淀粉的凝膠強度Table6 The gel strength of eight modified starches

3 結論

通過對不同原淀粉來源及變性方法的8 種變性淀粉進行理化分析，得出以下結論：

1） 羥丙基二淀粉磷酸酯類及其預糊化淀粉的凍融穩(wěn)定性最優(yōu)，較適用于冷凍食品；乙?；矸哿姿狨ヱR鈴薯淀粉和醋酸酯木薯淀粉相對最差；其它變性淀粉的凍融穩(wěn)定性相近居中。

2） 蠟質玉米氧化淀粉的透光率最好，高達（96.58±0.20）%，完全糊化后清澈如水，可將其應用于透明度要求非常高的食品中；其次，預糊化羥丙基二淀粉磷酸酯蠟質玉米淀粉的透明度次之，透明度也達到（35.15±0.20）%；其它類別變性淀粉的透明度都比較?。ㄍ腹饴剩?%）。

3） 蠟質玉米氧化淀粉最高黏度最低，其值接近于0，且其糊化溫度無法用快速粘度儀測得；羥丙基二淀粉磷酸酯蠟質玉米淀粉的最高黏度（4.68±0.01）Pa·s 和消減值 （2.66±0）Pa·s 最大，經過預糊化后糊化特性變化顯著，最高黏度和消減值分別降至 （0.91±0.03）Pa·s 和 （0.62±0.04）Pa·s，糊化溫度也顯著降低（P＜0.05）；其它變性淀粉黏度較大，其值均大于3.40 Pa·s，糊化溫度也均高于66 ℃。

4） 蠟質玉米氧化淀粉放置20 d 也無水析出，表現出優(yōu)越的凝沉性；其次，醋酸酯木薯淀粉和乙酰化二淀粉己二酸酯木薯淀粉凝沉性較弱，其它變性淀粉的凝沉性較強。

5） 乙?；矸哿姿狨サ矸邸⒁阴；矸奂憾狨ツ臼淼矸垡约按姿狨ツ臼淼矸鄣哪z強度較大，羥丙基二淀粉磷酸酯木薯淀粉、預糊化羥丙基二淀粉磷酸酯蠟質玉米淀粉以及蠟質玉米氧化淀粉的凝膠強度較小，其它變性淀粉的凝膠強度居中。

6） 淀粉來源不同，即使改性方法相同，得到的改性淀粉的理化性質大部分均差異顯著 （P＜0.05）。