馬鈴薯變性淀粉在食品應(yīng)用中的研究進(jìn)展

李秀秀，王 凱，連惠章，張 印，費錦標(biāo)

（無錫華順民生食品有限公司，江蘇無錫 214151）

馬鈴薯俗稱土豆、洋芋，在我國內(nèi)蒙古、甘肅和云南等地區(qū)廣泛種植，面積和產(chǎn)量均居世界首位。馬鈴薯在我國主要作為蔬菜食用，后續(xù)加工產(chǎn)業(yè)包括淀粉、粉絲和酒精等，但工業(yè)化加工率偏低。近幾年，馬鈴薯的營養(yǎng)價值及藥用價值越來越受到人們的關(guān)注，馬鈴薯淀粉、馬鈴薯變性淀粉產(chǎn)品行業(yè)發(fā)展迅速，尤其馬鈴薯變性淀粉憑借其多方面的優(yōu)勢在食品行業(yè)中應(yīng)用較廣泛，前景樂觀。

1 馬鈴薯變性淀的性質(zhì)

變性淀粉主要是借助物理、化學(xué)、酶法等改變原淀粉的理化性質(zhì)，改變淀粉結(jié)構(gòu)得到的淀粉衍生物。馬鈴薯淀粉顆粒大、純度高、糊化溫度低、成品得率高、能耗低，易于加工成變性淀粉。馬鈴薯常用的變性類型主要有預(yù)糊化、醚化、羥烷基化，酯化和交聯(lián)等方法[1]。

馬鈴薯羥丙基淀粉，是一種非離子型變性淀粉，可利用環(huán)氧丙烷在堿性條件下的開環(huán)反應(yīng)制得。由于引入親水的羥丙基基團(tuán)，糊液透明度、膨脹度、凍融穩(wěn)定性、峰值黏度等相對原淀粉都顯著提高，其糊化溫度較低，擴(kuò)展了其在食品中的應(yīng)用范圍，但淀粉糊的熱穩(wěn)定性、凝膠穩(wěn)定性、耐酸性、抗剪切性較差[2]。

馬鈴薯氧化淀粉可由次氯酸鈉氧化馬鈴薯淀粉制得。馬鈴薯淀粉經(jīng)氧化后，分子鏈斷裂形成許多小分子，使光的透射增大，散射減少，從而增加了淀粉糊的透明度，使其透明度優(yōu)于其他單一變性的馬鈴薯淀粉。氧化馬鈴薯淀粉引入羧基基團(tuán)，可以和羥基形成氫鍵，增強(qiáng)了分子間的作用力，減少了鏈的移動性，從而提高了淀粉膜的拉伸強(qiáng)度，降低了淀粉膜的斷裂伸長率，且羧基含量越大，與羥基氫鍵作用越強(qiáng)，能形成致密、連續(xù)較好的膜，可應(yīng)用到可食性涂膜、水晶面制品、淀粉軟糖中。但馬鈴薯淀粉經(jīng)過氧化反應(yīng)后，直鏈和支鏈淀粉解聚，糊液黏度降低，抗剪切能力較差，且耐酸能力也較差[3]。

馬鈴薯醋酸酯淀粉由于引入了乙?；鶊F(tuán)，增強(qiáng)了淀粉的吸水膨脹力，阻礙了分子間的締合作用，削弱淀粉糊的凝沉性，導(dǎo)致淀粉的透光率降低[4]，糊液透明度相對馬鈴薯氧化淀粉來說稍差些，但仍明顯優(yōu)于木薯醋酸酯淀粉和玉米醋酸酯淀[5]。馬鈴薯原淀粉的分子間具有弱和均一的結(jié)合力，其糊化溫度相對其他谷類淀粉的糊化溫度低一些，較易糊化。因此，馬鈴薯預(yù)糊化淀粉與小麥預(yù)糊化淀粉和玉米預(yù)糊化淀粉相比，黏性較強(qiáng)，吸水力和保水力較大。馬鈴薯交聯(lián)改性淀粉糊化溫度高，凝膠性、糊液熱穩(wěn)定性和耐酸性較強(qiáng)，但透明度差；馬鈴薯磷酸酯雙淀粉的冷黏值高，糊液熱穩(wěn)定性好，糊化溫度高，凝膠性強(qiáng)，透明度差；經(jīng)過雙重改性后的變性淀粉兼具了2種變性淀粉的特性，其中氧化羥丙基淀粉的透明度最好，羥丙基二淀粉磷酸酯的凍融穩(wěn)定性最好。

2 馬鈴薯變性淀粉在食品中的應(yīng)用

2.1 馬鈴薯變性淀粉在果蔬中的應(yīng)用

涂膜保鮮技術(shù)是以可食性物料為基質(zhì)添加乳化劑、增塑劑和交聯(lián)劑等輔料來延長果蔬的保鮮期。常見的可食性涂膜包括脂類、蛋白質(zhì)、多糖和淀粉等，其中淀粉以價格低廉、成膜性好等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用。但是，天然淀粉具有的親水特性影響了其在可食用涂膜中的應(yīng)用，原淀粉經(jīng)過乙?；蚪宦?lián)、氧化等變性手段可以減少結(jié)合水的反應(yīng)位點數(shù)量，從而降低其溶解度和水蒸氣通透性，擴(kuò)展其在可食性涂膜中的應(yīng)用范圍。馬鈴薯淀粉經(jīng)氧化處理后，支鏈和直鏈淀粉進(jìn)一步解聚，從而降低了黏度，且伴隨著次氯酸鈉的使用，羧基含量增加，使得其與羥基氫鍵的作用增強(qiáng)，從而可形成致密、連續(xù)性好、阻隔性和機(jī)械強(qiáng)度高的可食用膜[3]。

有研究表明，氧化醋酸酯淀粉復(fù)配單甘酯、β-環(huán)糊精、甘油和棕櫚酸等，涂膜保鮮早酥梨，顯著降低了常溫和低溫貯藏期間早酥梨質(zhì)量損失率、腐爛指數(shù)和黃化指數(shù)，抑制了貯藏期間果實中葉綠素含量、還原糖、有機(jī)酸含量的下降，同時在青椒的涂膜保鮮應(yīng)用中也有良好的效果，提高了青椒的質(zhì)量保存率、滴定酸、維C和葉綠素含量，顯著降低了青椒的紅果率和爛果率。

馬鈴薯淀粉通過羧甲基醚化改性后制成的羧甲基馬鈴薯淀粉可形成表面光潔、質(zhì)地均一、柔軟細(xì)膩耐折、良好阻隔性能、機(jī)械性能和封合性能的可食用涂膜[6]。皮曉娟等人[7]使用了含馬鈴薯羧甲基淀粉的復(fù)合可食用涂膜，顯著延長了草莓的保鮮時間。馬鈴薯變性淀粉在果蔬涂膜保鮮上的效果顯著，但目前研究還不是很多，具有潛在應(yīng)用前景。

2.2 馬鈴薯變性淀粉在肉制品方面的應(yīng)用

香腸以腸衣灌入調(diào)好味的肉料干制而成，為保持水分，增強(qiáng)肉制品的凝膠強(qiáng)度，延長保質(zhì)期，提高經(jīng)濟(jì)效益會加入一定量的谷物淀粉，但原淀粉存在口感差、粉感強(qiáng)、易老化、保水性差等缺點，正逐漸被制作成本低、品質(zhì)高的變性淀粉所替代。有研究表明，馬鈴薯變性淀粉能使香腸的成分分布更加均勻，且能顯著增強(qiáng)產(chǎn)品的彈性和組織狀態(tài)，對香腸的改良效果要優(yōu)于玉米和木薯變性淀粉[8]。其中，磷酸酯雙淀粉的冷黏值高，糊液熱穩(wěn)定性好，應(yīng)用于火腿腸產(chǎn)品加工中可有效改善產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)，增加彈性[9]。姚鴻宇等人[10]研究表明磷酸酯雙馬鈴薯淀粉顯著提高了法蘭克福香腸的水分含量、凝聚力和恢復(fù)性能，從而改善法蘭克福香腸的品質(zhì)。氧化馬鈴薯淀粉有良好的成膜性、較高的凝膠強(qiáng)度、較多的負(fù)電荷，可與肉糜形成均勻的乳化體系，應(yīng)用到香腸中也可降低香腸的蒸煮損失，提高產(chǎn)品的感官和質(zhì)構(gòu)特性[11]。

2.3 馬鈴薯變性淀粉在面制品中的應(yīng)用

2.3.1 馬鈴薯變性淀粉在發(fā)酵面制品中的應(yīng)用

有研究表明，面粉的拉伸面積和弱化度對饅頭的比容影響最大，面團(tuán)的形成時間和拉伸比等指標(biāo)對饅頭的高徑比影響最大，面粉的粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)、弱化度、拉伸面積和延伸性等指標(biāo)對饅頭的彈性影響最大[12]，馬鈴薯變性淀粉添加到面粉中，吸水膨脹后有較好的黏結(jié)性，能強(qiáng)化蛋白質(zhì)與淀粉的結(jié)合，可提高面團(tuán)的粉質(zhì)指數(shù)、拉伸比、拉伸面積等指標(biāo)，因此一定程度上能改變產(chǎn)品的比容和彈性。

張馨文[13]研究發(fā)現(xiàn)添加馬鈴薯氧化淀粉可改善饅頭的比容和色澤，增加饅頭的硬度和彈性，提高饅頭的咀嚼性和回復(fù)性，改善感官品質(zhì)，延長饅頭的貨架期。王亞楠等人[14]將醋酸酯馬鈴薯淀粉應(yīng)用到冷凍面團(tuán)面包中，冷凍數(shù)天后進(jìn)行焙烤，結(jié)果表明醋酸酯馬鈴薯淀粉增大了面包的比容，同時減緩了面包在凍藏過程中比容的下降趨勢，改善了面包的品質(zhì)。也有研究人員將預(yù)糊化馬鈴薯淀粉應(yīng)用到面包中，發(fā)現(xiàn)預(yù)糊化馬鈴薯變性淀粉可以明顯地增加面包的體積和比容，改善面包芯的彈性和柔軟性，增強(qiáng)保水性。

由此可見，馬鈴薯變性淀粉應(yīng)用到發(fā)酵面制品中可以顯著影響產(chǎn)品的高徑比和比容，從而影響其他品質(zhì)。雖然馬鈴薯變性淀粉可以強(qiáng)化面團(tuán)筋力，改善產(chǎn)品品質(zhì)，但添加量過多，會降低面團(tuán)的延伸性能，導(dǎo)致面團(tuán)拉升性下降。

2.3.2 馬鈴薯變性淀粉在非發(fā)酵面制品中的應(yīng)用

馬鈴薯酯化交聯(lián)淀粉由于酯化過程中引入親水基團(tuán)乙酰基，提高了其親水性，且交聯(lián)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)黏結(jié)性大幅度提升，使面粉能形成質(zhì)地均勻的結(jié)構(gòu)，有助于面筋蛋白充分接觸水分，可以提高面團(tuán)的拉伸能量、咀嚼度和延伸度。有研究表明合適的馬鈴薯酯化交聯(lián)淀粉添加量，對馬鈴薯面條的彈性、黏結(jié)性等都有顯著影響，可以提高面條的吸水率、烹調(diào)和感官品質(zhì)，減少面湯濁度[15]。

醋酸酯變性可以降低馬鈴薯淀粉的糊化溫度，提高淀粉峰值黏度，增加糊液透明度和凍融穩(wěn)定性。李麗等人[16]將馬鈴薯醋酸酯淀粉應(yīng)用在蕎麥面條中，發(fā)現(xiàn)其可以減少蕎麥面條的蒸煮損失，提高面條吸水率及彈性。原霽紅等人[17]將醋酸酯馬鈴薯淀粉應(yīng)用到速凍水餃中，明顯提高了速凍水餃的吸水率，降低了水餃的凍裂率和蒸煮損失。

3 結(jié)語

雖然我國的馬鈴薯產(chǎn)量占據(jù)優(yōu)勢，但實際加工利用率仍很低。目前，在食品行業(yè)中使用最廣泛的主要有玉米淀粉及其變性淀粉和木薯淀粉及其變性淀粉。馬鈴薯及其變性淀粉的相關(guān)研究多停留在高校研究階段，實際產(chǎn)業(yè)鏈條短、應(yīng)用范圍窄，在物理、化學(xué)方面的某些優(yōu)勢還未被重視起來，存在較好的發(fā)展前景。