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变性淀粉在食品工业中的应用

论文题目:

变性淀粉在食品工业中的应用

英文名:

TheApplicationofdenaturantstarchinfoodindustry

论文作者（中文）：

论文作者（英文）：

目录

独创性声明……………………………………………3

摘要……………………………………………………4

关键词…………………………………………………4

前言……………………………………………………4

种类……………………………………………………5

变性淀粉的特点………………………………………6

变性淀粉在食品工业中的应用………………………8

变性淀粉的开发………………………………………10

参考文献………………………………………………13

致敬……………………………………………………14

独创性声明

本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括获得高等教育自学考试或其他教育机构的证书或学位而使用过的材料，与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献已在论文中做了明确的说明表示了谢意。

签名——————日期————————

变性淀粉在食品工业中的应用

摘要：

介绍了变性淀粉的种类并在食品中的应用，如面制品、醅烤食品、甜品、饮料、调味品、冷饮、馅料、糖果和其他中的应用。

关键词：

变性淀粉、食品工业、应用

前言

淀粉可广泛应用于食品、纺织、造纸、医药、饲料、石油钻井、铸造、建筑涂料等工业之中，它作为一种可再生资源，已成为重要的工业原辅料。

但由于淀粉的许多固有性质（冷水不溶性，糊液在酸、热、剪切作用下不稳定）限定了它在工业中的应用范围和使用量。

为改善淀粉的性能和扩大其应用范围，利用物理、化学、生物处理，改变淀粉的天然性质，增加其功能性或引进新的特性，此过程称为淀粉的变性，产品即为变性淀粉。

自20世纪40年代，西方经济发达国家开始规模化生产变性淀粉以来，世界变性淀粉年产量500万吨，主要集中在工业发达的北美和欧洲。

美国变性淀粉年产量在300万吨左右，尤其在造纸和食品行业有较大的市场。

美国食品用变性淀粉达500种以上，用量在50万吨以上。

我国变性淀粉的开发和生产起步较晚，但发展较快，经过20多年的发展巳初具规模。

据不完全统计，全国现有变性淀粉生产厂家有300家以上，但年生产能力在5000吨以上的只有20多家，60%的生产厂家年产量1~2千吨，有的甚至只有几百吨。

2001年，我国变性淀粉产量约在37万吨左右，仅占世界变性淀粉产量的7.4%左右。

与美国相比，产量相差甚远，且主要集中在特种饲料用的预糊化淀粉和纺织、造纸用的酸解、氧化、磷酸酯、阳离子淀粉等品种上，食品用变性淀粉开发虽有很大的起色，但总的产量还不大（目前，国内生产的纺织用变性淀粉约8万吨，造纸用变性淀粉约12万吨，食品用变性淀粉约4万吨，饲料用预糊化淀粉约7万吨）；用于其它行业（如医药用药片粘接剂、铸造用型砂粘接剂、建材用粘接剂、纸箱行业的瓦楞纸粘结剂）的变性淀粉约6万吨。

而食品用变性淀粉是食品工业的重要原辅料或加工助剂，直接影响着食品工业的发展。

如何更好的开发利用食品用变性淀粉是淀粉工业的重要任务之一。

为促进变性淀粉工业的发展，给变性淀粉技术开发单位和生产企业提供信息和思路，本文着重介绍食品用变性淀粉的种类及应用现状和发展趋势。

[2]

1变性淀粉种类

1.1食品用变性淀粉

淀粉在食品中被广泛用于糖果、饮料、冷食、面制品以及调味品的生产中。

在欧美一些发达国家，几乎所有的谷物快餐食品和肉制品中都添加变性淀粉。

变性淀粉作为食品添加剂并不是基于它们的营养价值，而是它们方便于食品加工的功能性质和提供食品体系某些所要求的性质。

例如：

现代食品加工工艺中的高温杀菌、机械搅拌、泵的输送要求辅料淀粉具有耐热、抗剪切稳定性；冷藏食品则要求糊化后的淀粉不易回生凝沉，而具有很强的亲水性；偏酸性食品要求淀粉在酸性环境下有较强的耐酸稳定性；有些食品还需淀粉具有一些特殊的功能，如成膜性、涂抹性等等，这些要求都是原淀粉难以完全满足的，都要对淀粉进行适当的变性处理。

常用的食品加工用变性淀粉有预糊化淀粉、糊精、酸解淀粉、氧化淀粉、羧甲基淀粉、交联淀粉、羟丙基淀粉、磷酸酯淀粉、醋酸酯淀粉等。

［9］

1.2预糊化淀粉

由于预糊化淀粉能够在冷水中溶胀、分散，形成具有一定粘度的糊液，起到增稠、改善食品口味等功效，且其凝沉性比原淀粉小，在使用时省去蒸煮加热操作，使用方便，故被广泛用于各种方便食品中。

例如，用预糊化淀粉配制的各种营养糊类、速溶汤料等，用温水即可冲服食用；在欧美，以预糊化淀粉为基料，添加一定量的淀粉糖、营养强化剂、调味剂等制成的速溶布丁粉是十分畅销的方便食品[1]。

预糊化淀粉的保水性很强，用在焙烤食品中（如：

在蛋糕、面包中添加4%预糊化淀粉[2]）可使产品保持柔软蓬松、延缓老化。

而其吸水性强，粘度及粘弹性都比较好，用在鱼糜系列产品、火腿、腊肠等食品中，可提高成型性，增强弹性，防止产品析水。

1.3交联淀粉［12］

交联淀粉的糊液粘度对热、酸和剪切力影响具有高稳定型，能延缓淀粉的凝沉作用，能抵抗冻融作用，抗剪切能力强，可用于方便食品，如方便米，面，速冻食品等。

用磷酸盐对蜡质玉米淀粉进行交联反应，因其良好的耐酸性和耐热性，在美国广泛用于做罐头，冷冻食品，馅饼馅的增稠剂和糊。

适度交联的变性淀粉具有较高的热稳定性，可以满足高温杀菌下的罐头食品，并起到一定的增稠作用，保持所需粘度。

色拉调味汁也需用交联淀粉，以起增稠作用，使在酸性条件下和均化过程中产生的高剪切力下人能保持所需粘度。

2变性淀粉的特点：

2.1高效性

变性淀粉是通过化学、物理或生物的方法，改变淀粉的颗粒结构，从而使淀粉获得不同的加工性能。

由于变性淀粉的变性方法众多、变性程度可调，使变性淀粉更适合于不同食品的加工要求。

2.2安全性

绿色食品是当今食品的发展趋势，人们对食品的食用安全性越来越看重。

与其它食品添加剂相比，由于变性淀粉的主体是天然淀粉，一定变性程度的淀粉可以被人体完全消化吸收。

所以变性淀粉是一种安全的食品添加剂。

2.3方便

变性淀粉具有使用方便的特点。

在食品加工中一般都有加热工序，变淀粉遇水加热糊化后即可起作用，针对某些冷加工食品，也有相应的冷水可溶的变性淀粉应用其中。

所以使用起来十分方便。

2.3.1食品中使用变性淀粉的优点可归纳为如下几点：

［11］

（1）、使用变性淀粉可以使其在高温、高剪切力和低PH条件下保持较高的粘度稳定性，从而保持其增稠能力。

（2）、通过变性处理可以使淀粉在室温或低温保藏过程中不易回生，从而避免食品凝沉或胶凝，形成水质分离。

（3）、变性处理提高淀粉糊的透明度，改善食品的外观，提高其光泽度。

（4）、通过变性处理改善乳化性能。

原淀粉分子是没有什么乳化性的，不能用它来形成稳定的水油混合体系。

（5）、通过变性处理可提高淀粉粘度，还可提高淀粉形成凝胶的能力。

（6）、通过变性处理提高淀粉溶解度或改善其在冷水中的吸水膨胀能力，改善淀粉在食品中的加工性能。

是通过变性处理改善淀粉的成膜性。

2.4较强的吸水性

变性淀粉在速冻调理食品应用中最重要的一个特性就是较强的吸水性。

新鲜的肉含有72—80%的水分，其余的固体物质大部分是蛋白质和脂肪。

当肉制品受热时，蛋白质因变性失去对水分的结合能力，而变性淀粉则具有较强的吸水能力和极高的膨胀度，不仅能够吸收这部分水分，还能够夺取变性后的蛋白网络结构中结合不够紧密的水和因工艺需要而添加的水，随温度升高而糊化并形成稳定的结构，起到改善组织结构的

2.5较低的糊化温度

变性淀粉和原淀粉相比，具有较低的糊化温度。

制品中蛋白质变性和淀粉糊化两种作用几乎是同时进行。

原淀粉因其糊化温度较高，不能及时吸收结合蛋白质因受热变性而失去的水分，在制品内部会形成小水塘，使制品的品质劣化。

变性淀粉因具有较低的糊化温度，能够与肉类蛋白质变性同步糊化，及时吸收结合蛋白质因受热变性而失去的水分，同时水分被淀粉颗粒吸收固定，也使淀粉颗粒变得柔软而有弹性，起到黏着和保水的双重作用。

使肉制品组织细腻，结构紧密，富有弹性，切面光滑，鲜嫩适口。

2.6良好的分散乳化性

酯化淀粉作为一种高分子电解质，具有良好的乳化性和保护胶体性，其分散液与肉中的脂肪能够很好地结合，形成均匀的分散体系，持水保油。

另外，其高粘稠度可起到与卡拉胶相近的增稠稳定效果，故可适当减少蛋白与胶类的用量，从而降低生产成本。

2.6.1优越的冻融稳定性

淀粉引入的亲水化学基团，阻碍了淀粉分子间以氢键形式的缩合，强化了与水的结合力，在热加工、低温冷藏过程中，淀粉不老化、不析水，长期放置，口感如初，延长制品货架期。

2.6.2耐高温蒸煮

添加变性淀粉可增加其耐高温蒸煮的能力，提高粘结性。

2.6.3外观鲜亮悦目

变性淀粉糊化后具有较高的透明度，可提高制品的光泽度，外观悦目。

还能有效络合制品中的色素物质和风味物质，从而提高制品色泽的稳定性，延缓风味物质的释放，减少亚硝和色素的使用量

3.变性淀粉在食品工业中的应用

变性淀粉主要是作为增稠剂、胶凝剂、黏结剂和稳定剂等。

可以替代昂贵的原料，降低食品制造成本，提高食品质量同时提高经济效益。

3.1在米面制品中应用

在米面制品中主要利用变性淀粉良好的增稠性、成膜性、稳定性、糊化特性。

主要使用的变性淀粉有酯化淀粉和羟丙基淀粉

添加变性淀粉的油炸方便面具有酥脆的结构和较低的吸油量，产品的品质和储存稳定性较好。

在即食面中可以改善面条的复水性、咀嚼性和弹性，减少煮制时间。

在面食点心中添加变性淀粉可以降低吸油量，改善面食的酥脆性，延长制品的储存时间。

在米粉生产中作为组织成型剂和粘和剂，可以增加制品的透明度和滑爽度，减少粘性，改善口感。

3.2乳制品中应用

在乳制品中主要作为胶凝剂、稳定剂、增稠剂使用，常用的变性淀粉主要有交联淀粉和羟丙基淀粉，在乳酪制品中作为胶凝剂，使制品具有良好的胶凝性能，在一定程度上可以减少酪朊酸盐的用量，降低产品成本，在冷冻甜品中作为品质改良剂，赋予产品粘性、奶油感及短丝性组织，增加制品的储存稳定性，在高温杀菌布丁产品中可用做胶凝剂，提高制品的加工黏度，制得的产品具有良好的稳定性和口感，在酸奶中可以作为稳定剂和增稠剂，增加制品的稠度和口感，减少乳清分离。

3.3肉及鱼类制品中应用

在该类产品中主要作为保水剂、黏结剂和组织赋形剂，常用的变性淀粉主要有酯化淀粉和交联淀粉.在中国腊肠中添加变性淀粉作为黏结剂和组织赋形剂，可以改善产品的多汁性.在点心馅料中作为保水剂，可坚固组织，改善产品冻融稳定性.在火腿和热狗中作保水剂和组织赋形剂，可以减少皱折，改善制品的冻融稳定性和保水性.在肉丸和鱼丸中做凝胶剂，使制得的产品具有良好的弹性、咬劲和稳定性具有高凝胶性和稳定性的变性淀粉可在鱼浆中用做保水剂和稳定剂，大大减少鱼浆的汁液流失。

3.4烘烤食品中应用

主要利用变性淀粉良好的成膜性、高温膨胀性和稳定性.在蛋糕、糖衣生产中用作酥油替代品，提供良好的容量与结构，降低人体油脂摄入量.在焙烤食品中做釉光剂，可形成良好、清晰与光亮的薄膜，代替昂贵的蛋白和天然胶.在水果饼、馅饼、馅料中作为稳定剂和增稠剂，提供产品滑爽、短丝结构，防止分层和爆馅。

3.5饮料中应用

主要利用变性淀粉的稳定性和吸附性.在饮料中作稳定剂，改善口感与体态，遮盖干涩味道.在乳化饮料中作乳化香精的稳定剂，部分渠道昂贵的阿拉伯胶在奈精粉和椰浆粉等微胶囊化产品中作为包埋剂

3.6糖果中应用

主要利用变性淀粉良好的胶凝性、成膜性和粘性，常用的变性淀粉有氧化淀粉.在硬胶和软胶糖果中作为凝胶剂，提供产品凝胶结构，采用适当的变性淀粉可以替代阿拉伯胶，制品具有良好的口感和透明度.利用变性淀粉良好的成膜性和黏结性，用作糖果的抛光剂，形成的膜有光泽，透明并能降低产品的破裂性。

3.7粉末食品中应用

主要利用变性淀粉良好的黏结性、分散性和水溶性，常用的变性淀粉有预糊化淀粉、交联淀粉和复合变性淀粉在裹粉中，可以使粉体具有良好的黏结及内聚力，可防止裹粉脱落；在制作脆皮时容易形成脆与坚固的外涂层，改善烘焙与微波处理食品的组织.在谷片饮品中添加变性淀粉可提供冷热饮品所需的黏度，悬浮饮品中微小质体，使其均匀且口感良好.在烹煮式粉末食品中添加变性淀粉，可改善制品低温蒸煮时的黏度，使制品清晰、滑爽，具有短丝结构。

作为干果类食品的糖粉剂，一以减少干果类食品表面的粘性。

即食汤、酱与汁中添加适量变性淀粉可赋予汤汁适宜的年度，使产品冲出来的汤汁液浓厚、润滑。

3.8冷冻食品中应用

利用变性淀粉良好的稠度和低温稳定性，提高制品的抗冻融能力。

1.甜品中添加变性淀粉具有良好的稠度和冻融稳定性，制品口感爽滑，具有奶油状组织。

2.在果酱中添加适当的变性淀粉，可以控制制品的结构和黏度，使制品具有光泽，而且耐热和冷冻加工。

3.作为脂肪代用品，将其添加于冰淇淋等冷饮甜品，可部分替代乳固体和昂贵的稳定剂，降低热量，产品具有良好的抗融化性和储存稳定性。

4.在开胃酱、汁中添加变性淀粉可以提供黏度和稳定性，使制品具有好的透明度和口味，而且具有极好的耐多次微波处理的性能。

5.适当的变性淀粉具有良好的增稠与稳定作用，糊透明度好，冻融稳定性好而且能常温加工，以此淀粉添加到表面装饰料中，可赋予制品良好的性能。

3.9其他方面应用

1.在挤压膨化食品中，变性淀粉可以使制品具有良好的膨化度和结构，产品的强度和脆性也得到改善，制品组织均匀，产出率高，同时可增加功能性纤维成分。

2.在微波膨化食品中，变性淀粉可以控制制品的体积和结构，使制品孔隙均匀。

3.在脆皮花生中，变性淀粉可以改善脆皮组织，赋予脆皮轻、酥、脆而且蓬松的结构。

4.在其他食品中，变性淀粉也可以起到很好的作用。

4变性淀粉的开发

近年来，随着人们对变性淀粉的深入研究和开发，变性淀粉已成为一种常用的食品添加剂，广泛应用于速冻食品、乳制品、调味酱类和糖果等食品中。

在许多食品中都添加淀粉或食用胶作为增稠剂、胶凝剂、粘结剂或稳定剂等，随着食品科学技术的不断发展，食品加工工艺有很大的改变，对淀粉性质的要求越来越高。

例如：

采用高温加热杀菌、激烈的机械搅拌、酸性食品，特别是处于加热条件下或低温冷冻等，都会使淀粉粘度降低和胶体性被破坏。

天然淀粉不能适应这些工艺条件，而各种植物胶虽具有较好的性能但价格昂贵，有的还依赖进口。

为了满足一些特殊食品的加工的要求，通过选择淀粉的类型或改性方法可以得到满足各种特殊用途需要的淀粉制品。

这些制品可以代替昂贵的原料，降低食品制造的成本，提高经济效益。

据不完全统计，目前我国年产快餐食品约150万t、糖果约80万t、饮料400多万t、糕点100多万t、熟肉制品200多万t、焙烤食品约60万t，年消费变性淀粉10万t以上。

而目前国内年产食用变性淀粉还不到5万t，其余均需进口。

预计到2012年，我国食用变性淀粉的需求量将达30万t以上。

我国台湾省仅有2300万人口，但年消费食用变性淀粉就达20余万t，因此食用变性淀粉的潜在市场是十分可观的。

变性淀粉在食品中被广泛用于糖果、饮料、冷食、面制品以及调味品的生产中。

在欧美一些发达国家，几乎所有的谷物快餐食品和肉制品中都添加变性淀粉。

变性淀粉作为食品添加剂并不是基于它们的营养价值，而是它们方便于食品加工的功能性质和提供食品体系某些所要求的性质，例如：

形状或“口味”、增稠性、胶凝性、粘合性和稳定性等。

常用的食品加工用变性淀粉有预糊化淀粉、糊精、酸解淀粉、羧甲基淀粉、交联粉、羟丙基淀粉等。

［5］

4．1酸解淀粉的开发

淀粉酸解的研究，最早始于1874年的Nacgeli用酸处理直至团粒分裂为碎片，1886年Linterner首先制备了保持团粒形状的酸解淀粉，他是用7.5%的盐酸或15%的硫酸处理马铃薯淀粉浆料数天后，通过过滤、洗涤得到了酸解淀粉。

1901年Duryea酸解淀粉实现工业化生产，但在生产中淀粉降解的程度是比较低的，［13］酸解淀粉有天然淀粉的一些性质，如颗粒性状，而且提供了许多新的用途，将烯类单体与玉米淀粉进行接枝共聚反映，是玉米改性的一种重要的方法，所得改性淀粉具有卓越的性能和广泛的用途，成为近年来发展速度较快的功能高分子材料。

酸变性淀粉具有较低的糊粘度，大大提高了淀粉的凝胶性，可用果冻，夹心饼，软糖的生产。

更大的发挥了淀粉的特点。

［7］

4.2羟丙基淀粉开发

羟丙基淀粉是环氧丙烷在碱性条件下与淀粉起醚化反应而制得的一类非离子型变性淀粉。

由于醚化淀粉取代醚键的稳定性高，羟丙基具有亲水性，能减弱淀粉颗粒结构的内部氢键强度，使其易于膨胀，糊化容易，糊液透明，流动性好，凝沉性弱，稳定性高。

羟丙基淀粉在加热蒸煮过程中，糊的成膜性好，膜透明、柔软、平滑、耐折性好。

羟丙基变性淀粉在食品工业中可作为增稠剂、悬浮剂和涂料等，作为增稠剂特别适用于冷冻食品和方便食品，使食品在低温储存时具有良好的保水性。

因与其他物料的相容性好，能与其他增稠剂共用，如与果胶、卡拉胶共用于乳制品中，与黄原胶共用于色拉油中。

此外，因其对电解质影响的稳定性高，更适合于含盐量高的食品应用中。

作为悬浮剂加于浓缩橙汁或酱油中，流动性好，放置不分层和沉淀，用作食品涂料和包装薄膜的高直链羟丙基淀粉能溶于水，形成透明并可食用的薄膜，氧气不能渗入，在常温和不同相对湿度时都是如此，适于做食品涂料和包装用。

羟丙基变性淀粉取代醚键的稳定性高，在水解、氧化、交联等化学反应过程中取代基不会脱落，这种性质利于复合变性，复合变性后应用于食品中具有更好的应用效果。

通过复合变性，淀粉能够耐受高温、机械剪切、酸性环境，提供良好的黏结效果和维持体态均一，用作肉汁、沙司、果汁馅、布丁的增稠剂，使之口感平滑、浓稠透明、清晰而无颗粒感。

又如：

羟丙基复合变性淀粉应用于酸奶中作为增稠剂，能与牛乳组分形成网络连接，其中的负电荷基团如羟基聚集在界面上，同牛乳组分发生化学反应，增大这些组分的水合作用程度，并稳定网络中的蛋白质分子，网络则阻滞了水的自由移动，达到固水和增稠双效。

羟丙基醚化再经乙酰化的复合变性淀粉产品为口香糖的好基料，体现较好的弹性和口嚼性。

应用于酱油中的羟丙基复合变性淀粉具有更好的悬浮稳定效果。

［3］

4.3磷酸酯淀粉开发

淀粉磷酸酯的水溶性较好,并具有较高的糊粘度、透明度和稳定性在食品工业可用作增稠剂、稳定剂、乳化剂。

经实验，淀粉磷酸酯可以在橙汁生产中作乳化剂，代替价格较高的阿拉伯胶。

在面条加工中，淀粉磷酸酯作为增稠剂，由于其具有良好的粘附性能，当加入面粉中和面时，能使面筋与淀粉颗粒、淀粉颗粒与淀颗粒以及它们与破碎的面筋片段能很好的粘合起来，形成具有良好粘弹性和延伸性的面团。

在蛋糕中添加≤4％的量可提高蛋糕的比容,延长蛋糕的货架寿命，延缓蛋糕的老化,对蛋白发泡体系的持泡性能也有显著改善。

［4］

4.4羧甲基淀粉开发

羧甲基淀粉可直接溶于冷水，溶液粘度高、粘着力大，乳化性、稳定性和透明性好，外观比羧甲基纤维素均匀细腻。

在食品工业中，被广泛用作增稠剂稳定剂、悬浮剂、乳化剂和抗老化剂。

羧甲基淀粉用于冰淇淋生产中代替明胶，能生产出组织软滑、粘度适中、稳定性良好的产品；用于面食和糕点生产中，可起到调节面团弹性、增加柔韧性、改善成型性、保持水分、分散脂肪等作用。

［10］

除上述食品工业部门外，变性淀粉在铸造、陶瓷、日用化工、工业废水处理等行业的使用量也在Fi益增加。

因为产品名类繁多、用途广、附加值高，针对原淀粉存在某些不良特性和利用其可变性强的特性，对淀粉进行深加工，生产各种变性淀粉，已被一些国家称为“朝阳工业”或“黄金产业”，并跨入高科技领域。

参考文献

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7—22

致谢

本文是在王婧老师的精心指导和大力支持下完成的。

以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。

他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。

同时，在此次毕业设计过程中我也学到了许多了关于食品安全方面的知识，并对苹果果醋有了更全面的认识。

因此，我要衷心的感谢王老师对我的无私指导，使我得以顺利完成论文。

还要感谢帮助过我的所有老师。

另外，我还要特别感谢舍友对我论文写作的帮助，他们为我完成这篇论文提供了巨大的帮助。

在论文即将完成之际